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Schnellaufende luftverdichtende Zweitaktbrennkraftmaschine, insbesondere
Dieselmaschine Die heute bekannten Schwerölbrennkraft-(Diesel-)_ Maschinen sind
durch die schweren beweglichen Massen und durch die unvollkommene Gemischbildung,
welche eine langsarrte Entzündung und eine unvollkommene Verbrennung zur Folge hat,
für schnelllaufende Automobilmotoren nicht geeignet. Zur Erreichung dieses Zieles
müssen folgende drei Hauptbedingungen erfüllt werden: i. leichtes Gewicht für die
entwickelte Pferdekraft, 2. feinste Verteilung des Brennstoffes und durchaus einwandfreie
Gemischbildung und 3. eine möglichst rasche und sichere Entzündung und vollkommene
Verbrennung ohne harte übermäßige Zünddrücke.
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Diese drei Bedingungen werden durch die hier vorliegende Erfindung
erfüllt, nämlich durch eine schnellaufende luftverdichtende Zweitaktbrennkraftmaschine,
insbesondere Dieselmaschine, mit paarweise angeordneten Zylindern, bei denen die
Arbeitskolben um i8o° versetzt sind und die Spülluft und Luftladung jeweils vom
Kolben des einen Zylinders in den andern Zylinder hinübergeschoben wird und jeder
Arbeitskolben mit einem Verdrängerzapfen versehen ist, der gegen Ende des Verdichtungshubes
in den Verbrennungsraum hineinragt, und daß ein Wassereinspritzventil in die beiden
Zylindern gemeinsame Luftzuleitung eingebaut ist.
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Das Einspritzen von Wasser gemäß der Erfindung in die den Zylinder
füllende Einströmluft verfolgt erstens den Zweck der Förderung der Brennstoffverteilung
und der Minderung der Klopfgefahr durch starke Zündungen und zweitens der Verbrennung
dadurch, daß sich der Wasserdampf bei sehr starker Überhitzung, etwa iooo° C, in
Wasserstoff und Sauerstoff auflöst, weiteren Sauerstoff zuzuführen, und drittens
ist durch den heutigen Stand der Technik festgestellt, daß mit der Wassereinspritzung
m eine luftverdichtende Maschine eine höhere Umdr ehungszahl erreicht wird, indem
.eine viel raschere Verbrennung ohne Nachbrennen stattfindet.
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Schon bei offenen Gefäßen, wie Pfannen, ist der Einfuß von Wasserteilchen
auf erhitztes Öl ein mit lautem Zischen verbundenes Zerspritzen des Öles. In einem
geschlossenen Raum bewirkt das Wasser bzw. der Dampf, daß die kleinen ölteilchen
in Form von kleinen Kügelchen beim Zusammentreffen zerplatzen und .sich verspritzen
im ganzen Verbrennungsraum.
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In der Zeichnung ist ein Beispiel einer Verbrennungsmaschine gemäß
der Erfindung dargestellt.
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Fig. i ist ein lotrechter Schnitt nach B-B --(Fig.2) durch eine Mehrzylindermaschine,
bei welcher jedoch nur zwei zusammenarbeitende Zylinder gezeigt sind, wobei die
Schnitt- . knie in der Mitte der zwei Zylinder zurückversetzt ist, um den lotrechten
Einströmkanal zu zeigen.
Fig. 2 ist ein waagerechter Schnitt A-A
(Fig. )-
Zwischen den zusammenarbeitenden zwei Zylindern ist ein lotrechter
Kanal w angebracht, durch den beispielsweise die vom zweiten Zylinder hochkomprimierte
Luft im Sinne der angegebenen Pfeile in die Verbrennungskammer des ersten. Zylinders
geführt wird. In diesen Kanal ragt ein Ventil m mit der unteren Plattem, hinein..
Zwischen dem Schaft des Ventils m und der Bohrung im Ventilkörper o ist ein kleiner
Hohlraum vorhanden, der oben durch einen Ventilkopf abschließbar ist. Über diesem
sind eine Feder und eine von Hand oder durch einen Hebel von außen regelbare Hubbegrenzungsschraube
g angebracht. Am Ventilkörper ist ein punktiert gezeichneter Stutzen angebracht,
an welchem die Wasserzuleitung befestigt wird.
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Im Kolben a ist unmittelbar über dem Boden a1 ein Loch t angebracht,
das mit der Öffnung il im Zylinderkörper c zusammenarbeitet. Der Pumpenkörpera weist
gegen den Zylinder zu eine genau zylindrische Bohrung auf, in welcher der Kolben
d gleiten kann. In die Mitte dieses Kolbens. d ist eine Düsennadel p eingeschraubt,
die ihrerseits das Loch der Düse-y dicht ausfüllt. Der Luftraum D hinter
dem Kolben d ist durch eine Leitung x mit einem Luftbehälter beim Führersitz
in Verbindung, dessen Druck regelbar ist. Der Hohlraum der Düsey ist einerseits
mit dem Einspritzventil e durch die Leitung s und anderseits über ein Kugelventil
Y und der Leitung z mit dem Brennstoffbehälter in Verbindung. Im Einspritzventil
e sitzt ein Ventil n, das mit dem unteren Kopf den mit Brennstoff ausgefüllten Hohlraum
durch den Federdruck abschließt. Der freie Hub h des Ventils n wird durch
ein Abstandrährchen h
begrenzt und durch Muttern auf dem Schaft des Ventils
n eingestellt.
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Am Kolbenboden a ist ein Ansatz a4 angebracht, der in die Verbrennungskammer
in der obersten Kolbenstellung hineinragt. An dem oberen Einsatz b, der in den.
Kolben a hineinragt, sind keilartige Vertiefungen g angebracht, die mit den Ein-
und Austrittsöffnungen der Kolben und der Kanäle zusammenarbeiten.
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In den röhrenförmigen Kolben a ragt unter dem Boden a1 ein durch Kolbenringe
abgedichteter Einsatz L hinein, der die untere Kompressionskammer abschließt. Der
unterste Teil des Kolbens nimmt die Kolbenaugena2 auf, in welchen der Kolbenzapfen!
eingelagert ist. Von den zwei miteinander arbeitenden Zylindern ist der Kolbenzapfen!
je gegen den Zwischenraum zu verlängert, wird dort durch eine Führung gefaßt, um
durch Steuerorgane eine drehende bzw. hin und her gehende Bewegung ausführen zu
können, durch welche die Schlitze t und il gesteuert werden.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Maschine ist folgende: Die hier
beispielsweise dargestellte Ausführungsform hat zwei getrennte Arbeitskammern; daher
ist ein überströmkanal tv vorhanden, der die in der unteren Kammer erzeugte Druckluft
in die obere Explosionskammer leitet, und zwar einmal von der, Kompressionskammer
des zweiten Zylinders in die Verbrennungskammer des Bersten Zylinders und dann von
dem ersten Zylinder von unten nach dem zweiten Zylinder nach oben. Im oberen Ende
dieses Kanals w sitzt das Wassereinspritzventil. Bei Motoren mit einer gemeinsamen
Kompressions- und Verbrennungskammer sitzt das Einspritzventil in der Luftansaugröhre.
Durch die Durchström- oder Einströmgeschwindigkeit der Luft wird die Plattem" die
den Querschnitt verengt, das Ventil m heben bis zur Hubbegrenzungsschraube g. Das
unter Druck stehende Wasser spritzt nun in feinem Strahl in den Kanal und wird mit
der Luft in die Explosionskammer mitgerissen. Dort wird es verdampfen und, sobald
die Einspritzung von Brennstoff beginnt, diesen noch weiter verteilen und die Öltröpfchen
verkleinern und im ganzen Raum herumjagen, indem immer wieder andere Dampfteilchen
auf die in starker Bewegung befindlichen Öltröpfchen prallen. Die Luftwirbelbewegung
wird noch weiter dazu beitragen, daß ein inniges Gemisch entsteht. Die für die Verdampfung
und im ferneren für die Erhitzung des Wasserdampfes nötige Wärme wirkt bei der VerbY-ennung
klopfhindernd, d. h. die sofortige Entzündung des ganzen Gemisches wird verzögert.
Bei der Nachverbrennung, unmittelbar nachdem sich der Kolben abwärts bewegt, wird
die Höchsttemperatur, die über rooo° beträgt, auf den Wasserdampf die Zerteilung
bewirken und .es in acht Teile Sauerstoff und einen Teil. Wasserstoff auflösen;.
Der frei werdende Sauerstoff wird die Verbrennung unterstützen und die Leistung
erhöhen. _ In der Kammer b1 prallen die vom KeCelmantelstrahl abspringenden Ölteilchen
auf den Wasserdampf und werden zerkleinert. Bei der schon starken Verteilung im
Raum über dem Kolbenboden wird das Aufeinanderpral= Zen dieselbe Wirkung haben.
Die Entzündung des ganzen Gemisches wird einmal durch den Ansatz a4, der erst den
Durchgang von b1 freigeben muß, verzögert und dann auch durch die Wärmeabgabe an
den Wasserdampf, so daß kein plötzlicher schlagartiger Zünddruck -entsteht, sondern
vielmehr eine
Verbrennung -unter gleichbleibendem Druck, wobei der
vom Wasser frei werdende Sauerstoff durch Nachverbrennung diesen Höchstdruck noch
verlängert.
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Um das Dieselverbrennungsverfahren auch für Automobile, Flugzeuge
und Luftschiffe verwenden zu können, bedarf @es solcher Maschinen, die im Gewicht
verhältnismäßig leicht ausführbar sind und anderseits eine hohe Umdrehzahl und damit
eine hohe Leistung ermöglichen. Diese Bedingungen sind durch die Erfindung in einem
wesentlich höheren Maße gegenüber den bestehenden Konstruktionen erfüllt, wodurch
eine ganze Anzahl wesentlicher Verbesserungen erreicht werden.