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Verfahren und Vorrichtung zum Bremsen von Brennkraftmaschinen, bei
denen eine Mehrzahl von Arbeitszylindern vorhanden ist, die Verdichtungshübe nicht
gleichzeitig stattfinden und das verdichtete Gas oder die Luft oder beide aus einem
Zylinder in den andern übergeführt werden Die Erfindung erstreckt sich auf mehrzylindrige
Brennkraftmaschinen, bei denen die Verdichtungshübe in den Zylindern nicht gleichzeitig
erfolgen, und benutzt zur Verzögerung der Kolbenbewegung die bekannte Maßnahme,
das verdichtete Gas oder die Luft oder beide Mittel aus einem Zylinder in den anderen
überzuführen.
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Das neue Verfahren verwendet ferner zur Bremsung in den Zylindern
ein Vakuum vor der Zuführung der verdichteten Ladung, was bei Einzylindermaschinen
an sich bekannt ist, und bewirkt nun in neuartiger Weise eine zusätzliche Bremsung
der Kolben dadurch, daß den Zylindern nur am Ende des Ansauge-oder Ausdehnungshubes
Luft oder Gas zugeführt wird. Die hierdurch erreichte doppelte Bremswirkung verteilt
sich gleichmäßig über den ganzen Arbeitskreislauf der Maschine, da die infolge des
teilweise vorhandenen Unterdruckes wirkende Bremsung während des Ausdehnungshubes
in dem einen Zylinder zur Wirkung kommt, während zugleich die durch die V,--dichtung
wirkende Bremsung während des Verdichtungshubes in dem anderen Zylinder erfolgt.
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Das neue Bremsverfahren - zeichnet sich ferner dadurch aus, daß vor
Stillstand der Maschine keine Entladung aus den Zylindern in die Außenluft erfolgt
und die hierdurch zunehmende Ladung von einem Zylinder in den anderen Zylinder übergeführt
und die Kolbenbewegung auf diese Weise allmählich verzögert wird.
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Bei der neuen Bremsvorrichtung sind zur Überführung der verdichteten
Ladung von einem Zylinder in den anderen in neuartiger Weise Verbindungsleitungen
angeordnet, in denen ein durch einen Hahn verschließbarer Auslaß zur Außenluft vorgesehen
ist.
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In der Zeichnung ist schematisch eine Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. a und h sind zwei Zylinder eines Dieselmotors mit gegenläufigen
Kolben. Die Erfindung soll für einen solchen Motor beschrieben werden, der ein Beispiel
einer Maschine darstellt, auf die die Erfindung angewendet werden kann. Die gegenläufigen
Kolben c, d des Zylinders a sind in den Stellungen dargestellt, die sie am Schluß
eines Einwärts- odier Kompressionshubes annehmen, und stehen im Begriff, einen Expansionshub
zu beginnen. Die Kolben e, f
des Zylinders li sind in entgegengesetzter Phase;
zu den Kolben des Zvlinders a und in den Stellungen dargestellt, die sie am Schluß
ihres Auswärts- oder Expansionshubes annehmen, so daß sie im Begriff stehen, einen
Kompressionshub zu beginnen. Die Ein- und Auslaßöffnungen des Zylinders
a sind je bei g und h
und die entsprechenden öffnungen des Zylinders
b
je bei i und j dargestellt. Die Zylinder sind je nach der Bauart der
Maschine mit Brennstoffventilen oder Zündvorrichtungen it versehen.
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Jeder Zylinder ist mit Öffnungen k oder l
versehen, die gegen
die Verbrennungskammer zwischen den beiden Kolben hin offen und so angeordnet sind,
daß sie niemals von den Kolben verdeckt werden. Jede Öffnung wird durch ein Ventil
m oder it gesteuert, und es sind von Hand oder von der Maschine selbst betätigte
Einrichtungen irgendwelcher Art vorgesehen, um die Ventile in bestimmtem Zeitverhältnis
zur Umdrehung der Maschine zu öffnen und zu schließen. Wie dargestellt, wirkt eine
umlaufende Nockenscheibe o, die in geeigneter Weise auf einer von den Kolben durch
passende Übertragungsmittel angetriebenen Welle p sitzt, mittels Kniehebel
q, r auf die Ventilstangen. Der Abschluß der Ventile wird durch eine Feder
r gesichert.
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Die Öffnungen k, Z sind durch eine Leitung verbunden, die eine Verbindung
zwischen dem Inneren der Zylinder herstellt. Gewünschtenfalls kann ein mit einem
Hahn verschließbarer Auslaß t von der Leitung s zur Außenluft vorgesehen sein.
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Bei gewöhnlichem Betrieb der Maschine werden die Ventile in und n
geschlossen gehalten. Wenn man aber die Maschine anhalten will, so wird die Brennstäffzufuhr
zu beiden Zylindern abgesperrt und die Nockenscheibe o zur Einwirkung auf die Ventile
m und n gebracht. Wenn die Kolben c, d im Zylinder a sich bei einem Kompressionshub
einander genähert haben, so werden die Ventile in, n durch die Nockenscheibe o geöffnet,
und zwar bei oder kurz vor Beendigung des Kompressionshubes und so lange, daß die
komprimierte Luft oder der komprimierte Gasinhalt des Zylinders a durch die Verbindung
s in den Zylinder b entweichen kann, in dem zu diesem Zeitpunkt die Kolben am Ende
ihres Expansionshubes oder in dessen Nähe stehen werden. Nach dem Entweichen des
Kompressionsdrucks aus dem Zylinder a in den Zylinder b schließen sich die
Ventile 1n, n unter dem Einfluß der Feder r, da sich inzwischen die Nockenschebe
gedreht und die Kniehebel freigegeben hat. Die Energie, die beim Komprimieren des
Inhalts des Zylinders a verbraucht worden ist, wird dadurch in hohem Maße zerstreut
und kann keine Arbeit auf die Kolben c, d leisten, wenn sie sich nachher bei ihrem
Expansionshub voneinander entfernen.
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Während der Gasinhalt in den Zylinder b übergeführt wird, nähern sich
_ dessen Kolben e, f einander. Sobald sie an den öffnungen i, j vorbeigegangen
sind und sie geschlossen haben, beginnt die Kompression in diesem Zylinder. Da der
Zylinder ursprünglich Gas oder Luft, beispielsweise von Atmosphärendruck, enthielt,
vermehrt die Hinzufügung des aus dem Zylinder a übergeführten Gases oder der Luft
den Anfangsdruck zu Beginn des Kompressionshubes, so daß der in dem Zylinder b erreichte
Kompressionsenddruck erheblich höher ist, als dies unter normalen Bedingungen der
Fall sein würde. Infolge der Überführung des komprimierten Inhalts des Zylinders
a zum Zylinder b werden die Kolben im Zylinder a während ihres Expansionshubes
von jeder Antriebskraft entlastet, die das Bestreben haben würde, die Maschine in
Bewegung zu halten, und die Kolben im Zylinder b werden während des Kompressionshubes
einer verzögernden Kraft über diejenige hinaus unterworfen, die durch die Kompression
des normalen Inhalts dieses Zylinders entstehen würde.
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Wenn die Kolben im Zylinder b sich dem Ende ihres Kompressionshubes
nähern oder es erreichen, werden die Ventile na und it wiederum so lange geöffnet,
daß sie den überkomprimierten Inhalt des Zylinders b wieder durch die Verbindung
s in den Zylinder a zurücktreten lassen, dessen Kolben zu diesem Zeitpunkt im Begriff
stehen, einen Kompressionshub zu beginnen. Die Überführung komprimierten Inhalts
von einem Zylinder zum anderen kann fortgesetzt werden, bis die Maschine zum Stillstand
kommt.
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Betrachtet man wiederum den Zylinder a am Ende seines ersten Kompressionshubes,
wenn also der komprimierte Inhalt aus ihm in den Zylinder b herausgelassen worden
ist, so sind die Ventile m und it geschlossen. Die verhältnismäßig geringe, in dem
Zylinder a zurückbleibende Luft- oder Gasmenge wird nun durch das Auseinandergehen
der Kolben ausgedehnt, wodurch der Druck bald unterhalb Atmosphärendruck vermindert
wird, so daß der Auswärtsbewegung der Kolben der Unterschied zwischen dem Druck
innerhalb des Zylinders und dem äußeren Atmosphärendruck entgegenwirkt und als zusätzliche
Kraft die Maschine zum Stillstand zu bringen sucht. Wenn die Kolben das Ende ihres
Hubes erreichen, so wird durch Freigabe der Auslaßöffnung oder der Einlaßöffnung
oder beider eine Luftmenge unter Atmosphärendruck zutreten gelassen. Wenn die Kolben
c und d ihren zweiten Kompressionshub beginnen, so wird der imn Zylinder b komprimierte
Inhalt in den Zylinder a eintreten gelassen, wie vorher beschrieben, so daß im Zylinder
a eine Überkompression eintritt und eine entsprechend erhöhte Verzögerungswirkung
ergibt.
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Es ist ersichtlich, daß innerhalb des Rahmens der Erfindung verschiedene
Abänderungen möglich sind. Beispielsweise kann man
in der Verbindung
s ein Ventil vorsehen, um das Maß des Übergangs einer komprimierten Gas- oder Luftmenge
aus einem Zylinder in den anderen und dadurch die verzögernde Wirkung zu regeln.
Der den Auslaß t zur Außenluft regelnde Hahn kann von Hand oder durch eine geeignete
Antriebsvorrichtung betätigt werden, so daß der überkomprimierte Inhalt eines oder
beider Zylinder ganz oder teilweise in die Außenluft entweichen kann. Die beiden
Ventile in und st. können durch irgendwelche beliebigen Einrichtungen gesteuert
werden, d=ie entweder von der Maschine-_oder von Hand betätigt werden, und man kann
ein einziges Ventil zur Steuerung der Verbindung zwischen den Zylindern durch die
Leitungs an Stelle zweier -\7entilena und iz benutzen. Es liegt auch noch innerhalb
des Rahmens der Erfindung, mit der Maschine irgendeine Vorrichtung zu vereinigen,
um den Gasinhalt eines Zylinders, sofern er brennbar ist, vor, während oder nach
seiner Überführung zu zünden, so daß die Verbrennung den Druck erhöht, gegen den
die Maschine bei ihrem Kompressionshub zu arbeiten hat.
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Die Erfindung kann auf alle Bauarten von Explosionskraftmaschinen
mit zwei oder mehreren Zylindern verwendet werden, in deren Arbeitsgang ein Kompressionshub
enthalten ist, gleichgültig, ob sie im Zweitakt oder im Viertakt arbeiten, und sowohl
für Maschinen mit gegenläufigen Kolben als für solche, bei denen jeder -Zylinder
nur einen einzigen Kolben enthält. Im Falle einer Maschine mit doppelt wirkenden
Zylindern bilden die beiden Enden eines Zylinders im Sinne der vorliegenden Erfindung
getrennte Arbeitszylinder, deren Kolben um i8o° gegeneinander phasenverschoben sind,
und die Erfindung kann auf solche Maschinen angewendet werden, indem man die beiden
Enden eines Zylinders durch in geeigneter Weise gesteuerte öffnungen verbindet.
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Bei der= Ausführung der Erfindung kann man irgendwelche beliebigen
Vorrichtungen oder Bauarten von Ventilen und Antriebsvorrichtungen für diese benutzen,
bei denen dafür Sorge getragen ist, daß die Ventile während des normalen Arbeitsgangs
der Maschine geschlossen gehalten werden.
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Es ist schließlich zu bemerken, daß die Erfindung bei allen Bauarten
von Explosionskraftmaschinen benutzt werden kann, gleichgültig, ob die Maschine
nach dem Anhalten umgesteuert werden soll oder nicht.