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Verfahren zur@KühIung von Verbrennungsmotoren. Es sind Viertakt- bzw.
Verbrennungskraftmaschinen bekannt, bei denen zwecks Verdrängung der verbrannten
Gase und auch zwecks innerer Kühlung Spülluft eingeführt, und zwar derart, daß die
Luft in gerader-Richtung entweder an. den beiden entgegengesetzten Zylinderenden
oder :seitlich ein- und ausgeführt wird. Andererseits sind' Motore bekannt, bei
denen dem brennbaren Gemisch eine schraubenförmige Bewegung an der Zylinderwand
entlang zum Zwecke seiner Vorwärmung vor der Explosion erteilt wird. Diesen bekannten
Vorgängen gegenüber besteht das den Gegenstand der Erfindung hildende Verfahren:
darin, .daß ein träges Gas, hauptsächlich kühle Luft, in engen schraubenförmigen
Windungen an der Innenwandung des Zylinders entlang streicht, durch den Anprall
auf den Kolbenboden in umgekehrter Richtung .den schraubenförmigen Lauf fortsetzt
und an .demselben Kopfende, an dem sie einbelassen wurde, in achsialer Richtung
ins Freie austritt.
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Durch diese besondere Art der Führung von Kühlluft wird in bisher
noch n@iclit bekannter Weise der Zylinder energisch durchgespült und nach jedesmaliger
Explosion vor dein Eintritt des frischen brennbaren Gemisches ausreichend gekühlt.
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Die .bekannten Mittel zur Kühlung der Zylinderwände von außen durch
Luft; Wasser usw. können unabhängig von dem Verfahren der Erfindung beibehalten
werden oder nicht.
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Außer der energischen Kühlung aller Organe !es Motors und der gründlichen
Vertreibung der Verbrennungsrückstände ermöglicht ,dasVerfahren, noch das Gewicht
der Ladung jdes Zylinders zu vergrößern, indem man einen gewissen, überschüssigen
Teil dieser Luft am Ende des Einlaßh.ubes in den Zylinder treten läßt, wodurch die
Kraftleistung des Motors vergrößert wird, falls dies erwünscht ist.
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Das Verfahren kann auch so durchgeführt werden, daß, statt die Luft
oder das träge Gas durch Druck in :den Zylinder zu treiben, die Luft in den Zylinder
gesaugt wird oder rlaß man beide ','erfahren gleichzeitig anwendet. Hierzu können
zweckmäßig Luftkompressoren oder Gebläse dienen die man vom Motor aus oder unabhängig
von diesem mittels einer anderen Kraftquelle antreiben läßt. In. der Zeichnung sind
zwei beispielsweise Ausführungsformen von Motoren dargestellt, .die zur Ausübung
des Verfahrens dienen, und zwar -zeigen Alb. i einen Längsschnitt durch einen Zylindergemäß
der Erfindung, und zwar nach ,ler Linie A-B-C-D-E der Abb. 2, Abb. 2 einen -Querschnitt
durch denselben Zylinder, folgend der Linie F-G-H-I der Abb. i, Abb. 3 einen senkrechten
Schnitt durch einen. anderen Zylinder, und zwar nach der Linie T-IL der Aibb. 4,
Abb. .I ist ein wagerechter Schnitt nach der Linie L-lll der Abb. 3.
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In den Abb. i und 2 bezeichnet i einen Ringraum, von .dem aus die
:durch eine Pumpe geförderte kühle Spülluft durch Öffnungen 2 (Abb. 2) in die Kammer
3 übertritt, wo sie auf Leitflügel4 stößt, die ihr eine zu den Zylinderwandungen
tangentiale und schräge Richtung erteilen. Die Luft durchstreicht alsdann den Ringspalt
zwischen dem ,durch Liderung 8 abgedichteten Ventil 6 und seinem Sitz 7. Nachdem
sie das Innere des Zylinders durchlaufen hat, kann sie durch den beim Hub des Auslaßventilis
9 frei gewordenen Spalt zwischen diesem und seinem Sitz io entweichen und tritt
endlich durch den Stutzen i i ins Freie.
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Das Aus@laßventil 9 isst innen hohl zur Aufnahme des Einlaßventils
12, dem es als Sitz dient und .dessen Stange 13 darin mittels der Rippen 14 geführt
wird. Mit 15 ist ;der Kolbenbolden und mit 16 sind die Zündkerzen bezeichnet.
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Die Wirkungsweise des mit dieser Vorrichtung ausgerüsteten Viertaktmotors
ist folgende Nachclern alle Ventile am Ende des Einlaßhubes, geschlossen sind, wird
das Gemisch verdichtet und gegen Ende der Verdichtung;.periode entzündet, worauf
die Gase sich entspannen, bis der Kolben das Ende seines r@uswärtshubes erreicht
hat. Nun öffnet das Ventil c) den Auslaß, worauf der Druck im Zylinderraum so weit
sinkt, daß er jenem der lsüh,lluft nahe kommt. Jetzt öffnet sich -das Ventil
6, und die kühle Luft tritt durch die Öffnungen 2; die Flügel 4 erteilen
ihr eine schraubenförmige Drehbewegung, und der Luftstrom folgt Odem innern Kreisumfang
des
Zylinders, indem er, sich vom Kopfende des Zylinders entfernend, in schraubenf'crmigenWindungen
schließlich auf den Kolbenboden auftrifft, wo er gezwungen wird:, sich in entgegengesetzter
Richtung zu bewegen, zumal er von der nachfolgenden Luft nach oben verdrängt wird.
Hierbei entzieht oder Luftstrom, der :sich der Zylinderachse nähert, der Bodenoberfläche
des Kolbens die Wärme, nachdem er vorher auf seinem schraubenförmigen Weg die Zylinderfläche
gekühlt hat. Die Annäherung zu der Zylinderachse erfolgt wegen des Geschwindigkeitsverlustes
durch die Stauungen. und vor allem :durch den Anprall auf ,den Bodendes Kolbens.
Durch die Erwärmung erfährt die Luft eine Ausdehnung, demzufolge sie an Volumen
zunimmt, wodurch wiederum die Austreibung der verbrannten Gase begünstigt wind(,
zumal -der Luftstrom, während der Kolben zu -dem Zylinderkopf zurückkehrt, denselben
Lauf nimmt wie die verbrannten Gase. Gegen das Ende des. Aufwärtsganges :des Kolbens
zu schließen sich. die Ventile 6 und; 9, wogegen das Ventil 12, für die Ansaugung
des Brennstofluftgemisches, das durch, Leitung d.o und Kaimmer 39 strömt, während
des ganzen Kolhenniederganges geöffnet ist und sich erst .am Httbend.e (schließt.
In :diesem Zeitpunkte strömt innerhalb einer kurzen Periode Luft durch das Ventil
ö zur Vergrößerung der totalen Einlaßmenge ein. In Rücksicht auf die Luftergänzung
wird ein an Brennstoff reiches Gemisch angesaugt.
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Der Kolben verdichtet alsdann das Gemisch, und nach der Entzündung
findet die Explosion statt.
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Der dargestellte Motor kann auch unter Änderung der öffnungs- und
Schließperioden :der Ventile im Zweitaktbetrieb arbeiten. Das Auspuffventil 9 wird;
sich im Z:weitaktbetrieb öffnen, bevor der Kolben am Ende seines Hubes angelangt,
d:. h. bevor :die Expansionsperiode beendet ist; Kühlluftventil 6 öffnet sich, wenn
der Druck im Zylinder genügend herabgemindert ist, und schließt sich ungefähr zur
selben Zeit, wo sich das Ventil 12 nvecks Einführung des Gemisches öffnet, dass
auf einen ausreichenden Druck gebracht sein muß. Dass Ventil 12, schließt sich,
bevor der Kalben einen beträchtlichen Teil des Kompressionsweges zurückgelegt hat,
an dessen Ende die Zünder 16 die Explosion veranlassen:.
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In den beiden Fällen, d. h. sowohl bei Zweiwie bei Viertaktbetrieb
könnte das Ventil i2 .durch eine Brennstoffeinspritzvorrichtung, sei es mit Zündung
durch Kerzen 16, sei es mit Selbstzündung (durch Kompresision, ersetzt werden.
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Die Abb. 3 und, 4 veranschaulichen eine Anordnung, bei,der 5 den Zylinderkörper,
i r die Austrittsleitung für die Luft und die verbrannten Gase, 15 den: Kolbenboden,
16 die Zündkerze und' 3 die Einlaßkaramer für die Luft bezeichnet. Hier sind zwei
Lufteinlaßventile 4.o und 4.o1 vorgesehen, ferner ist 41 flas Brennstoffluftgemischventil,
42 das Auslaßventil, 413 der Kühlwasserraum für den Ventilkopf, 44 ;der Wasserkühlmantel
für den Zylinder. 4.5 ist ein- Einsatzstück, das man herausnehmen kann, wenn man
nach Abbau des Ventilkörpers 46 sich Zugang zu :dem Ventil 4.2 verschaffen will.
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Die Wirkungsweise des Viertaktmotors nach :den Abb. 3 und 4 isst ungefähr
.dieselbe wie beim Motor der Abb. i und 2. Die durch die Ventile d.o und 401 eintretende
Kühlluft wird .durch :die Flügel 4 und 4' veranlaßt zu einer Drehbewegung, in gleicher
Weisse .das durch Ventil 41 eintretende Brennstoffluftgemisch.
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Im Falle des Zweitaktes können die Ventile 41 (Eimaß) und 42 (Ausdaß)
unter der Einwirkung eines regelbaren Steuerorgans während eines gewissen Teils
des Kompressionsweges gleichzeitig offen bleiben, um einen nicht brennbaren Teil
aus dem Verbrennungsraum abzuführen und somit die von .dem Motor entwickelte Kraft
zu vermindern. Dass; karburierte Gemisch nimmt einen schraubenförmigen Stromlauf,
und es kann deshalb mit dem Einlaß ziemlich spät begonnen werden, um zu verhüten,
d,ß; das Gemisch (durch das Ventil 42 in unverbrauchtem Zustände entweicht.
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Das Verfahren kann auch bei Zweitaktmotoren veriveriidet werden.,
bei denen der Kolben die Öffnungen des Auspuffes oder des Einlasses aufdeckt.