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Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine
mit Verdichtung einer Luftladung, die am Ende der Verdichtung zur Herbeiführung
einer Selbstzündung mit Brennstoff oder Brennstoffgemisch vermengt wird. Die Neuerung
besteht im wesentlichen darin, daß der Arbeitskolben aus zwei ineinander verschiebbaren
und gegeneinander beweglichen hülsenartigen Teilen besteht, die durch Steuerorgane
periodisch auseinanderbewegt werden und somit eine Brennstoffkammer bilden, in die
Brennstoff oder Gemisch eingesaugt wird und beim Gegeneinanderbewegen diese Brennstoffkammer
fortfallen lassen und dabei den Brennstoff oder das Gemisch in die verdichtete Luft
im Arbeitszylinder treiben.
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Durch diese Einrichtung ergibt sich bei vereinfachter Herstellung
eine zuverlässig arbeitende Maschine, die sich infolge ihres leichten Gewichtes
vorzüglich als Fahrzeugmotor eignet und Drehzahlen von 300o bis 4000 pro Minute
erreichen läßt.
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Alle bisher bekannten Ausführungen von raschlaufenden Dieselmotoren,
die kompressorlos oder mit einer vom Zylinderinnern getrennten Mischkammer ausgestattet
sind, erreichen nicht die Leistungen, wie sie der Erfindungsgegenstand sichert und
erfüllen auch keineswegs die Anforderungen, die an einen Fahrzeugmotor gestellt
werden.
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In erster Linie fehlt diesen Maschinen die hohe Drehzahl, die gerade
bei Automobilmotoren genau so wesentlich wie die plötzliche Beschleunigung ist,
und des weiteren läßt sie ihr größeres Gewicht sowie auch der infolge der umständlichen
Herstellung hohe Kostenpreis für Fahrzeugmotore ungeeignet werden.
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Nach der neuen Erfindung werden nun die zur Bildung der Brennstoffkammer
erforderliche Auseinanderbewegung der beiden Kolbenteile durch die Pleuelstange
gesteuert, und zwar mittels einer an dieser sitzenden Nockennase oder einer zweiten
durch Exzenternabe vom Kurbelzapfen aus beeinflußten Schaltstange.
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Hierbei ist im Zylinderkopf ein überströmkanal angeordnet, welcher
den von der Kammer geförderten Brennstoff mit dem Verbrennungsraum in Verbindung
bringt.
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Die neue Brennkraftmaschine ist in Zeichnung in verschiedenen Ausführungsbeispielen
an einem Zweitaktmotor veranschaulicht.
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Die Abb. i und 2 lassen im Längsschnitt einen Motor erkennen. Gemäß
Abb. i und 2 ist i das Kurbelgehäuse, auf dem der Zylinder 2 sitzt, welche in bekannter
Weise den Auspuffschlitz 3, den Lufteinlaßschlitz 4. und den Überströmschlitz 5
besitzt, durch welch letzteren die von den Einlaßschlitzen d. eingeholte und im
Kurbelgehäuse bei niedergehendem Kolben vorkomprimierte Ladungsluft in den Zylinderraum
vor den Kolben strömt.
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Außer diesen Einlässen und Kanälen befindet sich am Umfange des Zylinders
noch ein weiterer Brennstoffeinlaßschlitz 6, der durch einen Vergaser 15 gespeist
wird und am unteren Hubende des Kolbens angeordnet
ist, während
im Kopfe des Zylinders :2 mindestens ein kleiner Überströmschlitz 7 vorhanden ist.
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Der Arbeitskolben im Zylinder 2 besitzt, wie besonders aus Abb. 2
ersichtlich ist, eine sich über seinen Umfang erstreckende Ringrille 16, welche
eine Brennstoffkammer bildet, die im unteren Kolbentotpunkte durch den Schlitz 6
mit Brennstoff gespeist wird. Dieser schiebt sich beim Kolbenhochhube mit in den
den Explosionsraum bildenden oberen Teil des Zylinders 2 ein und kommt durch den
überströmkanal 7 mit der über dem Kolben befindlichen hochverdichteten und erhitzten
Ladungsluft in Berührung, wodurch die Explosion einsetzt, die den Kolben nach abwärts
treibt. Dieser ist, und hierin liegt auch ein besonderes Erfindungsmerkmal, aus
zwei ineinander verschieblichen und gegeneinander beweglichen hülsenartigen Teilen
8, 9 gebildet, die sich ergänzend aufeinandersetzen.
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Die beiden Kolbenteile sind durch eine Druckfeder 1q. zusammengeschlossen,
so daß sich ihre Trennfuge schließt. Im inneren Kolbenteile 8 sitzt der Mitnehmerzapfen
i i, an dem die Pleuelstange io angreift, die mit dem Triebzapfen der Kurbelscheibe
12 in Verbindung steht. Dadurch, daß die Feder 1q. die beiden Kolbenteile 8, 9 gegeneinander
abstützt, erfolgt die Mitnahme des an sich zweiteiligen Kolbens durch die Pleuelstange.
Diese besitzt am oberen Zapfenauge eine vorstehende Nockennase, die durch einen
Schlitz der Kolbenbüchse 8 hindurch auf die zweite Kolbenbüchse 9 übergreift. Die
Nockennase steuert unter Überwindung der Druckfederwirkung 1q. die beiden Kolbenhülsen
auseinander, wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht und zum Hochhube einsetzt.
Dadurch öffnet sich die Trennfuge, und es bildet sich um den Kolben eine Ringrille
16 als Brennstoffkammer (Abb. 2).
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Durch die Auseinanderbewegung der Kolbenteile entsteht natürlich in
der Ringrille 16 eine Saugwirkung, die sich in günstiger Weise bei der Einholung
des Brennstoffes äußert.
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Eine Stellschraube 13 in der Kolbenteilhülse 9 gestattet die
genaue Einstellung der Kolbenbewegung voneinander.
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In Abb. 3 und q. ist eine Motorenausführung erläutert, die nicht mit
Steuerungsschlitzen, sondern mit Aus- und Einlaßventilen 3', 5' arbeitet. Auch hier
ist der Kolben aus den beiden Teilhülsen 8, 9 gebildet, die verschieblich ineinander
stecken. Der obere Hülsenteil 8 ist unter Vermittlung des Mitnehmerzapfens i i an
die Pleuelstange io angelenkt, während die untere Kolbenhülse 9 von einer an ihrem
Achszapfen i i' angreifenden besonderen Schaltstange io' beei-nflußt ist, die unter
Vermittlung einer Exzenternabe vom Kurbelzapfen aus Steuerungsbewegung erhält, derart,
daß sich im unteren Kolbentotpunkte die Kolbentrennfuge öffnet und zur Brennstoffkammer
wird, die sich dann durch den Einlaßschlitz 6 mit Brennstoff füllt.
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In Abb. q. .ist statt der exzentrischen Schaltstange eine einfache
Pleuelstange io zur Steuerung des zweiteiligen Kolbens angewendet, die einen Steuernocken
besitzt und an dem Mitnehinerzapfen ii' der unteren Kolbenhülse 9 angreift. Die
obere Kolbenhülse 8 besitzt auf ihrem Zapfen ii eine Führungsrolle, gegen die der
Pleuelstangensteuernocken anwirkt und dadurch entgegen der Zugfeder 14' die Öffnung
der Kolbentrennfuge und Umbildung zur Brennstoffkammer veranlaßt, wenn der Kolben
den unteren Totpunkt erreicht.
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Die Wirkungsweise, die an Hand des Kurbelkreisdiagramms nach Abb.
5 leicht zu verfolgen ist, ist folgende: Hat der Kolben im Zylinder den unteren
Totpunkt erreicht, so steuert sich seine Trennfuge automatisch auf und bildet die
Brennstoffkammer, die nun mit dem Brennstoffeinlaß 6 in Berührung tritt und aus
diesem die Füllung erhält. Beim folgenden Hochhube schiebt der Kolben den Brennstoff
in den Zylinderkopf mit ein, bis der Überströnikana17 -in Wirksamkeit tritt und
der Brennstoff mit dem über dem Kolben liegenden Explosionsraume im Zylinder in
Verbindung tritt. Da einerseits im Brennstoffraume ein Druck von höchstens o,5 Atm.
und andererseits im Kompressionsraume, und demnach auch im Überströmkanal7, ein
Druck von etwa 35 Atm. herrscht, findet beim Zusammenschluß der beiden Räume ein
Ausgleich mit einem Druckunterschiede von rund 34. Atm. statt, wodurch eine plötzliche
Mischung- und Zerstäubung des Brennstoffes einsetzt, die auch unmittelbar zur Explosion
und zur völligen Verbrennung des Gemisches führt. In dem gleichen Augenblicke, also
kurz vor Einsetzen der Explosion, schließt sich der Brennstoffraum 16 durch Zusammensteuern
der beiden Kolbenteile, wodurch sich diese fest aufeinandersetzen und wie ein einstückiger
Kolben wirken.
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Durch die Wirksamkeit des Arbeitskolbens als Brennstofförderorgan
wird gewissermaßen in Umkehrung des Dieselmotorprinzips die Luft dem Brennstoffe
zugeführt, jedoch in einfachster Weise und mit größerer Wirksamkeit, weil der für
diesen Vorgang vorhandene freie Querschnitt etwa 4oomal größer ist als derjenige
einer dem Dieseleinspritzmotor entsprechenden Brennstoffdüse.
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Soll der Motor nach der Erfindung als
Flugzeugmotor
Anwendung finden, so ist die Anordnung eines Dekompresseurs und die Einrichtung
einer künstlichen Zündvorrichtung, welche natürlich nur zum Anlassen gehört, unerläßlich,
weil der Motor bekanntlich von Hand angedreht werden muß und in diesem Falle sofort
zu zünden beginnt, was gefährlich .ist.
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Einen großen Vorteil besitzt der neue Motor, wenn der Einbau eines
Kompressors erwünscht ist, weil die Einfachheit dadurch nicht beeinflußt wird, denn
der Kompressor braucht nur reine Luft .in den Zylinder fördern im Gegensatz zu den
Explosionsmotoren, bei denen der Kompressor mit dem Vergaser in Verbindung steht.
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Wegen des geringen und stets gleichbleibenden Füllvolumens der Brennstoffkammer
wird das Brennstoffgemisch vorteilhaft fett eingestellt werden, und man hat den
Vorteil, daß der Brennstoffverbrauch sparsam und in genau dosierten Mengen erfolgt,
und daß man die Brennstoffmenge, wie bei einer Vergasermaschine, mittels Drosselklappe
empfindlich regulieren kann.