-
Verbrennungskraftmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskraftmaschine,
bei welcher wechselweise die Luft zur Bildung des Verbrennungsluftgemisches und
die Auspuffgase durch .eine `Värmeaustauschvorrichtung strömen. Es sind bereits
Maschinen dieser Art bekannt, welche eine Wärmeaustauschvorrichtung haben und bei
denen der Brennstoff am Ende des Erhitzungsrohres eingespritzt wird. Bei den bekannten
Maschinen wird entweder der Brenn-
Stoff in die Luftladung eingespritzt,
ehe sie in die U'ärmeaustauschvorrichtung tritt, was aber die Gefahr von Vorzündungen
mit sich bringt, oder aber der Brennstoff wird gasförmig eingeführt, und die Erhitzung
der Luft erfolgt durch Außenbeheizung, ehe sie in die Ladepumpe gelangt. Diese mittelbare
Erhitzung der Frischluft durch eine metallene Rohrwand hindurch mag für gasförmigen
Brennstoff zweckmäßig sein, dagegen würde bei Einspritzung flüssigen Brennstoffes
hierdurch eine unzureichende Lufterhitzung erfolgen und der Wirkungsgrad der Maschine
ein ungenügender sein.
-
Demgegenüber kennzeichnet sich die Verbrennungskraftmaschine gemäß
der Erfindung dadurch, daß das Wärmeaustauschrohr an dem einen Ende nach dem Zylinderraum
zu offen ist, während am anderen Ende das Auspuffventil und das Druckventil der
Luftpumpe angebracht sind, deren nacheilender Kolben die Luft während des ersten
Teiles des Arbeitshubes durch das Wärmeaustauschrohr in den Zylinderraum drückt,
und daß der flüssige Brennstoff allmählich an der verengten Mündung des Wärmeaustauschrohres
in den von der Pumpe in den Arbeitszylinder tretenden Luftstrom eingespritzt wird.
Hierdurch wird erreicht, daß der Brennstoff nicht allein durch und durch zerstäubt
und verdampft, sondern auch mit der gesamten Menge der einströmenden Luft innig
gemischt wird, während die Abhitze der Auspuffgase im höchsten Ausmaße nutzbar gemacht
wird, so daß diese Abgase verhältnismäßig kühl durch die Auspufföffnung treten und
die Luftladung genügend hoch erhitzt ist, um die Selbstzündung des Brennstoffes
zu sichern, ohne daß anderseits die Gefahr einer Vorzündung besteht. Die Auspuffgase
geben den größten Teil ihrer Wärme an den mit hoher Geschwindigkeit in die Verbrennungskammer
eintretenden Luftstrom ab, wo die Einspritzung und die innige Mischung des fein
zerstäubten und verdampfenden Brennstoffes vor sich geht.
-
Auf der Zeichnung ist eine zweckmäßige Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
-
Abb. i zeigt schematisch die ganze Maschine im Schnitt, Abb. z ist
ein senkrechter Schnitt durch den Kopf des Pumpenzylinders und zeigt das Überströmventil
und das Auspuffventil und das benachbarte Ende des Erhitzerkanales.
-
Abb.3 ist ein senkrechter Schnitt nach Linie 3-3 in Abb. a, wobei
die Lage des Schnittes in wagerechter Ebene durch die gebrochene Linie 3-3 in Abb.
4 angegeben ist.
-
Abb.4 ist ein wagerechter Schnitt nach Linie 4-4 in Abb. 3 und zeigt
die Einrichtung und Anordnung des Lufteinlaßventiles und des Ü berströmventiles
am Kopf des Pumpenzylinders. Abb. 5 ist ein wagerechter Schnitt nach Linie 5-5 in
Abb. a und zeigt den Erhitzerkanal, seine Verbindungen mit der Pumpe und dem Arbeitszylinder
und die Anordnung des Brennstoffeinlaßventiles.
-
Die in Abb. i dargestellte Maschine soll mit flüssigem Brennstoff
arbeiten und besitzt einen einzigen Arbeitszylinder A, einen einzigen Pumpenzylinder
B und einen einzigen Erhitzerkanal C zwischen diesen Zylindern. Der Arbeits- und
Pumpenzylinder sind zweckmäßig so bemessen, daß bei gleichem Kolbenhub das Verhältnis
zwischen dem Ouerschnitt des Arbeitszylinders D und dem Pumpenzylinder E gleich
a : i ist. Die Kolben D und E sind mit Kurbeln F und F1 der Kurbelwelle F2 verbunden,
und diese beiden Kurbeln sind zweckmäßig um einen Winkel von 5o' gegeneinander versetzt,
so daß die Kurbel F1 des Pumpenkolbens E der Kurbel F des Arbeitskolbens D nacheilt.
Das Größenverhältnis zwischen den Zylindern A und B kann jedoch ebenso
wie auch der Versetzungswinkel der Kurbeln F und F1 wechseln, so daß der Grad der
Expansion oder das Verhältnis zwischen der Kompression und Expansion geändert werden
kann. Der V oreilwinkel für die Kurbel F kann zwischen 5o und 7o' wechseln.
-
Der Erhitzerkanal C kann in verschiedener Weise zwischen einer Öffnung
im Kopf des Pumpenzylinders B und einer Öffnung im Kopf des Arbeitszylinders A angeordnet
sein. Alle Ventile sind in dem Kopf des Pumpenzylinders B oder in der Nähe desselben
angeordnet. Das Lufteinlaßventil G und das Überströmventil H der Pumpe sitzen direkt
an dem Kopf des Pumpenzylinders, und das Auspuffventil J liegt neben oder über dem
Überströmventil H. Das Ausströmende des Erhitzerkanales C mündet in den engen Teil
eines schornsteinartigen Ansatzes _A1 des Kopfes des Arbeitszylinders A. Der enge
Teil dieses Ansatzes bildet praktisch das Ende des Erhitzerkanales, in welchem die
Brennstoff einspritzvorrichtung K angeordnet ist. Der Arbeitszylinder besitzt einen
Wassermantel L und der Pumpenzylinder einen Wassermantel M, welch letzterer auch
um das Einlaßventil G und Überströmventil H herumgeführt ist.
-
Das Einlaßventil und das Überströmventil der Pumpe sind, wie aus den
Abb. a, 3 und 4 erkennbar, als Kolbenschieber ausgebildet und besitzen eine ähnliche
Konstruktion. Wie aus Abb. a und .4 erkennbar, besitzt das Ü berströmventil einen
Zylinder H1, welcher zwischen zwei kolbenartigen Endteilen H2 und H3 durch einen
Bolzen H'4 gehalten wird. An dem einen Ende des Bolzens H' greift die Stange H5
eines auf der Welle N sitzenden Exzenters HB an. Auf dem Zylinder Hl sitzen zwei
gleiche Ringe H' und HR, und zwar zwischen den Endteilen H2
bzw.
H3 und einer der ringförmigen Rippen H9 des Zylinders Hl. Das ganze Ventil wird
in einem Gehäuse 0 hin und her bewegt, dessen eines Ende bei 01 geschlossen
ist. In der Wandung des Zylinders sind zwei Ringreihen von Öffnungen 0-' und
03 vorgesehen, welche in einem geringen Abstande voneinander liegen. Die
Öffnungen 02 fallen mit einem Kanal BI zusammen, welcher durch den Kopf B2 des Pumpenzylinders
B hindurchgeführt, und mit einem ringförmigen Raum B3, welcher mit dem Kanal B1
in Verbindung steht. Der zweite Ring von Öffnungen 03 fällt mit einer Öffnung
Cl zusammen, welche nach dem rechten Ende C2 des Erhitzerkanals führt, und die Öffnung
Cl steht mit einem Ringraum C3 in Verbindung. Der ringförmige Raum, welcher sich
zwischen den Rippen H9 um den Ventilzylinder Hl herumzieht, ist derart bemessen,
daß beide Öffnungen 02 und 03 gleichzeitigfreigegeben werden können, so daß
die Luft vom Zylinder B durch den Kanal Bl und die Öffnungen 02 in das Gehäuse 0
und von dort durch die Öffnungen 03 und die Öffnungen Cl in den Erhitzer
C strömen kann. Das Einlaßventil G ist ähnlich konstruiert und besitzt einen Zylinder
G1, welcher zwischen zwei Endteilen G2, G3 durch einen Bolzen G4 festgehalten wird,
dessen Ende durch eine Stange G5 mit einem Exzenter G" auf der Welle N verbunden
ist. Das Einlaßventil wird in einem Gehäuse -P , hin und her bewegt, dessen Ende
P1 offen sein kann, während in der Wandung des Zylinders Öffnungen P2, P3 vorgesehen
sind. Die Öffnungen P2 stehen in Verbindung mit dem Lufteinlaß Q. Die gegenseitige
Stellung des Einlaßventiles und des Überströmventiles ist aus Abb. q. zu ersehen,
aus welcher man auch erkennt, daß die Öffnung oder der Kanal BI, welcher von dem
Pumpenzylinder B ausgeht, sich quer unter diesen beiden Ventilen hindurch erstreckt
und mit den Ringen der Öffnungen 02 und P3 in Verbindung steht. Die Luft tritt durch
den Einlaß Q durch die Öffnungen P2, P3 und den Kanal BI in den Zylinder B ein und
strömt, nachdem sie komprimiert ist, durch die Öffnungen 02 und 03 nach dem
Erhitzer C.
-
Wie aus Abb. 5 ersichtlich, ist das Brennstoffventil in einem Winkel
am Ende des Erhitzerkanals C angeordnet, so daß es den Brennstoff in die verengte
Verlängerung Al des Kopfes des Zylinders A einspritzt. Das Ende des Erhitzerkanals
ist bei G3 lippenartig ausgebildet, um den aus dem Ventil austretenden Brennstoff
vollständig aufzunehmen. Der Brennstoff wird in das Ende des Erhitzerkanals C eingespritzt.
Zweckmäßig erfolgt diese Brennstoffeinspritzung, nachdem der Kolben D im Arbeitszylinder
A _ den ersten Teil seines Arbeitshubes, welcher einem Kurbelwinkel von
15 ° entspricht, bereits ausgeführt hat, so daß die durch den Erhitzerkanal
C strömende Luft eine erhebliche Geschwindigkeit besitzt.
-
Beim Anlassen der Maschine wird der Erhitzer C durch eine Lampe oder
in irgendeiner anderen geeigneten Weise erhitzt, während beim Betriebe die notwendige
Erbitzung durch die Auspuffgase stattfindet. Da die Zone, in welcher die Erhitzung
am stärksten ist, sich an dem in den Arbeitszylinder A mündenden Ende des Erhitzers
C befindet, so sind das Auspuffventil J und der Erhitzer gegen übermäßige Temperaturen
geschützt. Da ferner alle Ventile an demjenigen Ende des Erhitzerkanals liegen,
welches in den Pumpenzylinder mündet, so wird die Steuerung der Ventile erleichtert
und die Ventile bleiben kühl.
-
Die Maschine arbeitet im Zweitakt mit hohem mittleren Druck und kann
mit schweren Ölen betrieben werden, ohne daß Schwierigkeiten in bezug auf die Reinigung
vorhanden sind. Dieser hohe, mittlere Druck wird bei verhältnismäßig niedrigem Temperaturmaximum
erreicht, weil der Brennstoff in einer Weise verbrannt wird, daß die Dichte gleichmäßig
niedrig ist. Die Maschine ist auch zur Ausbildung als doppeltwirkende Maschine geeignet,
weil die Schwierigkeit, einen geeigneten toten Raum zu schaffen, dadurch vermieden
ist, daß die Stopfbüchse sich nicht in der Nachbarschaft des heißen Auspuffventiles
befindet und daher der Arbeitszylinder nur den geringsten schädlichen Raum zu besitzen
braucht.