DE385170C

DE385170C - Arbeitsverfahren fuer Zweitakt-Explosions-Motoren

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Publication number: DE385170C
Application number: DEW59592D
Authority: DE
Original assignee: STUDIENGESELLSCHAFT fur HOCHD
Current assignee: STUDIENGESELLSCHAFT fur HOCHD
Priority date: 1921-10-11
Filing date: 1921-10-11
Publication date: 1923-11-20

Description

Arbeitsverfahren für Zweitakt-Explosions-Notoren. Das die Erfindung bildende Arbeitsverfahren ist bei einem Zweitakt-Hochdruck-Explosions-Motor verwendet, bei welchem mit zum Teil bekannten Konstruktionseinzelheiten die bisherigen Mängel des Zweitaktverfahrens beseitigt werden sollen. Das neue Arbeitsverfahren und die zur Durchführung desselben vorgesehenen Maßnahmen und Einrichtungen gewährleisten eine bessere Wärmeausnutzung der Zweitaktmotoren und gestatten, die Ladung auf etwa 2o Atm. vorzukomprimieren, um die so erzielten hohen Explosionsdrücke durch eine ebenso große Expansion wie beim Gleichdruckverfahren auszunutzen.

Der Kolben des mit einem Hochdruckkompressor gekuppelten Arbeitszylinders arbeitet dabei derart zwangläufig mit dem Kompressorkolben zusammen, daß der Kompressor verdichtet, während die Ladung im Verbrenrungszylinder expandiert. Die Kolbenbeschleunigungsdrücke werden nicht auf die Kurbelwelle übertragen, sondern sie werden

in beiden Kollientotlagen von der verdichteten

Luft allwechselnd ini 1-Zo;itpressor und ini

Verhrenitungszvlinder altgebremst.

Der Motor arbeitet finit der bekannten

Bren-1stotfeinspritzung und es werden 1 ei

dieseln -Motor alle rückstandsfrei vergasenden

flüssigen Brennstoffe bis einschließlich Rolt-

petroleuin verwendbar. Die Zündung soll

(.lektrisch. vorzugsweise ma#,nctelektrisch er-

folgen.

Das die Erfindung bildende \-erfahren wird

durch die Zeichnungen verdeutlicht, und zwar

zeigen

Abb. i bis 5 die fünf wichtigsten Arlleits-

stellungen der Kolben und Ventile,

Abb. (i eine:- 'Mittelschnitt durch den obe-

ren Teil des Arbeitszylinders,

Abh. 7 eine Draufsicht auf den Arl@eits-

zylinder gemäß Abb. 6 nach Abliahine (fies

Zylinderdeckels.

Der -Motor bestellt aus einem Arl)eitszviin-

der b und einem Kompressorzylinder f, in

Jenen sich der Arbeitskolben o bzw. der Koin-

pressork(illmn (1 bewegen. Beide Kolben a

und d sind (furch den E1(-1 el < so miteinander

verbunden. (iaß bei der Aufwärtsbewegung

(fies einen Kolbens der andere eine Äbwärts-

bewegung ausführt. Der Antrieb der Kurbel-

welle erfol<-t nur durch den Arheitskolben a.

Bei der `in Abb. i gezeigten Stellung ve:r-

(lichtet der Arbeitskolben, während der Koni-

pressorkoli:en ansaugt. Daher ist ani Arbeits-

zyIinder h das Atispuitventil Ir geschlossen,

(las Ansaugventil s ini Konipressorkolben d

dagegen geöffnet. Der _-1rl-eitslcolben a he-

wegt sich weiter nach oi-,vn. «-ähren(- sich (las

Einblaseventil o öffnet (Abb. 2). Durch die-

ses gelangt aus eilen i Druckluftbehälter i

Luft finit etwa 15 Atin. Druck auf zwei We-

;gUti in den -\rl)eitszvlin(ler h, durch einen

unteren Weg durch die Bre-instoff(iüse p,

(furch einen oberen \Veg (furch eine ()tfnti?ig (1

in der Zylinderwandung und einen

(s. besonders Abb. (i und 7).

In der Bremistotf(lüse t ist der Brennstoff

(furch eine nicht dargestellte Brenlistoffpunipe

bereits vorgelagert und wird voll der hin-

durchströmenden Druckluft mitgerissen und

vernebelt.

Da die Temperatur ini Zylinder fiter 300°

liegt, geht die: Vernebelung unmittelbar in

Vergasung und Mischung über. Während

(Mieser Zeit saugt der Kompressorkolben d

weiter Luft durch das Ventil s all.

Die Abb. 3 zeigt den Arbeitskohlen fast in

seiner höchsten, cl. li. inneren Totpunktlage.

Das Einblaseventil o ist l;ereits geschlossen

und das Brennstoffluftgemisch im Arbeits-

zylinder h fast vollständig komprimiert.

Der Kompressorkolben d ist ebenfalls in

der unteren Totpunktlage angekommen, hat

dauernd angesaugt u;-(1 es schließt sich null

das Ventil s, während ini Arbeitszylinder die

Zündring und Explosion vor sich gellt, wo-

durch der Arbeitskolben (a nach u-ten bewegt

wird, während der leompressorl@oll--eti d nach

oben bewegt wirft und die angesaugte Frisch-

luft komprimiert.

Während sich der Arbeitskolben cx nach

unten l.ewegt, gibt er die in der Zvliii(lerwan-

(hin g liegende Öffnung g., frei (Abb. 4).

welche durch eine 1,eitli-i- .- iiiit einer i)ii-

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9 (les Kompressorzylinders in Verbin-

#, 1 -

dung steht (Abb. i).

Weltn sich nämlich der Kompressorkolben d

nach oben bewegt und die angesaugte Frisch-

luft komprimiert, ist der Verbindungskalial gt

ztni.iclist geöffnet, während der Verbindungs-

kanal g, durch den Arheitskolhen c verschlos-

sen gehalten wird. Wenn der Kompressions-

druck auf diese Weise firn Kompressorzylin-

der f und in der Leitung g auf etwa d Ätni.

gestiegen ist, wird der Kanal g, furch den

aufsteigenden Kolben d verschlossen; kurz

darauf, wenn auch ini Arlleitszvlin(ler h der

Druck nur noch etwa d. Atm. beträgt, gibt der

absteigende Arheitskolben a den Kanal g, frei

und die in der Leitung g aufgespeicherte

Druckluft mit .1 Atin. Druck strömt in den

-lrl)eitszvlin(ler ein, wol:ci sie sich zwischen

den Kolben cr und die verbrannten Gase

schiebt, (la sie bedeutend kälter und infolge-

dessen spezifisch schwerer als die verl:rannten

Gase ist. Gleichzeitig kühlt sie den Z__vIinder-

boden.

Der Arbeitskolben a steigt tiefer bis zur

äußeren Totpunktlage. während der Kompres-

sorkolben die apgesaugte Frischluft auf etwa

15 Atni. komprimiert und durch (las inzwi-

schen geöffnete Ventil t (Abb. 5) in den

Druckluftbehälter i, drückt. Durch eine Kühl-

schlange. h, wird hier die auf etwa 300e gestie-

gene Kompressionstcniperattir auf ioo her-

tllitergekiihlt.

Wenn der Arbeitskolben in seiner tiefsten

Lage angekommen ist und wieder aufzustei-

gen beginnt, öffnet sieh das Auspuffventil h

und :es findet der Druckausgleich statt, worauf

die verbrannten Gase durch die über dem Kol-

ben lagernde Voreintrittsluft und dann durch

den aufsteigenden Kolben a aus dein Zylinder

herausgedrückt werden. Sind alle verbrann-

ten Gase aus dein Zylinder I( herausgedrückt,

dann schließt sich das Auspuffventil h. Durch

den aufsteigenden Kolben er ist inzwischen

auch der Kanal g. geschlossen worden, so daß

jetzt ini Zylinder mir noch die durch Kanal g2

eingeströmte Voreintrittsluft sich hefindet,

die nun auf etwa 2 Atm. verdichtet wird, bis

sich wieder das Einblaseventil o öffnet und

die neue Ladung in den Zylinder eintritt.

Der Kompressorkolben bewegt sich nach

dem Schließen des Ventils t wieder abwärts und saugt neue Frischluft an.

Das Ventil o öffnet sich rückläufig und kann infolgedessen gleichzeitig als Sicherheitsventil dienen, wobei der Überdruck nicht verloren geht, sondern vom Druckluftbehälter i aufgenommen wird.
Das Anlassen des Motors erfolgt durch Druckluft, die der Motor selbst erzeugt. Zu diesem Zweck ist der Druckluftbehälter i mit einer Reserveflasche durch eine Auffülleitung mit Rückschlagventil usw. verbunden.
Wenn man dann einen Anlaßnocken für das Druckluftventil o anordnet, so wird das Ventil. beim Einschalten des Nockens zum Anlaßventil und der Motor läuft als Druckluftmaschine an.
Somit hat das Ventil o dreierlei Zwecken zu dienen: i. als Einblaseventil, 2. als Sicherheitsventil, 3. als Anlaßventil.
Es ist verhältnismäßig klein und sehr wenig der Wärmebeanspruchung ausgesetzt. Im Zvlinderdeckel liegt mithin mir das zentrisch angeordnete Ausblaseventil h.
Die den Verbrennungsraum begrenzenden Flächen sollen zwecks Verminderung der Strahleneindringung stark versilbert sein. Die Versilberung wird zweckmäßig auf einer Zinkzwischenlage aufgebracht und letztere durch Erwärmen zur Verlötung der .Silberschicht benutzt.
Um eine Überhitzung überhaupt unmöglich zu machen, ist der oben angegebene Ringkanal r-, durch den die Luft in dem Zylinder strömt, von größter Bedeutung. Es wird durch diese Anordnung erreicht, daß die im mittleren Teil des Zylinders sich bildende Ladung von einem Mantel kühler, reiner Luft umschlossen ist. Denn beim Einströmen der Druckluft sinkt der Druck zunächst von 15 Atm. auf 2 Atm., und. es findet somit eine starke Unterkühlung der Luft statt, durch die auf kurze Zeit eine sehr gute Kühlung aller Teile stattfindet, so daß von der Wasserkühlung beinahe abgesehen werden kann. Außerdem werden die bei der Explosion entstehenden heißen Gase von den umgebenden Teilen durch diese kühlen Luftschichten gewissermaßen isoliert, so daß diese sich nicht in gleichem Maße erhitzen wie die entzündeten Gase. Dieser Umstand ist daher besonders wichtig, da infolge der Vorkomprimierun.- der Luft auf 2o Atm. Explosionsdruck von 5o bis 8o Atm. und dementsprechende Temperatursteigerungen auftreten. Im Kompressor soll jedoch die Endverdichtung 15 Atm. nicht überschreiten, da sonst Schmierölvergasungen eintreten können.
Es ist noch folgendes zu beachten: Die ganze Verbrennungsluft geht durch den Kompressor f, und eine besondere Spülung des Verbrennungszylinders ist nicht vorgesehen. Sie ist infolge Anordnung der Zwischenleitung g überflüssig.
Alle Ventile, mit Ausnahme der zum Kompressor gehörigen, werden durch Nocken gesteuert.

Claims

PATENT-ANsPRÜcHE: i. Arbeitsverfahren für Zweitakt-Hochdruck-Explosions-Motoren mit Vorkompression der Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen mit dem Arheitskolben gekuppelten Kompressorkolben der größte Teil der Verbrennungsluft, der zugleich zur Einspritzung des Brennstoffes dient, hoch vorkomprimiert wird, während ein Teil der Luft, die dem Verbrennungszylinder in niedrig kompri= miertem Zustand während der Expansion zugeführt wird, in einer mit dem Verbrennungs- und Kompressorzylinder in Verbindung stehenden Zwischenleitung (Voreintrittsluftbehälter) vom Kompressorkolben übergeschoben wird. z. Betriebsverfahren nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugang des Voreintrittsbehälters zum Verbrennungszylinder während des Ansaugens im Kompressor vom Kolben des Verbrennungszylinders geschlossen und vonr diesem geöffnet wird, nachdem der Kompressorkolben den Zugang zum Kompressor kurz vorher verschlossen hat. 3. Betriebsverfahren nach Anspruch i bzw. den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil der gekühlten Hochdruckluft einem Ringraum im Zylinderdeckel zugeführt und durch seitliche Aussparungen an der Zylinderwand entlang streichend zur Kühlung der Wandungen und des Kolbenbodens ausgenutzt wird, wobei gleichzeitig das hocherhitzte Explosionsgemisch im Verbrennungszylinder von einem isolierenden Mantel kühler Reinluft umschlossen wird. 4. Drucklufteinlaßventil zur Durchführung des Arbeitsverfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Ventil gleichzeitig als Anlaß- und Sicherheitsventil dient und sich nach dem Druckluftbehälter hin öffnet.