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Selbstzündmotor mit hochgetriebener Verdichtung einer Luftladung im
Arbeitszylinder, mit dem am Ende des Verdichtungshubes ein mit einem niedrig verdichteten
Brennstoffluftgemisch gefüllter Zuschaltraum verbunden wird Die Erfindung erstreckt
sich auf die verbesserte und vereinfachte Ausbildung eines Selbstzündmotors, der
mit hochgetriebener Verdichtung einer reinen Luftladung im Arbeitszylinder wirkt,
dem am Ende des Verdichtungshubes ein mit einem nicht zündfähigen, niedrig verdichteten
Brennstoffluftgemisch gefüllter Zuschaltraum angeschaltet wird, so daß beim Übertritt
der hoch verdichteten Luft aus dem Arbeitszylinder in den Zuschaltraum die Entzündung
des Brennstoffes einsetzt.
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Gegenüber bekannten, nach dem gleichen Prinzip arbeitenden Selbstzündmotoren
besteht die Erfindung darin, daß der Zuschaltraum als Meßtasche (Rille, Ausnehmung)
in einem Kolbenschieber angeordnet ist, die nach Abschaltung von dem Arbeitszylinder
im Anschlusse an den Verbrennungsvorgang mit einer neuen, niedrig verdichteten Brennstoffluftgemischladung
gefüllt und wieder an den Verdichtungsraum des Arbeitszylinders herangeführt wird.
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Ein weiteres Erfindungskennzeichen bildet die Sonderausführung, derart,
daß der Kolbenschieber den Arbeitskolben einer Gemischpumpe bildet, welche das niedrig
verdichtete Brennstoffluftgemisch erzeugen hilft und dieses am Ende seiner Verdichtung
in die Meßtasche überschiebt.
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Dadurch wird gegenüber einer bekannten Motorenausführung, bei welcher
der mit Brennstoffluftgemisch gefüllte Zuschaltraum vom Arbeitszylinder durch ein
Ventil oder einen Drehschieber getrennt ist und durch jene vom Zuschaltraum getrennt
angeordnete Gemischpumpe gespeist wird, und gegenüber einer vorpatentierten Ausführung,
bei welcher sich ebenfalls zwischen Zuschaltraum und Arbeitszylinder ein Ventil
befindet und das Brennstoffluftgemisch durch eine unmittelbar am Zuschaltraum angeordnete
Pumpe verdichtet wird, der Vorteil erzielt, daß das besondere Verbindungsventil
zwischen Zuschalt- und Arbeitszylinder wegfällt und daß die einzelnenBrennstoffladungen
untereinander dauernd übereinstimmen und gleichmäßig ausfallen. Da der Kolbenschieber
das Fassungsorgan für die Brennstoffluftgemischladung bildet und gleichzeitig als
Gemischpumpe die leichte Verdichtung des Brennstoffluftgemisches bewirkt und dieses
selbst in die Aufnahmerille oder Meßtasche drückt, so wird eine restlose Füllung
der Brennstofftasche erzielt, und damit ist auch bei schnellaufenden Motoren eine
zuverlässige und gleichmäßige Mengenbemessung und Brennstoffzubringung zum Verdichtungsraum
des Arbeitszylinders gewährleistet.
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Die Steuerung der Maschine gestaltet sich einfach und übersichtlich;
ihre Wirkungsweise ist daher zuverlässig.
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In der Zeichnung ist der neue Motor in einem Ausführungsbeispiele
dargestellt.
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Es zeigt Abb. z einen Längsschnitt durch einen im Zweitakt arbeitenden
Motor im Augenblicke der Explosion, Abb. 2 einen Teilschnitt
nach
vollendeter Expansion bei Beginn des Verdichtungshubes des Arbeitskolbens.
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In dem mit Kurbelgehäuse verbundenen Zylinder i arbeitet der Kolben
2. Neben diesem lagert in einem Anbaugehäuse ein Kolbenschieber 3, der eine die
Meßtasche und Brennstofflüftgemischkammer bildende Eindrehung 4 besitzt, die durch
den Kanal 5 mit dem Verdichtungsraum im Zylinder z in Verbindung treten kann und
dem Zylinder kurz vor Beginn derExplosionsperiode zugeschaltet wird (Abb. i).
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Die Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbenschiebers 3 erfolgt vermittels
der Steuerstange 3' durch die Nockenscheibe 6 in Verbindung mit der Rückholfeder
7. Die Nockenscheibe 6 ist nicht Bedingung, viehmehr kann die Kolbenschieberbewegung
auch durch eine Kurbel oder ein Exzenter mit rund 8o bis ioo° Vor- oder Nacheilung
eingeleitet werden.
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In das Anbaugehäuse des Kolbenschiebers 3 mündet der Brennstoffeinlaß,
und zwar wird der Brennstoff durch das Rohr 8 zugeleitet. Die Brennstoffmenge wird
mittelbar durch einen Drosselschieber oder eine Drosselklappe g geregelt.
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Der durch die Öffnung f gleichzeitig eingeholte Frischluftstrom wirkt
auf eine Saugplatte ein, die ihrerseits ein Brennstoffventil mehr oder weniger hoch
anhebt. Brennstoffventil und Saugplatte sind durch eine gemeinsame Spindel io miteinander
verbunden. Wenn die Saugwirkung des Kolbens 3 unterbrochen wird, schließt sich das
Brennstoffventil. Das Brennstoffluftgemisch gelangt in den Raum oberhalb des Kolbenschiebers
3 und wird dann von diesem durch den Überströmkanal ii in die Meßtasche 4 eingedrückt,
wenn diese die Stellung nach Abb. 2 einnimmt.
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Die für den Arbeitszylinder i bestimmte Ladeluft strömt bei hochstehendem
Arbeitskolben 2 (vgl. Abb. i) durch den Unterdruckeinlaßschlitz 13 in das Kurbelgehäuse
ein, während die Abgase nach vollendeter Expansion durch den Auslaßschlitz 12 entweichen
und die im Kurbelg,ehäuse vorverdichtete Ladeluft durch den Uberströmkanal 14 in
den Arbeitszylinder strömt.
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Die Wirkungsweise des Motors ist folgende: Bei derAufwäxtsbewegung
des Arbeitskolbens 2 wird die durch den Überströmkanal 14 aus dem Kurbelgehäuse
eingetretene und über dem Kolben befindliche Ladeluft hoch verdichtet, während gleichzeitig
im Kurbelgehäuse ein Unterdruck entsteht, dessen Ausgleich die Kolbenunterkante
durch Freigabe des Lufteinlaßschlitzes 13 herbeiführt.
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Etwas vor Erreichung der oberen Totpunktlage des Kolbens 2 wird durch
die Steuerung 6, 7 der Kolbenschieber 3 nach abwärts bewegt und die Brennstofftasche
4 unter Vermittlung des Schlitzes 5 dem Verdichtungsraum des Arbeitszylinders zugeschaltet.
Der Verdichtungsdruck im Arbeitszylinder i beträgt etwa 2 mm vor der oberen Totpunktstellung
des Kolbens 2, rund 35 Atm., während der Druck in der Brennstoffkammer 4 sich auf
höchstens 3 Atm. stellt.
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Bei Eintritt der vorerwähnten Verbindung der Kammer 4 mit dem Verdichtungsraume
des Arbeitszylinders wird sich die auf etwa 35 Atm. verdichtete Ladungsluft plötzlich
ausdehnen und mit großer Geschwindigkeit und unter heftiger Wirbelbildung in die
Kammer 4, in der nur etwa 3 Atm. Druck herrscht, stürzen, wodurch eine innige Mischung
und restlose plötzliche Verbrennung der nun vereinigten Ladung herbeigeführt wird
(Abb. i).
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Da die Zuschaltung der Kammer 4 an den Arbeitszylinder bereits erfolgt,
wenn dessen Kolben noch rund 2 mm vor dem obersten Totpunkte steht, der Kolben aber
während der Verbindung der beiden Räume den geringsten Resthub noch nachholt, so
wird die momentane Volumenvergrößerung, welche die Luftladung erfährt, sofort wieder
ausgeglichen und ein Druckabfall vermieden.
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Die Kammer 4 bleibt während der Explosionsperiode dem Zylinderraume
zugeschaltet, und das Kompressionsvolumen im obersten Totpunkt des Arbeitskolbens
ist einschließlich des Rauminhaltes der Kammer 4 für den Verlauf der Arbeits- und
Verbrennungsvorgänge bestimmend.
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Nach erfolgter Expansion gibt die obere Kante des Arbeitskolbens den
Auspuffschlitz 12 frei, und die Auspuffgase werden durch ihn unter Einfluß der gleich
darauf durch den Überströmkanal 14 eintretenden Frischluftladung rasch ausgetrieben
(Abb.2).
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Bei der nun beginnenden Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens wird auch
der Kolbenschieber mit der Meßtasche 4 rasch aufwärts bewegt, die vorher bei seiner
Abwärtsbewegung durch den Brennstoff- und den Lufteinlaß 8, f angesaugte Gemischladung
wird verdichtet und durch den Überströmkanal ix in den Raum 4 gefördert, wenn dieser
mit dem Kanal ii in Verbindung tritt.
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Der Motor kann auch als Viertaktmotor gebaut sein. Das ganze eben
erläuterte Spiel wiederholt sich bei Zweitaktmaschinen je Umdrehung einmal, bei
Viertaktmaschinen je Umdrehung zweimal.