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mehrzylindrige Explosionskraftmaschine mit Einspritzluftkompressoren.
Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Explosionskraftmaschine mit innerer Verbrennung,
bei der ein Teil der verdichteten Luft eines Arbeitszylinders in einem Hilfszylinder
übergeschoben, dort weiter verdichtet.und zum Einspritzen des Brennstoffes verwendet
wird. Sie besteht darin, daß die Arbeitszylinder, von denen jeder mit einem Hilfszylinder
versehen ist, mit diesen in der Weise verbunden sind, daß die in einem der Arbeitszylinder
verdichtete Luft am Ende der Kompression zum Teil in den Hilfszylinder desjenigen
Arbeitszylinders, der im Beginn der Verdichtung sich befindet, gedrückt und nach
ihrer weiteren Verdichtung den Brennstoff in den zugehörigen Arbeitszylinder einspritzt.
Diese Einrichtung, die gerade für mehrzylindrige Motoren mit großer Geschwindigkeit
bestimmt ist, hat den Vorteil, daß dem. Kolben des Hilfszylinders genügend Zeit
gelassen ist, um die Luft auf einen hohen Druck zu bringen.
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Die Zeichnung stellt als Ausführungsbeispiel dar in Abb. i einen senkrechten
Längsschnitt durch den oberen Teil eines Viertaktmotorzylinders und Abb. 2 einen
schematischen Grundriß eines Viertaktmotors mit vier Zylindern.
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a ist ein Einspritzventil mit der Nadel b, den kleinen Leitungen c
und einer C)ffnung d, deren Erweiterung in die Verbrennungskammer e des Zylinders
mit dem Arbeitskolben f mündet. Ein kleiner Hilfszylinder g steht mit dem Verdichtungsraum
des benachbarten Zylinders durch ein Rohr la und mit dem Einspritzventil a durch
eine Leitung i in Verbindung. Indem Zylinder g bewegt sich ein kleiner Kolben j,
dessen unter dem Druck einer Schraubenfeder L stehende Kolbenstange k mit einer
geführten Verlängerung na versehen ist, gegen die eine Daumenscheibe ia anliegt.
Diese dreht sich mit der halben Geschwindigkeit wie die Schwungradwelle und kann
nach Belieben auf der Steuerwelle aufgekeilt sein.
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Der Hilfszylinder g jedes Zylinders (Abb. 2) ist mit der Verbrennungskammer
des Zylinders verbunden, von welchem er die Druckluft abteilt, die er dann auf den
hohen Einspritzdruck bringt (die einfachen Linien in Abli. 2 stellen die Verbindungsleitungen
dar).
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In den Zylindern finden in der Reihenfolge 3, i, 2, 4. die Entzündungen
statt, wobei jede von ihnen eine halbe Umdrehung nach der vorhergehenden beginnt.
Es steht also der Hilfszylinder g des Arbeitszylinders i mit der Druckkammer des
unmittelbar vorher zündenden Zylinders 3 und die Verbrennungskammer dieses Zylinders
i durch eine Leitung mit dem kleinen Hilfszylinder des Zylinders :2 in Verbindung,
in dem unmittelbar darauf die Entzündung erfolgt.
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Die Steuerung des Motors (Ansaugen und Auspuff) erfolgt in beliebiger
Weise und ist hier ohne Bedeutung. Es möge angenommen werden, daß ein Ansaugeventil
und ein Auspuffventil vorhanden sind, die in die Verbrennungskammer e einmünden,
wie dies bei den meisten Motoren der Fall ist.
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Die Reihenfolge der Takte im Zylinder i sei beispielsweise folgende
Erster Takt. Ansaugen.
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Der Kolben f geht nach unten, das Ansaugeventil ist offen, und der
Zylinder füllt sich mit atmosphärischer Luft. Während dieser Zeit ist der Kolben
f des Hilfszylinders in seiner unteren Stellung. Hat der Kolben f den unteren Totpunkt
erreicht, so ist der Kolben des Zylinders 3 in seinen oberen Totpunkt (Ende der
Verdichtung).. Der in Verbindung mit der Verbrennungskammer des Zylinders 3 stehende
Hilfszylinder g wird durch Rohr h mit Luft von demselben Druck wie in dieser Verbrennungskammer,
z. B. 3o kg, gefüllt. In diesem Augenblick schließt unter der Einwirkung der Daumenscheibe
n der Kolben y, der seinen Aufwärtshub begonnen hatte, die Leitung k und teilt so
in dem Raum über sich, in der Leitung i und in der Ringleitung il der Einspritzdüse
eine passende Menge Druckluft von 3o kg Druck ab.
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Zweiter Takt. Verdichtung.
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Die Ansauge- und Auspuffventile sind geschlossen, der Kolben f steigt
wieder nach oben und verdichtet die angesaugte Luft. Währenddessen steigt unter
der Wirkung des Daumens st der kleine Hilfskolben j ebenfalls und verdichtet über
sich die Luft, die bereits 30 kg Druck besitzt. Hierbei füllt sich der kleine
Hilfszylinder des Zylinders 2, der mit der Kammer e des Zylinders i in Verbindung
steht, mit Druckluft, wie dies im vorhergehenden Takt der Hilfszylinder g des Zylinders
i getan hatte.
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Dritter Takt. Verbrennung und Expansion.
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Sobald der Kolben f die Stellung vor seinem oberen Totpunkt, die der
Vorzündung entspricht, erreicht hat, hat die Luft der Kammer e einen Druck von 3o
kg und eine Temperatur erreicht, die über der Zündungstemperatur des Brennstoffes
liegt. Der Kolben y befindet
sich ebenfalls in der Nähe seines
oberen Totpunktes oder etwas vor diesem. Die vor ihm befindliche Luft ist von 3o
kg auf einen Druck gestiegen, der größer ist als der im Augenblick der Verbrennung
in der Kammer c entstehende Höchstdruck (z. B. 6o kg).
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In diesem Augenblick hebt sich entweder mechanisch oder unter der
Einwirkung des von einer Pumpe geförderten Brennstoffes selbst die Nadel b und läßt
auf einmal den in der Kammer ca unter Druck stehenden Brennstoff und die im Zylinder
g und den Leitungen i, il enthaltene Luft mit 6o kg Druck eintreten. Es entsteht
ein heftiger Luftstrom, durch die kleinen Leitungen c und die Öffnungen d nach der
Kammer e zu. Die Brennstoffteilchen werden in dem Maße, in dem sie aus den Kanälen
c treten, durch die Luft heftig mitgerissen, treten mit ihr in Form eines wirklichen
Nebels in die Kammer e und entzünden sich durch Berührung mit der dort befindlichen
Druckluft. Der Druck in der Kammer c erreicht dann annähernd einen Wert von q0 kg,
aber der Druck in dem kleinen Zylinder g wird lange genug auf einen diesen übersteigenden
Wert gehalten, da der Kolben f während der Einspritzung weiter nach oben steigt.
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Nach Einführung einer hinreichenden Menge Brennstoff fällt die Nadel
auf ihren Sitz zurück und schließt gleichzeitig die Zuführung für den Brennstoff
und die Einspritzluft ab. Der Kolben f, der ein wenig seinen oberen Totpunkt überschritten
hat, geht unter dem Druck der sich ausdehnenden entzündeten Gase nach unten (motorischer
Lauf). Währenddessen sinkt gleichfalls der Kolben j.
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Vierter Takt. Auspuff.
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Das Auspuffventil öffnet sich, und der Motorkolben f treibt bei seiner
Aufwärtsbewegung die verbrannten Gase aus. Der $ilfskolben j bleibt unten, bis der
Zylinder g von neuem mit verdichteter Luft aus dem Zylinder 3, der seinen Verdichtungstakt
machen will, gefüllt ist. Der Vorgang wiederholt sich dann in derselben Weise.
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Nur zur näheren Erläuterung ist die Wirkungsweise an einem Viertaktmotor
mit vier Zylindern beschrieben, die Vorgänge würden in derselben Weise bei einem
Motor mit einer beliebigen Zylinderzahl erfolgen. Es ist nur nötig, den kleinen
Hilfszylinder g jedes Zylinders mit der Verdichtungskammer des passenden Zylinders,
im allgemeinen des Zylinders, in dem unmittelbar nachher die Zündung erfolgen soll,
zu verbinden.
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Der Hilfskolben y muß bei mehrzylindrigen Motoren seinen Kompressionsgang
zwischen dem Ende der Kompression des Zylinders, von dem er gefällt wird, und dem
Ende der Kompression des Zylinders, in den er -hineinbläst, machen, wobei diese
Zeit sehr kurz sein kann. Es kann auch der kleine Hilfszylinder g jedes Zylinders
nicht mit dem Zylinder verbunden sein, dessen Takt unmittelbar vorhergeht, sondern
mit einem anderen, dessen Takt noch weiter zurückliegt.
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Es wird dann während des letzten Teiles der Kompression im Arbeitszylinder
im Hilfszylinder die Druckluft, die er vorher von einem anderen Arbeitszylinder
erhalten hatte, weiter, d. h. überkomprimiert, und sie auf den erforderlichen hohen
Einblasedruck gebracht.
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Die Erfindung hat also den Vorteil, daß die Hilfszylinder ihre Kompression
mit der aus einem anderen Arbeitszylinder übergeführten und bereits vorkomprimierten
Luft beginnen, so daß der erforderliche Einblasedruck ohne Schwierigkeiten selbst
bei kurzem Hube des Kolbens j erreicht wird.
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Es ist nicht unbedingt notwendig, daB der Motor in Viertakt arbeitet.
Bei einem Zweitaktmotor, bei dem die vier Takte einfach in zwei zusammengedrängt
sind, wird nichts weiter geändert, als daß die Daumenwelle n dieselbe Geschwindigkeit
haben muß, wie die Schwungradwelle des Motors.
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Ebenso unerheblich ist, wie der Antrieb des kleinen Kolbens y erfolgt,
desgleichen kann der Daumenscheibenantrieb durch Kurbel-, Exzenter- und dergleichen
Antrieb ersetzt werden. Die Anordnung und Bauart des Einspritzventils ist ebenfalls
beliebig. .