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Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit einem Kolbenladeverdichter
Die Erfindung bezieht sich auf gemischverdichtende Brennkraftmaschinen mit einem
Kolbenladeverdichter, bei denen sowohl der Kolben als auch der Verdichterzylinder
von der Kurbelwelle aus angetrieben wird und der Verdichterzylinder seinerseits
als Kolben in einem zweiten feststehenden Zylinder arbeitet.
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Nach der Erfindung wird die Speisung des Arbeitszylinders mit einem
bis auf 8 Atm. gespannten Gasgemisch ohne die Gefahr der vorzeitigen Selbstzündung
dadurch ermöglicht, daß die Verdichtung des Gasgemisches in einem Zylinder erfolgt,
dessen Innenraum durch Expandierenlassen hochgespannten Gasgemisches vor jedem Verdichtungshub
gekühlt wird, wobei das Ansaugen und Verdichten des Gasgemisches sich dadurch vollzieht,
daß die beim Auswärtsgang des Verdichterkolbens und seines Zylinders verdichtete
Ladung zunächst von dem Verdichterkolben, der dem zugehörigen als Kolben ausgebildeten
Zylinder um einen Winkel vorauseilt, in den zweiten feststehenden Zylinder und hierauf
von dem weiter auswärts gehenden Verdichterzylinder in einen gekühlten Aufnehmer
gedrückt wird, von dem aus die gpeisung des Arbeitszylinders erfolgt.
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An sich ist es, bei Brennkraftmaschinen bekannt, den Verdichtungsraum
durch Expandierenlassen von Luft oder des Gasgemisches vor dem Verdichtungshub zu
kühlen, aber bei den bekannten Brennkraftmaschinen ist eine so hohe Überverdichtung
nicht möglich, wie sie mit der Erfindung beabsichtigt wird.
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Diese hohe Überverdichtung wird nach der Erfindung dadurch ermöglicht,
daß der die Stelle einer Ladepumpe vertretende Verdichter mit dem Arbeitszylinder
durch Vermittlung eines gekühlten Aufnehmers (Kühlschlange) so verbunden ist, daß
er beim Arbeitsbeginn nur nach und nach in dem gekühlten Aufnehmer (Kühlschlange)
höheren Druck erzeugen kann und somit das beim Verdichten im Kompressor erwärmte
Gasgemisch in dem gekühlten Aufnehmer (Kühlschlange) so weit abgekühlt wird, daß
in ihrTemperaturen nicht auftretenkönnen, die zur Selbstentzündung führen. Weil
in die den Aufnehmer darstellende Kühlschlange von großem Fassungsraum fortgesetzt
kleine Mengen hochverdichteten Gasgemisches gedrückt werden, deren Temperatur auf
die Temperatur des in dem gekühlten Aufnehmer (Kühlschlange) angesammelten hochverdichteten
Gasgemisches nur geringen Einfluß haben kann, ist mit der Überschreitung einer bestimmten
Temperatur nicht zu rechnen.
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Damit ferner beim Verdichten des jeweils dem Kompressor zugeführten
Gasgemisches auf etwa 7 bis 8 Atm. keine Zündungstemperatur eintritt, erfolgt vor
jedem Verdichtungshub eine Kühlung des Zylinders dadurch, daß geringe Mengen des
hochverdichteten Gasgemisches aus dem Aufnehmer in den Zylinder geleitet werden,
die im Expandieren Wärme binden und eine derart niedrige Temperatur erzeugen, daß
beim folgenden Verdichtungshub eine bis zur Selbstzündung führende Temperaturerhöhung
nicht stattfinden kann.
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Der Arbeitskolben der Kraftmaschine wird mit der Kurbelwelle, die
auch den Verdichter in Bewegung setzt, derart gekuppelt, daß die Pleuelstange nur
auf Zug beansprucht wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt.
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Es zeigen Abb. i . einen Längsschnitt der Kraftmaschine mit dem Verdichter,
Abb. 2 in kleinerem Maßstabe einen Längsschnitt des in anderer Arbeitsstellung befindlichen
Verdichters, Abb. 3 bis 5 verschiedene Arbeitsstellungen des Verdichters und der
Kurbelwelle.
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Der Verdichter wird gebildet durch den feststehenden Zylinder a, der
durch einen Zwischenboden b in die Räumed, d' unterteilt ist. In dem
Zylinder a ist ein als Zylinder ausgestalteter Kolben g verschiebbar gelagert, in
welchem sich der eigentliche Verdichterkolben h verschiebt. Der Verdichterzylinder
g steht durch die Pleuelstangen f mit den Kurbeln i der Kurbelwelle
k
in Verbindung, und der Verdichterkolben h ist mit dem Kurbelzapfen in der
Kurbelwelle k durch die Pleuelstange e verbunden, die aber aus besonderen Gründen
nicht unmittelbar an den Verdichterkolben h angelenkt ist, sondern an dem Zapfen
o eines im Verdichterkolben h längsverschiebbar gehaltenen Steines y angreift und
durch den winklig zur Pleuelstange n gerichteten Schenkel W mit einem Lenker s in
Verbindung steht, der um den Bolzen 2a beweglich an dem Verdichterkolben h angreift.
Der Arbeitszylinder p wird zweckmäßig gleichachsig zu dem Zylinder a angeordnet,
und sein Kolben q ist durch die Pleuelstange t (s. Abb. i und 2) mit den Kurbeln
q. der Welle k verbunden.
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An dem Aufnehmer d' des Zylinders a ist ein Aufnehmer v (Kühlschlange)
angeschlossen, der in einer Vielzahl von Windungen um die Zylinder P und a herumgeführt
ist und in einem Ventilgehäuse w endigt, dessen Ventil x von der Kurbelwelle
k aus dadurch gesteuert wird, daß ein Kettengetriebe y einen Daumen z in Umlauf
setzt (s. Abb. i). Eine andere Abzweigleitung v' des gekühlten Aufnehmers v (Kühlschlange)
führt nach der Gaseintrittsstelle des Arbeitszylinders Wenn der Verdichterkolben
lt in dem Verdichterzylinder g seine Abwärtsbewegung ausführt (s. Abb. 3 und i),
entsteht innerhalb des Verdichterzylinders g dadurch Luftverdünnung, daß sich die
Ventile 5 schließen, was zur Folge hat, daß sich die Ventile 6 im Boden des Verdichterkolbens
h öffnen und Gasgemisch aus dem Kurbelgehäuse angesaugt wird. Im weiteren Umlauf
der Kurbelwelle k bewegen sich die Kolben g, h gegeneinander (s. Abb. q.), wodurch
sich die Verdichtung des angesaugten Gasgemisches vollzieht. Schließlich nehmen
beide Kolben g, h eine solche Stellung zueinander ein (s. Abb. 5), daß das hochkomprimierte
Gasgemisch aus dem Innenraum des Verdichterzylinders g verdrängt wird und durch
die Ventile 5 nach dem Zylinderraum d gelangt, um weiter durch die sich selbsttätig
öffnenden Ventile 7 in den Aufnehmer d' und von dort in den Aufnehmer v (Kühlschlange)
überzutreten. Ein Teil des in dem Aufnehmer v (Kühlschlange) angesammelten auf etwa
8 Atm. verdichteten gekühlten Gasgemisches wird durch entsprechendes Steuern des
Ventils x nach dem Raum d
übergeleitet, wenn sich der als Kolben ausgebildete
Verdichterzylinder g in seiner tiefsten Stellung befindet, der Raum d also am größten
ist. Die geringen in den Raum d übertretenden Gasmengen erzeugen im Expandieren
eine solche Abkühlung des Raumes d und der anschließenden Wandungen, daß bei der
nächstfolgenden Kompression des neu angesaugten Gasgemisches die Zündungstemperatur
nicht überschritten wird.
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Damit die von dem Arbeitskolben q nach der Kurbelwelle k niedergeführten
Pleuelstangen t
nur auf Zug beansprucht werden, empfiehlt es sich, den Eintritt
für das hochkomprimierte Gasgemisch zwischen den Kolben q und den Boden des Zylinders
a zu legen.