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Kolbensteuerung für Verbrennungsmaschinen. Gegenstand vorliegender
Erfindung ist eint: Kolbensteuerung für Verbrennungsmaschinen mit einem in bekannter
Weise unter :der Wirkung der im Arbeitszylinder auftretenden Druckveränderungen
sowie einer geeigneten Puffervorrichtung (Luftverdichtungskolben. Feder o. dgl.)
hin und her bewegten Steuerkolben.
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Dieser enthält erfindungsgemäß einen Hohlraum, welcher bei seinem
Hin- und Hergang durch geeignete Öffnungen mit entsprechend angeordneten Uiffnungen
des Arbeitszylinders derart in Wechselwirkung tritt, daß das während des Kompressionsganges
des Arbeitskolbens durch die Einlaßv entil@e angesaugte Explosionsgemisch durch
den zurückgehenden Arbeitskolben im Zvlinderratim verdichtet, in diesem Zustand
durch entsprechende öffnungen in den genannten Hohlraum gepreßt und bei der hierauf
durch den Überdruck der Puffervorrichtung erfolgenden Rückbewegung des Steuerkolbens
durch weitere Üffnungen in gespanntem Zustand dem Arbeitsraum zugeführt wird, wo
die weitere Verdichtung und die Entzündung erfolgt. Das Auslassen der Verbrennungsgase
aus dein Verbrennungsraum geschieht hierbei mittels zweier zeitlich nacheinander
wirkender Auslaßventile, deren eines unter Federdruck steht und bei einem bestimmten
Überdruck ,der Verbrennungsgase in Tätigkeit tritt, während das andere durch geeignete
Verbindung mit dem Steuerkolben zwanglä ufig mit den Bewegungen derselben arbeitet.
Das letztere besteht zweckmäßig aus einem Schieber, der mit dem Steuerkolben fest
verbunden, bei der hin und her gehenden Bewegung desselben eine im Arbeitszylinder
vorgesehene @tislaßöffnung abwechselnd ver-(leckt und wieder freigibt, wobei im
Zylinder des Steuerkolbens eine regelbare Heniinvorrichtung angeordnet ist, die
bei entsprechender Einstellung bewirkt, daß das im Arbeitsrauin noch unter geringem
Druck vorhandene Verbrennungsgas durch das neu einströmende Explosionsgemisch aus
dein Arbeitsraum verdrängt, das Nachströmen des letzteren jedoch durch rechtzeitiges
Schließen der Atislaßöffnung verhindert wird.
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Auf den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Kolbensteuerung gemäß
der Erfinrhing schematisch dargestellt.
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Abb. i bis 3 zeigen den Motorzylinder mit dem anschließenden Zylinder
des Steuerkolbens im Schnitt nach einer durch die Achsen der beiden Zylinder gelegten
Ebene, wobei :die Kolben in verschiedenen Stellungen gezeichnet sind.
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- -M)b. -t - 7 -e.igt eine Außenansicht der Zylinder
mit den Ventilabschlußorganen.
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Abb. j ist ein Querschnitt durch dieselben. Abb. 6 und 7 zeigen in
zwei Außenansichten die Luftztitrittsregelvorriclitung für den Steuerkolben.
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a ist .der Motorzylinder, auf dem ein kleiner Zylinder b angeordnet
ist. An den kleinen Zylinder b ist ein weiterer Ansatzzylinder e angeschraubt, über
welchen eine zylindrische Reguliervorrichtung f ,aufgeschoben ist, die durch einen
Knopf g um den Ansatzzylinder e herum verstellt werden kann. Auf Glas linke Ende
des Ansatzzylinders e ist eine Haube i
aufgeschrati.bt, dies mit Dichtungsringen
entsprechend luftdicht abgeschlossen ist. Der hierdurch abgeschlossene linksseitige
Endraum ' bildet einen Gegendruckkompressionsi- aum h, ,her durch Verschraubung
der Haube i, auf ein größeres oder kleineres Volumen eingestellt @yerden kann. Der
kleine Zylinder b ist, wie auch der Ansatzzylinder e, innen zylindrisch ausgedreht
und mit zwei miteinander verbundenen und der Länge nach hin und her schiebbare Kolben
k und zt ausgerüstet.
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i Rechtsseits ist der Innenraum des Zylinders b durch einen Kanal
c mit dem Arbeitsraume d des Arbeitszylinders a in Verbindung gebracht, wodurch,der
Kolben h auf der rechten Seite stets dem ständigen Drucke der Gase des Arbeitsraumes
d ausgesetzt ist.
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Kurz vor der Zündung befinden sich die kleinen Kolben k und it in
der rechten End-' Lage, da der Druck im linken Endraum h des kleinen ,lnsatzzylinders
e gleich ist dem Enddrucke der nach Beendigung der Kompression des Arbeitskolbens
n in der rechtsseitigen Endlage im Arbeitsraum d vor der Zündung herrscht. Sobald
die Zündung erfolgt ist, ! werden der Steuerkolben h und der mit ihm verbundene
kleine Kolben it als auch der Arbeitskolben n von rechts nach links getrieben, wobei
das im Vorraum q durch. ein Ansaugeventil p von einem Vergaser her an-'gesaugte
neue Gemisch verdichtet und durch die Schlitze r und s in den Hohlraum t des Kolbens
k getrieben wird. Die beiden Schlitze r- und s können bei einer anderen Lage des
kleines. Zylinders b auch durch einen Kanal verbunden sein. Die im Arbeitszylin-;
der a erzeugte Arbeit wird hierbei durch die
Kolbenstange o auf
das Antriebsgetriebe des Motors übertragen.
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Bei der Verschiebung -des Steuerkolbens k von rechts nach links wird
außerdem iiii linken Endraume h :die Luft durch den Kolben ir verdichtet, oder es
wird die Druckfeder. die an Stelle des Gegendruckes ini Raume !i angebracht sein
kann, zusammengepreßt. Damit bei der Verschiebung des Steuerkolbens von rechts nach
links derselbe aus dem kleinen Zvlinder nicht hinausgeschoben wird, ist der -#nsatzz_vliii--ler
c mit einer radialen Verengung in versehen, an die der Steuerkolben mit dein
A1)schltißpfropfen l anstU,ßt. Durch die Haube i kann der Druck so reguliert werden,
daß beispielsweise der Anfangsdruck in diesem Rauine gleich ist dein Drucke, der
gerade herrscht, wenn der Arbeitskolben n im Arbeitsraume d die Auspuffschlitze
soeben überdeckt hat, die Kompression also erst beginnt. Der Steuerkolben k un-1
der kleine Kolben rc werden dann etwas früher, also vor der Endkompression, im Arbeitsraume
d von rechts nach links getrieben werden. @T.ach vollendeter Expansion ist er Arbeitskolben
n, so weit nach links geschoben, rlaß der Kanal des Ventiles 4 freigelegt wird,
wodurch die noch unter hohem Druck stehenden Gase das unter Federdruck siebende
Ventil .I so weit heben, daß die verbrannten Gase entweder durch die Auspuffleitung
ins Freie gelangen oder für heitere Zwecke dienstbar gemacht werden können. Die
Auslaßöffnung y, die für die restlichen Abgase bestimmt ist, bleibt unterdessen
durch den rechtsseitigen Teil des äußeren Schiebers -- so lange geschlossen, bis
durch das Misströmen der Hochdruckgase eine Verminderung #ler Spannung im Arbeitsraii.m
d soweit eingetreten ist, daß in .demselben mir mehr ein -";ieder,-,iruck herrscht,
der gleich ist (lein Drucke der Feder des Ventil.es d., so claß sich das Ventil
schließt. Durch diese Verminderung der Spannung im Arbeitsraum d tritt gleichzeitig
der ini linken Endraum Ir e:--
höhte Druck in Wirksamkeit, -der den kleine.i
Kolben u und mit dieseln den Steuerkolben I° von links nach rechts zurücktreibt,
wobei außerdem der mit dem Steuerkolben k verbundene Schieber z mitgenommen und
(11-durch die Auslaßöffnung y durch die in der Mitte des Schiebers angebrachte Schlitz-Öffnung
5 freigelegt wird, durch die dann :die restlichen Abgase abziehen. Bei der Bex%
egtilig der Steuerkolben von links nach rechts wird außerdem noch :der Schlitz a,
des Steuerkolbens an einem weiteren Schlitz x des Arbeitszylinders vorbeibewegt,
wobei in Beinselben Zeitpunkt, in dem die beiden Schlitze übereinanderliegen, das
vorkomprimierte Explosionsgemisch aus der Schieberkaininer t durch die Schlitze
u, und _z hindurch in an sich bekannter Weise auf eine Ablenkwand des Arbeitskolbens
ir, und von da weiter teilweise in eine für die Strahlung günstige Aussackung des
gewölbten Zylinderbodens, teilweise seitlich dieser Aussackung auf die Wölbung des
Zylinderbodens selbst geleitet wird, wodurch die seitlich auf die Wölbung des Zvlinderbodens
auftreffenden Gemischströme weiter abgelenkt, der Zvlinderwand entlang eilen, während
die in die 1#ttssackung des Zylinderbodens eintretenden Ströme sogleich zurückprallen,
so daß eine gleichzeitige Füllung des Arbeitsraumes d stattfindet. Während die Überströmung
des Gemisches in den Arbeitsrahm d stattfindet, bleibt die durch den Schlitz 5 des
Schiebers N inzwischen für einen Augenblick freigelegte Auslaßöffnung y offen, und
die restlichen Abgase werden durch das neu einströmende Gemisch aus dem Arbeitsraume
d völlig verdrängt. Das Abströmen des Gemisches in die Auspuffkanäle wird durch
den Ablenker am Kolben und durch den der Länge mach verstellbaren Schieber z in
der Weise verhindert, daß die Auslaßöffnung y durch die linksseitige Fläche :des
Schiebers z durch entsprechende Einregulierung rechtzeitig abgeschlossen. wird.
Die Auslaßöffnungen .4 und y im Arbeitszylinder a sind in den Abb. i, a und 3 im
Längsschnitt punktiert und strichpunktiert ineinander eingezeichnet und, %vie in
Abb. 5 dargestellt, beiderseits des kleinen Zylinders b angeordnet. Links in Abb.
5 ist das Auspuffventil :4 für die Kraftgase; rechts ist die Auslaßöffnung y für
die restlichen Abgase. Unten ist das Ansauge-# v entil p, durch das das neue Gemisch
in den. Vorraum q eingesaugt wird.
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Die Hemmung der Steuervorrichtung kann durch irgendeine Hemmvorrichtung
erfolgen. In der Zeichnung ist eine atmosphärische, zeitlich regelbare Hemmung dargestellt.
Zu diesem Zwecke ist der Ansatzzylinder e rechtsseits des kleinen Kolbens u mit
:einer Ausrnehinung i in der Zylinderwand versehen, die den Hohlraum z mit der freien
Luft verbindet. Der Hohlraum z ist durch einen Ventilboden von einem weiteren Hohlraum
6 getrennt. In Abb. 6 ist der Ansatzzylinder e mit :der Ausnehmung i für sich dargestellt.
Die Ausnehniung i kann auch eine andere Form haben. Es können z. B. enge Schlitze
oder kleine Löcher einzeln oder reihenweise um den Zylincler herum angebracht sein,
die ganz oder teilweise abschließbar sind. Die Ausnehmungen können, wie aus der
Abb. 7 ersichtlich ist, mittels eines zylindrischen Schiebers f durch Herumdrehen
des Knopfes g ganz oder teilweise abgeschlossen werden.
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Schließt man beispielsweise die Ausnehinungen i durch den Schieber
f ganz ab, so
wird zunächst die im Raume 2 des Antriebszylinders
c abgeschlossene Luft durch den Gegendruck im Raume 1a oder durch den Druck der
in demselben angeordneten Feder solange zusammengepreßt, bis die Drucke in den Räumen
Ir. und 2 gleich geworiden sind. Der Kolben rr. und mit diesem die gesamte
Steuervorrichtung wird folglich unter Berücksichtigung des Reibungswiderstandes
etwas vor der :litte stehenbleiben. Öffnet man dagegen die Ausnehmung i so weit,
als dies für die betreffende Motorleistung erforderlich ist, so ist während der
Hemmung durch den augenblicklichen Stand des Steuerkolbens k für diesen bei dem
Einlaßschlitz x die Stelle bestimmt, an der der Schlitz u, in die Wand des Steuerkolbi°ns
k einzuschneiden ist. Zugleich ergibt dnrsAbe Stand die Lage für den äußeren Schieber
damit dieser so eingestellt werden kann, daß die Schlitzöffnung 5 desselben mit
der Öffnung 3, des Motorzylinders übereinstimmt. Da, mit nun der Raum 2 die für
die Hemmung genügende Luftmenge ansaugt, was bei schnellaufenden Motoren der teilweise
abgeschlossenen Ausnehmung wegen nicht möglich ist, ist ein Ventil 3 in den Ventilboden
eingelassen. Dieses erhält seine Führung dadurch, claß es auf der Stange z, dem
Ansaugehub entsprechend gleitet. Das Ventil wird durch eine Feder anIden Ventilboden
gehalten. Der Hohlraum 6 steht mit der Außenluft durch eine Ausnehmung aus der Zvlinderwand
in Verbindung. Die Auslaßöffnung y des Arbeitszvlinders a wird abwechselnd von rechts
-und links durch die 1-1.iii-und Herbewegung des Schiebers -- mit dein Steuerkolben
k abgeschlossen, wie dies durch die punktierten Linien auf dem Schieber -- in Abb.
d. dargestellt ist. Die Schlitzöffnung 5 des Schiebers -- ist, damit .die Abgase
ungehindert ausströmen können, etwas weiter gehalten als die Öffnung y. Das beiderseitige
Abschließen der Auslaßöffn.ung y bezweckt ferner, daß beim Ansatigehub im Vorraum
q keine Luft angesaugt wird und .daß das neue Gemisch anfangs bei der Verdichtung
nicht aus dem Vorraume ausströmen kann, falls sehr kurze Arbeitskolben verwendet
werden.
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Abb. 5 zeigt in ganz schematischer Darstellung die Verbindung des
Steuerkolbens k mit dem Schieber w mittels Schraube 7 im Querschnitt.