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Zweitakt- oderViertakt-Verbrennungskraftmaschine mit Luftverdichtung
im Arbeitszylinder sowie Zerstäubung und Entzündung eines schweren Brennstoffs mittels
eines in einer Hilfskammer künstlich entzündeten leichten Verbrennungsgemisches.
Die Erfindung bezieht sich auf Zweitakt-oder Viertakt-Verbrennungskraftmaschinen,
bei welchen der in eine hochverdichtete Luftladung eingespritzte schwere Brennstoff
durch die Explosion eines in einer Hilfskammer eingeführten und dort künstlich gezündeten
leichten Verbrennungsgemisches entzündet und zerstäubt wird.
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Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine dieser Art,
bei welcher ein selbsttätiges Verbindungsventil zwischen der Hilfskammer und der
Hauptkammer und eine die beiden Kammern miteinander verbindende Leitung angeordnet
ist, welch letztere durch den Kolben an einem gewissen Punkte des Auswärtshubes
verschlossen wird, so daß keine weitere Luft aus der Haupt- in die Hilfskammer übertritt
und der Druck und die Temperatur in der Hilfskamnic r keine Selbstzündung des leichten
Verbrennungsgemisches hervorrufen können.
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Zweckmäßig wird die für die Zufuhr des schweren Brennstoffes bestimmte
Düse derart angeordnet und ausgebildet, daß sich die schwere Brennstoffladung in
nicht zerstäubtem Zustande über dem selbsttätigen Verbindungsventil sammelt. Die
Zeichnung stellt zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes beispiels; weise
dar, und zwar veranschaulichen Abb. i, 2 und 3 die Anwendung der Erfindung auf einen
Viertaktmotor, Abb. .l und 5 die Anwendung der Erfindung auf einen Zweitaktmotor.
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Wie aus Abb. i und 2 ersichtlich, besitzt der Motor eine Verbrennungskammer
i mit hoher Kompression. Eine Zündkammer -, mit schwacher Kompression steht einerseits
mit der Kammer i durch ein selbsttätiges Ventil 3, das sich von der Kammer 2 zur
Kammer i hin öffnet, und andererseits mit dem Arbeitszylinder durch einen bei 5
im Zylinder mündenden Kanal 4. in Verbindung.
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In der Kammer i sind, wie gewöhnlich, das Ventil ö zur Ansaugung frischer
Luft und das Auspuffventil i angeordnet.
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In der Kammer 2 sind das Ventil 8 zum Ansaugen des leicht entzündlichen
Gemisches (das Ventil kann gesteuert oder selbsttätig sein.) und die Zündkerze 9
oder irgendein anderer Zündapparat untergebracht.
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Der schwere Brennstoff wird entweder in die Kammer i (Abb. i) durch
die Einspritzdüse io in Nebelform während des Verdichtungshubes
bzw.
je nach der Regulierung irn oberen Totpunkt oder in die Zündkammer @ Abb. 3 j bei
i i oberhalb des selbsttätigen Ventils 3 durch eine Düse i:! eingeführt.
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Die Einspritzdüse io ist mit einer gewöhnlichen Brennstoffpumpe verbunden,
die den schweren Brennstoff im gewünschten Augenblick einführt.
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Die Einspritzdüse 12 kann ebenfalls mit einer Brennstoffpumpe verbunden
sein, die den Brennstoff bei i i zuführt, öder sie kann mit einem Behälter verbunden
sein, wobei die Zufuhr des Brennstoffs bei i i selbsttätig unter der Einwirkung
der Druckminderung erfolgt, die durch das Niedergehen des Arbeitskolbens in der
Kammer 2 erzeugt wird. In diesem letzteren Falle findet der Zutritt des schweren
Brennstoffs bei i i gleichzeitig mit der Ansaugung des leichten Brennstoffgemisches
in die Kammerz statt.
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Der Luftentnahmepunkt 5 im Zylinder 13 ist so gewählt, daß unter Vermittlung
des Kanals 4. in die Kammer 2 reine Luft eingeführt wird, die auf einen schwachen
Druck komprimiert ist, der mit der Entzündung des leichten Brennstoffgemisches vereinbart
ist.
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In dem Falle, wo die Düse io benutzt wird, ist die Wirkungsweise des
Motors folgende: Das Venti13 ruht normal auf seinem Sitz, und die beiden Kammern
2 und i stehen nur durch den Kanal ,l miteinander in Verbindung. Im ersten Takt
beim Niedergehen des Kolbens 1:1 erfolgt eine Ansaugung des entzündbaren Gemisches
in die Irammer 2 durch das Ventil S und eine Ansaugung atmosphärischer Luft in die
Kammer i und den Zylinder durch das Ventil 6. Im unteren Totpunkt ist die
Kammer 2 mit entzündbarem Gemisch und der Zylinder 13 mit reiner Luft gefüllt.
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Im zweiten Takt bewegt sich der Kolben 14 nach oben, wobei die in
den Kammern i und 2 befindlichen Ladungen verdichtet werden. Im Punkte 5 ist die
Kammer 2 vom Zylinder abgesperrt, woraus sich eine verringerte Verdichtung ergibt,
die notwendig ist für das dort aufgespeicherte, entzündbare Gemisch. Der Kolben
1 ¢ setzt seinen Hub fort und verdichtet die Luft in der Kammer i noch stärker.
Während des weiteren Auswärtshubes des Kolbens wird der schwere Brennstoff durch
die Düse io im gewünschten Augenblick eingeführt, um eine gute Zerstäubung zu erzielen.
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Im dritten Takt tritt kurz vor dem oberen Totpunkt die Zündvorrichtung
9 in Tätigkeit, entzündet die in der Kammer 2 enthaltene Ladung und bedingt dadurch
eine Erhöhung des Druckes, der nun größer ist als der Druck des in der Kammer i
verdichteten Gemisches von Luft und schwerem Brennstoff-. Das Ventil 3 öffnet sich,
und die von der Explosion in 2 herrührenden Gase gehen in die Kammer i hinüber und
entzünden das Gemisch von schwerem Öl und Luft, das nunmehr zur Verbrennung gelangt.
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Die Ausdehnung der Gase tritt ein, und der Beginn des Auspuffs findet
beim unteren Totpunkt statt.
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Im vierten Takt erfolgt unter der Einwirkung des aufsteigenden Kolbens
das Ausstoßen der Abgase durch das Venti17.
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In Abb. 3 ist. eine Ausführungsform veranschaulicht, bei welcher die
Arbeitsweise übereinstimmt mit derjenigen der im obigen beschriebenen Ausführungsform,
nur wird der schwer(- Brennstoff in nicht zerstäubtem Zustande oberhalb des Ventils
3 eingeführt.
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Die Explosion der Ladung der Kammer 2 öffnet das Ventil 3 und treibt
den schweren Brennstoff in die Kammer i, wobei derselbe verdampft und seine Entzündbarkeit
begünstigt wird.
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Das Anlassen eitles solchen Motors kann durch einen Hilfsmotor, durch
Druckluft usw. erfolgen. Es kann ,auch von Hand bewirkt werden- wie bei den Kraftfahrzeugmotoren.
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Um den Motor von Hand ,anlassen zu können (was bei Verringerung der
Verdichtung leicht ist), ist es notwendig, in der Kammer i einen Druck aufrechtzuerhalten,
der gleich dem Druck in der Kammer 2 ist, der durch das Schließen des Kanals .1
im Punkte 5 durch den Kolben beschränkt ist.
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Eine Vorrichtung, die von einem auf das Auslaßventil einwirkenden
Drucknachlaßdaumen gebildet wird, gestattet, in der Kammer i denselben Druck aufrechtzuerhalten,
den man in der Kammer erhalten hat, wenn der Kolben den Punkt 5 erreicht. Diese
Vorrichtung entspricht der Vorrichtung, die bei Explosionsmotoren verwendet wird,
um das Anwerfen zu .erleichtern.
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Für das Anlassen wird der Motor nicht mit schwerem Brennstoff gespeist;
er läuft an mit dem leicht entzündlichen Gemisch. Läuft der Motor, so wird die Steuerung
wieder normal, die oben beschriebene Vorrichtung für die Verringerung der Verdichtung
wird ausgeschaltet, die hohe Verdichtung wird in der Kammer i erzielt, und der schwere
Brennstoff kann bei io oder i i eingeführt werden.
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Man kann auch den Motor mit dem in 2 explodierenden Gemisch für den
Leerlauf und selbst für schwache Belastung speisen.
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Ist der Motor heiß genug, so kann man die Tätigkeit der Zündkammer
z (Fall der Einspritzung bei i o, Abb. i) unterbrechen; der Motor arbeitet dann
wie ein :Motor mit gewöhnlicher Einspritzung, und die Entzündung des schweren Brennstoffs
.erfolgt in diesem Augenblick durch die hohe Verdichtungstemperatur der Kammer i.
Da
das Ventil ; die Verbindung zwischen den Kammern t und 2 unterbricht, so ist letztere
vollkommen abgeschlossen, und die herze r, und das Ventil 8 sind gegen die hohen
"Temperaturen der Verbrennung in der Kammer i geschützt. Man kann in -dem Falle,
«-o der Motor nur mit schwerem Brennstoff arbeitet, nach dem Anlassen die Kammer
noch vollständiger abschließen, indem man einen im Kanal .1 vorgesehenen Verschluß
betätigt.
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Aus Abb..l und 5, wo es sich um einen Zweitaktmotor handelt, ist ersichtlich,
daß die Ventile 6 und ; weggelassen sind: sie werden ersetzt durch den Spülkanal
15 und den Auspultkanal 16.
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Die Arbeitsweise der Kammer a ist dieselbe wie bei dem Viertaktmotor.
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Da, der Druck im Zylinder stets höher ist als der atmosphärische Druck,
so kann das \-entil9 sich nicht selbsttätig öffnen.
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Wäre dieses Ventil gesteuert, so müßte man das vom Vergaser kommende
Gas unter Druck einführen. Um die Einführung zu erleichtern, wird der Vergaser zum
Speisen mit leichtem Brennstoff unter den Druck der Spülluft gesetzt. Der Vergaser
ist in einem dichten Kasten 17 untergebracht, der durch ein Rohr 18 mit dem Sammelbehälter
ig für die Spülluft verbunden ist; der Zutritt von leichtem Brennstoff erfolgt durch
die Leitung 2o, welche von einem Behälter herkommt, der unter genügendem Druck steht,
oder mittels irgendeiner Vorkehrung einem Druck unterworfen ist, der höher ist als
derjenigen der Spülluft.
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Das Anlassen erfolgt in derselben Weise wie bei dein Viertaktmotor.
Zu diesem Zwecke ist auf die Kammer i ein gesteuertes Auspuffventil gesetzt, so
daß der Druck in der Kammer i auf den Druck in der Kammer 2 begrenzt wird.
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Das Verbindungsventil zwischen der Hilfskammer und der Verbrennungskammer
kann, anstatt selbsttätig, auch gesteuert sein.