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Arbeitsverfahren für mit flüssigem Brennstoff arbeitende Verbrennungskraftmaschinen.
Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für mit flüssigem Brennstoff arbeitende
Verbrennungskraftmaschinen mit einem mit dem Arbeitszylinder nicht in dauernder
Verbindung stehenden Hilfszylinder und darin bewegtem Hilfskolben.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung in sieben Abbildungen dargestellt.
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Abb. i und 2 zeigen schematisch die erste Ausführungsform eines für
das Verfahren geeigneten Motors im Längsschnitt in zwei Stellungen der Kolben.
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Abb. 3 und q. zeigen ebenso die zweite Ausführungsform eines solchen
Motors.
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Abb. 5, 6 und 7 zeigen die dritte Ausführungsform, wobei Abb. 7 einen
Schnitt nach VII-VII der Abb. 5 veranschaulicht.
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Bei den Abb. i bis 7 ist angenommen eine Zweitaktmaschine mit Hilfszylinder,
dessen Kolben mit der Hubzahl des Hauptkolbens läuft.
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In den Abb. i bis 7 sind: i. der Hauptzylinder, 2. der Hauptkolben,
3. der Hilfszylinder, q.. der Hilfskolben, 5. die Brennstoffzuführung, 6. ein annähernd
wagerechter Kanal im Hilfskolben, 7. ein damit verbundener, annähernd - senkrechter
Kanal im Hilfskolben, B. ein Verbindungskanal zwischen dem Hilfszylinder und Hauptzylinder,
g. die Auspuffschlitze, io. das Lufteinlaßventil.
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Das Verfahren gemäß Abb. i und 2 spielt sich folgendermaßen ab Der
Hauptkolben ist in Abb. i aus seinem unteren Totpunkt zurückgekehrt und hat bei
seinem Aufwärtsgang gerade die Auspuffschlitze a nnähernd wieder abgedeckt; der
Hilfskolben steht annähernd im oberen Totpunkt und hat die Verbindung der beiden
Zylinder durch die Kanäle 6, 7, 8 hergestellt. Kurz vorher ist der Hauptzylinder
mit Luft gefüllt. Bei dieser Stellung blasen die warmen Gase des Hilfszylinders
den Brennstoff aus diesem in den Hauptzylinder ein. Nach erfolgter Einblasung wird
beim Herabgehen des Hilfskolbens q. die Verbindung unterbrochen; es beginnt beim
Aufwärtsgang des Kolbens 2 im Hauptzylinder die Kompression des Brennstoffluftgemisches,
und es wird in die Kanäle 6 und 7 des Hilfskolbens neuer Brennstoff eingespritzt.
Ungefähr in der Nähe des oberen Totpunktes des Hauptkolbens erfolgt in bekannter
Weise, beispielsweise elektrisch, die Zündung im Hauptzylinder.
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Während der auf die Zündung folgenden Expansion wird, sobald der Hilfskolben
an seinem unteren Totpunkt angekommen ist, die Verbindung der beiden Zylinder wieder
hergestellt (Abb. 2), und es füllt sich der Hilfszylinder mit hochgespannten verbrannten
Gasen aus dem Hauptzylinder.
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Der Hilfskolben kehrt nunmehr um, sperrt bei seinem Aufwärtsgang den
Hilfszylinder wieder ab und schließt die darin befindlichen Gase ein. Der Brennstoff
verdampft in den heißen Gasen, wobei diese Verdampfung noch dadurch unterstützt
wird, daß die eingeschlossenen Gase durch den nach oben gehenden Hilfskolben weiter
verdichtet werden. Da diese Verdampfung in toten Gasen stattfindet, ist die Gefahr
einer Entzündung des Brennstoffes dabei ausgeschlossen, so dass man beliebig hoch
verdichten kann. Der Verdichtungsgrad darf allerdings nur eine solche Höhe erreichen,
daß der verdampfte Brennstoff mit einer solch niedrigen Temperatur in den Hauptzylinder
eintritt, daß er sich beim Eintritt in den -Zylinder nicht von selbst entzündet.
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Nachdem der Hauptkolben bei seinem Abwärtsgang
die
Auslaßschlitze freigegeben hat, und der Zylinder ausgespült worden ist, und nachdem
der umkehrende Kolben die -"luslaßschlitze annähernd wieder abgedeckt hat, ist die
Stellung nach Abb. z wieder erreicht und nach erfolgter Verbindung der beiden Zylinder
die Eintreibung der Ladung in den Hauptzylinder erfolgt, womit der Kreislauf geschlossen
ist.
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Das zweite Verfahren gemäß Abb. 3 und q unterscheidet sich von dem
ersten Verfahren in folgendem Bei dem ersten Verfahren füllt sich der Hilfszylinder
mit verbrannten Gasen von verhältnismäßig hohem Druck aus dem Hauptzylinder, da
die Verbindung beider Zylinder im Anfang der Expansionsperiode hergestellt wird.
Bei dem Verfahren gemäß Abb. 3 und 4. ist die Eintrittsstelle des Verbindungskanals
8 tiefer in den Zylinder gelegt, so daß die Verbindung beider Zylinder erst kurz
vor dem Eröffnen der Auslaßschlitze erfolgt, nachdem also der Druck im Hauptzylinder
schon wieder beträchtlich gesunken ist. Diese Anordnung ermöglicht es auch, die
Eintrittsstelle des Verbindungskanals 8 schräg nach aufwärts einmünden zu lassen,
so daß der gegen die Ladeluftströmung eintretende Brennstoffstrahl sich innig mit
der Zylinderladung mischen kann.
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Das dritte Verfahren ist in Abb. 5 bis 7 dargestellt.
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Bei dem ersten Verfahren gemäß Abb. i und 2 wird die Brennstoffpumpe
so gesteuert, daß die Einführung des Brennstoffes in die Kanäle 6 und 7 bei Beginn
der Kompression im Hauptzylinder erfolgt, und wenn der Hilfskolben die Stellung
ungefähr entsprechend der Abb. i erreicht hat. Die Einspritzung erfolgt also, wenn
der freie Raum im Hilfszylinder ungefähr sein Minimum erreicht hat. Dadurch wird
die gute Mischung und Zerstäubung des Brennstoffes verringert. Bei dem Verfahren
gemäß Abb. 5 bis 7 erfolgt dagegen die Einspritzung des Brennstoffes in einer Stellung
entsprechend der Abb. 6, d. h. wenn der Hilfskolben gerade wieder die Verbindung
aufgehoben und die heißen Gase im Hilfszylinder eingeschlossen hat. In diesem Augenblick
decken sich gerade die Kanäle 5 und 7, so daß der Brennstoff unmittelbar in die
heißen Gase eingestäubt wird und dort schnell verdampft und innig vermischt werden
kann.
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Abb.7 zeigt im Querschnitt den in den Abb. i bis 6 im Längsschnitt
punktiert erkennbaren Kanal ii, der gleichfalls im Hilfskolben liegt und in einen
Kanal 12 mündet, der ungefähr in derselben Ebene liegt wie der Kanal 8 und gleichzeitig
in den Hauptzylinder führt.
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Die Einführung des Brennstoffes geschieht also auf folgende Weise
Der Brennstoff, der zum größten Teil in den Kanälen 6 und 7 gelagert ist, wird bei
Freiwerden der Übergangsquerschnitte aus diesen in den Arbeitszylinder eingetrieben.
Durch die Kanäle ii und 12 wird im wesentlichen ein Teil der hoch verdichteten Gase
in den Zylinder direkt eingetrieben. Die beiden aus 12 und aus 8 austretenden Strahlen
kreuzen sich im Zylinder und bewirken durch ihr heftiges Aufeinanderprallen eine
außerordentlich gute Zerstäubung des Brennstoffes und Mischung mit der Luftladung.
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Wie erwähnt, sind die oben beschriebenen Verfahren an Zweitaktmaschinen
erläutert; sie können mit sinngemäßer Abänderung auch für Viertaktmaschinen verwendet
werden, wobei die Arbeitsvorgänge mit Ventilen gesteuert werden können.