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Arbeitsverfahren für Verbundmaschinen. Es sind bereits Verbund-Verbrennungskraftmaschinen
bekannt, -bei denen das Brennstoffluftgemisch durch den Niederdruckkolben vor Eintritt
in den Hochdruckzylinder verdichtet wird, um eine Vergrößerung der Arbeit zu erreichen.
Bei diesen bekannten Maschinen handelt es sich um Verbrennungskraftmaschinen mit
zweistufiger Verdichtung und zweistufiger Expansion. Weiterhin sind auch Zweitakt-Explosionskraftmaschinen
bekannt, bei denen der Arbeitskolben von einem hin und her beweglichen Rohrschieber
umgeben ist, welch letzterer dabei aber lediglich die Ein- und Auslaßkanäle zu steuern
hat. Hierbei handelt es sich also lediglich um eine besondere Steuerungsart, die
für gewöhnliche Zweitakt-Explosionskraftmaschinen gewisse Vorteile bieten mag, für
Verbundmaschinen dagegen keine Bedeutung besitzt.
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Es sind fernerhin auch bereits Verbrennungskraftmaschinen bekannt
geworden, bei denen dis vorher verdichtete Gemisch erst entzündet wird, nachdem
der Kolben seine Totpunktlage überschritten hat.
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Gegenüber den bekannten Explosionskraftmaschinen und den bekannten
Arbeitsverfahren für derartige Maschinen besteht das Wesen der Erfindung darin,
daß zwecks Erzeugung einer hohen Übergangsspannung vom Hochdruckzylinder nach dem
N iederdruckzylinder das vorher verdichtete Gasgemisch im Hochdruckzylinder erst
dann entzündet wird, nachdem der Hochdruckkolben seine Totlage überschritten hat,
das Ansaugen und Verdichten des Brennstoffluftgemisches dabei aber in Ansaug-bzw.Kompressionsräumen
vorgenommen wird, die in der Kraftmaschine selbst liegen und von Stufen der Arbeitskolben
sowie von Stufen der zugehörigen Schieber gebildet werden, die sich also hinsichtlich
ihrer Lage und Größe verändern.
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Dadurch wird der besondere Erfolg erzielt, daß eine wesentlich größere
Verstärkung der Arbeitsleistung erreicht wird, als dies bei den bislang bekannt
gewordenen Arbeitsverfahren und Verbrennungskraftmaschinen der Fall «-ar. Fernerhin
ist durch die Erfindung der Vorteil geschaffen, die Rohrschieber, in denen die Arbeitskolben
gleiten, als Gleitbahn für an den Arbeitskolben vorgesehene Stufen verwenden und
letztere als Kreuzköpfe benutzen zu können, wobei die zum Ansaugen und zum Verdichten
dienenden Räume sowohl seitlich als auch nach hinten durch diese Rohrschieber abgeschlossen
werden. Hierdurch wird wiederum der Vorteil geschaffen, daß man die Zylinderachsen
auf ein denkbar geringstes Maß einander nähern und damit das bei jedem Zweizylindermotor
mit um 18o° versetzten Kurbelkröpfungen vorhandene Kippmoment auf ein Mindestmaß
verringern kann.
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Die Zeichnung veranschaulicht eine Ausführungsform der zur Ausübung
des neuen Arbeitsverfahrens dienenden Verbrennungskraftmaschine.
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Abb. r zeigt das betreffende Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt,
während Abb. a und 3 die theoretischen Arbeitsdiagramme der beiden Zylinder erkennen
lassen. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel des Motors sind in der mit Kühlmantel
versehenen Zylinderhaube A der Hochdruckzylinder b und der Niederdruckzvlinder
B untergebracht, von denen jeder einen Rohrschieber e bzw. E aufnimmt. Diese
Rohrschieber sind nach den Zylinderdeckeln zu offen, besitzen dagegen auf ihrem
der gekröpften Welle F zugekehrten Ende eine in. das innere der Rohrschieber selbst
vorspringende Stufe s bzw. S. In diesen in bekannter Weise mittels Schubstangen
f und f, sowie Exzentern g und g1 gesteuerten Rohrschiebern e und E bewegen sich
die Arbeitskolben la und H, die hohl ausgeführt sind und mit ihrem der Welle
F zugekehrten Ende in dem engeren Teil des zugehörigen Rohrschiebers Führung 'finden
und somit gleichzeitig als Kreuzkopf dienen. Es besitzt also jeder der beiden Arbeitskolben
h und H seinerseits eine Stufe hl bzw. H, Durch die an den Rohrschiebern e und E
vorgesehenen Stufen s und S sowie durch die Stufen lal und Hl der Arbeitskolben
kund H sind somit in neuartiger Weise Pumpenräume geschaffen, wobei der von den
Stufen s und hl im Hochdruckzylinder gebildete Raum als Verdichtungsraum, der durch
die Stufen S und Hl im Niederdruckzylinder B gebildete Raum aber als Ansaug-und
Verdichtungskammer dient.
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Der Rohrschieber e im Hochdruckzylinder b besitztQuerschlitze_T,JlundJz,
während der im Niederdruckzylinder B bewegliche Rohrschieber E Querschlitze K,.K"
KZ und K3 aufweist. Von diesen Querschlitzen dienen die am weitesten nach außen
liegenden Schlitze J und K dazu, um den Explosionsraum des Hochdruckzylinders b
mit dem Expansionsraum des Niederdruckzylinders B mittels
einer
in der Wand d vorgesehenen Durcbbrechung F= zu verbinden, während die Querschlitze
h und K, mit Hilfe einer Übertrittsöffnung G die Verbindung zwischen dem von den
Stufen S und H, im Niederdruckzylinder gebildeten Ansaug- bzw. Verdichtungsraum
und dem von den Stufen s und lt, hervorgebrachten Verdichtungsraum des Hochdruckzylinders
herstellen. Der Querschlitz T,# des Rohrschiebers e im Hochdruckzylinder verbindet
den zwischen den Stufen h, und s gebildeten Verdichtungsraum mit dem Kanal M, der
über das Ventil m in den Kanal M, und fernerhin zu dem zwangläufig gesteuerten Einlaßventil
N führt. Der Schlitz K., in dem Rohrschieber E setzt zeitweise den von den Stufen
S und H, gebildeten Ansaugraum mit dem vom Vergaser herkommenden Ansaugkanal 1.
in Verbindung, während endlich der Schlitz K3 den Expansionsraum des Niederdruckzylinders
mit dem Auspuffkanal L, verbindet. -Die Vorgänge, die sich in den beiden Zylindern
sowie in als Pumpenräume wirkenden, von den Stufen der Arbeitskolben und der Rohrschieber
gebildeten Kammern abspielen, sind die folgenden: Es sei angenommen, daß Kolben
und Schieber zixnächst die aus der Zeichnung ersichtlichen Stellungen einnehmen.
Bei einer Drehung der Kurbelwelle F geht nun der Kolben H des Niederdruckzylinders
B nach links. Hierbei tritt der Querschlitz K" des Rohrschiebers E über den vom
Vergaser herkommenden Kanal L, wodurch eine Verbindung zwischen dem Vergaser einerseits
und dem von den Stufen S und Hl gebildeten Raum hergestellt und Brennstoffluftgemisch
in den betreffenden Raum zwischen den Stufen S und Hl angesaugt wird. Die Steuerung
des Rohrschiebers E erfolgt dabei derart, daß der Kanal I_ durch den Rohrschieber
E wieder vollkommen überdeckt wird, bevor der Niederdruckkolben H seine linke, d.
h. innere Totlage, erreicht. Das Ansaugen des Gemisches ist in dem Diagramm (Abb.
2) durch die Linien 4-5 dargestellt. Nach dem Hubwechsel der Arbeitskolben h und
H gelangt der Querschlitz K, des Rohrschiebers E über den Verbindungskanal G, und
fernerhin verschiebt sich dabei gleichzeitig der Rohrschieber e derart, daB dessen
Kanal T, ebenfalls über den Kanal G der Zwischenwand d tritt, wodurch die Verbindung
zwischen dem von den Stufen S und H, gebildeten Ansaugraum im Niederdruckzylinder
und dem zwischen den Stufen s und h, vorhandenen Pumpenraum des Hochdruckzylinders
hergestellt wird, so daß das Brennstoffluftgemisch durch die Stufe H,, des sich
nunmehr gegen die. Kurbelwelle F bewegenden N iederdruckkolbens H in den vorerwähnten
Pumpenraum des Hochdruckzylinders hinübergedrückt wird. Hierbei findet nach den
Linien 5-6 in Abb. 2 und VI-VII in Abb.3 eine Kompression statt, deren Enddruck
3,5 Atm. beträgt.
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Nachdem die zweite Kompressionsstufe beendet ist, geschieht nach Öffnung
des zwangläufig gesteuerten Einlaßventils l\T der Übergang des verdichteten Brennstoff
luftgemisches in den Hochdruckzylinder "nach der Linie VIII-IX bzw. I-II, worauf
die Zündung des Brennstoffluftgemisches im Hochdruckzylinder j e nach dem Füllungsgrade
erst dann erfolgt, nachdem der Hochdruckkolben seine Totpunktlage mehr oder weniger
überschritten hat.
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Der Hochdruckkolben h wird nun infolge der Explosion gegen die Kurbelwelle
F gedrückt, wobei der Rohrschieber e schließlich dieÜbertrittsöffnungF2 öffnet.
Gleichzeitig damit hat sich auch der imNiederdruckzyliriderB befindliche Rohrschieber
E so bewegt, daß dessen Querschlitz K ebenfalls über die Überströmungsöffnung FZ
herübergetreten ist, wodurch der Explosionsraum des Hochdruckzylinders b mit dem
Expansionsraum des Niederdruckzylinders B in Verbindung tritt. Die weiter expandierenden
Gase üben nun ihre Wirkung auch auf den Niederdruckkolben H aus, so daß dieser gegen
die Kurbelwelle F bewegt wird, wobei das zuvor in den Raum zwischen den beiden Stufen
S und H, angesaugte Brennstoff Luftgemisch in den Verdichtungsraum des Hochdruckzylinders,
nämlich in die Kammer zwischen den Stufen h, und s, hinübergedrückt wird.