DE44410C - Gasmotor mit regulirbarer Compression und Expansion - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Bisher wurden die Gasmotoren derart gebaut , dafs man in den Arbeitscylindern ein explosives Gemisch einführte, dessen Volumen gleich dem Inhalte des durch den Kolbenhub und den Durchmesser des Cylinders bestimmten Raumes ist, welches zu dem Gemenge, das in dem Compressionsraum enthalten ist, hinzutritt. Der Compressionsraum steht mit dem Cylinderraum in einem bestimmten Verhä'ltnifs, und wenn nun der Inhalt in beiden durch den Rückwärtsgang des Kolbens comprimirt wird, wie es vor der Entzündung bei jedem Gasmotor der Fall ist, so wird das Gemisch auf einen beträchtlich höheren, als den atmosphärischen Druck comprimirt. Wenn nun ein solches explosives Gemisch entzündet ist und sich in dem Arbeitscylinder ausgedehnt hat, so verläfst er den letzteren mit einem gewissen Ueberdruck von 2 bis 3 Atmosphären. Dieser Ueberdruck in dem auszustofsenden Verbrennungsgemisch , der nutzlos verloren geht, bedeutet aber einen beträchtlichen Verlust an nicht ausgenutzter Arbeit.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist nun, durch Einführung einer variablen Compression, einer variablen Füllung und einer variablen Expansion jene Verluste zu vermeiden. Zu diesem Zwecke macht der Erfinder den Compressionsraum bezüglich seines Inhalts wesentlich kleiner als bisher und im Verhältnis zu dem durch den Kolbenhub gebildeten Raum im Arbeitscylinder, und zwar richtet sich seine Gröfse nach dem gewünschten Expansionsgrad des Verbrennungsgemisches in dem Arbeitscylinder nach dessen Entzündung.

Fig. i, 2,3 und 4 zeigen die Anordnung der neuen Erfindung an einem Gasmotor mit Einlafsschieber und Auslafsventil; α ist der Arbeitscylinder, b der Kolben mit der Kolbenstange , c Auslafsventil·, d Einlafsschieber, e Einlafskanal in den Cylinder, f Auslafskanal im Schieber, g Einlafskanal in den Schieberdeckel, durch welchen entweder Luft oder Luft und Gas eintritt, wobei die Eintrittsmenge¹ in bekannter Weise durch Ventile geregelt wird; h ist der Entzündungskanal, i der Schieberdeckel.

Fig. ι zeigt den Kolben und Ventile bei Beginn des ersten Taktes eines Viertaktmotors.

Fig. 2 zeigt die entsprechenden Theile in der Lage, wenn der Zutritt des Explosionsgemisches gerade abgeschnitten ist. Dies findet statt, bevor der Kolben seinen Auszug vollendet hat.

Fig. 3 zeigt die Steuertheile in der Lage beim nächsten Rückgang des Kolbens, bei welchem das Auslafsventil, welches geöffnet war, um den Austritt von angesaugten Verbrennungsproducten oder" der angesaugten Luft auszustofsen, gerade im.Begriff ist, geschlossen zu werden. Von diesem Augenblicke an findet die Compression der Ladung statt.

Fig. 4 zeigt die Theile in ihrer relativen Lage am Ende der Compressionsperiode im Moment der Zündung.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Beim Beginn des ersten Auswä'rtsganges des Kolbens ist der Einlafsschieber d mit dem Kolben gleichläufig und im Begriff, mittelst seines Kanals f den Zutritt von Explosions-¹ gemisch zum Cylinder zuzulassen, während das Auslafsventil c geschlossen ist. Während dieser Zeit bewegt sich der Kolben schliefslich in eine Lage, Fig. 2. Die hier gezeichnete Stellung kann je nach dem gewünschten Expansionsgrad durch hierzu geeignete Mittel (Regulatoren) verändert werden. Bis zu dieser Position hat sich der Schieber ganz geöffnet und demnach die Kanäle gf e vollkommen freigegeben und ist dann wieder in die Lage Fig. 2 zurückgegangen und gerade im Begriff, den Zutritt der Ladung_ abzuschneiden und so weiteres Zutreten derselben während des noch zu vollendenden Kolbenhubes zu verhindern. Gleichzeitig beginnt das Auslafsventil c sich zu öffnen und gestattet dadurch der Luft oder den Verbrennungsgasen aus der vorherigen Explosion in den ,Cylinder hinter das Explosionsgemisch einzutreten, bis der Kolbenhub vollendet ist. Das Auslafsventil e bleibt . so lange offen, bis die Position Fig. 3 erreicht ist, bei welcher der Kolben nach einwärts geht. Auch diese Position kann und soll ganz nach der gewünschten Expansion der Ladung variirt werden. Durch den Rückgang des Kolbens wird die Luft und diejenigen-Verbrennungsgase, welche hinter den Kolben während des Rückganges, also Saugens, eintreten, entweder vollkommen oder theilweise ausgetrieben. .Jetzt wird plötzlich das Auslafsventil geschlossen, während auch gleichzeitig das Einlaisventil in einer Lage ist, dafs sämmtliche Kanäle desselben nach aufsen geschlossen sind. Es findet demgemäfs Compression der Ladung statt, so lange, bis der Kolben die. in Fig. 4 bezeichnete Position erreicht hat. In diesem Augenblicke kommt der Zündkanal h in Communication mit dem Kanal e im Cylinder und das Gasgemisch wird entzündet (Arbeitsperiode).

Bei dem nun folgenden Rückwärtsgange (Einzug des Kolbens) ist das Auslafsventil geöffnet und Verbrennungsgase werden theilweise ausgetrieben.

In Fig. 5, 6, 7 und 8 sind die entsprechenden Stellungen der Fig. 1, 2, 3 und 4 an einem Motor nach dem Typus »Otto« dargestellt. Fig. 9 bis 14 zeigen ähnliche Einrichtungen an einem Gasmotor.

Fig. 9 zeigt die Position des Kolbens und der Neuerungsorgane beim ersten Kolbenauszuge.

Fig. 10 zeigt die Position beim Beginn des jetzt erfolgenden Kolbeneinzuges.

Fig. 11 stellt die Steuerungstheile in ihrer relativen Lage am Ende der ersten beiden Takte dar und zeigt die Stellung, bei welcher das Einsaugen des explosiblen Gemisches beginnt.

Fig. 12 zeigt die relative Lage dieser Körper im dritten Takte, wenn der Zutritt der Ladung durch Kanal f gerade abgeschlossen wird.

Fig. 13 zeigt die Lage der Steuertheile in dem Moment, wenn gerade das Auslafsventil c beim Einwärtsgang des Kolbens geschlossen wird und Compression der Ladung eintritt.

Fig. 14 zeigt die Lage der Steuertheile am Ende der Compressionsperiode, kurz vor Beginn der Entzündung.

Dieser Gasmotor ist, wie man sieht, für den Sechstakt gebaut, d. h. auf eine Arbeitsperiode des Motors kommen drei Ein- und drei Auszüge des Kolbens. Beim Beginn des ersten Auszuges, Fig. 9, ist der Einlafsschieber offen, communicirt mit der Oeffnung g in dem Schieberdeckel i und mit dem Kanal e in dem Cylinder a, so dafs Luft während des ganzen Kolbenhubes hinter den Kolben b treten kann. Wenn dieser Kolbenhub vollendet ist und der Kolben in die Position Fig. 10 gelangt ist, so wird die Communication durch die Kanäle gfe abgeschnitten, und das Auslafsventil c öffnet sich, und zwar während des ganzen Einzuges des Kolbens.

Auf diese Weise werden alle Verbrennungsproducte mit einem gewissen Quantum Luft durch das Auslafsventil ausgetrieben, und es bleibt nur diejenige Luft in dem Cylinder, welche in dem Compressionsraum enthalten ist. Jetzt schliefst sich das Auslafsventil und die Kanäle gfe sind wieder geöffnet, wie Fig. 11 angiebt.

Während des ersten Theiles des nunmehrigen zweiten Kolbenauszuges wird das Entzündungsgemisch durch die Kanäle gfe in den Cylinder geleitet, bis der Kolben die Position Fig. 12 erreicht hat. ■- Diese Position richtet sich ganz nach der gewünschten Expansion des Gasgemisches. Von der Stellung Fig. 12 an wird der Zutritt von Gas abgeschnitten , dagegen öffnet sich gleichzeitig das Auslafsventil c und durch dieses tritt Luft beim weiteren Auswärtsgehen des Kolbens hinter das entzündbare Gasgemisch. Während eines Theiles des darauf folgenden Kolbeneinzuges wird ein mehr oder weniger grofser Theil dieser Luft, welche vorher in den Cylinder eingesaugt wurde, wieder ausgestofsen, bis die Position Fig. 13 erreicht ist. Hier schliefst sich plötzlich Auslafsventil c, und es tritt Compression des Gemisches ein. Am Ende der Compression erfolgt die Entzündung des Gemisches, also dritter Auszug des Kolbens, sodann Ausstofsen der Verbrennungsproducte beim dritten Einzug des Kolbens in der be-

schriebenen Weise. In denjenigen Fällen, wo eine grofse Expansion des Gemisches gewünscht wird und deshalb eine kleine Compression desselben im Arbeitscylinder stattzufinden hat, wird man zweckmäfsig das Gasgemisch nur während eines Theiles der Ladeperiode einlassen. Es ist dann unter solchen Umständen vorteilhaft, das Auslafsventil zur gleichen Zeit zu öffnen, wenn der Einlafsschieber verschlossen ist, so dafs während des übrigen Theiles dieses Kolbenauszuges reine Luft bezw. Verbrennungsgase aus dem Einlafsventil in den Compressionsraum des Cylinders treten. Diese hinzutretende Luft und Verbrennungsgase werden dann bei dem nächsten Einzug des Kolbens infolge Offenbleibens des Auslafsventils wieder ganz oder theilweise ausgestofsen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein Gasmotor, derart eingerichtet, dafs der Eintritt des Gasgemisches nur während eines regulirbaren Theiles der Saugperiode erfolgt, und während des übrigen Theiles derselben Luft (oder Verbrennungsgase) durch das geöffnete Auslafsventil eingesaugt wird, die beim nachfolgenden Kolbenhub durch das regulirbare Auslafsventil wieder ganz oder zum Theil ausgestofsen wird zur Veränderung der Expansion des entzündeten Gasgemisches behufs Vermeidens von Spannung in den Verbrennungsproducten.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.