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Verbund-Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbund-Brennkraftmaschine
mit einem Hochdruck- und einem Niederdruckzylinder, welche durch einen beiderseitig
ventilgesteuerten überströmkanal verbunden sind. Bei Verbund-Brennkraftmaschinen
dieser Art ist bisher das Einlaßventil des Hochdruckzylinders entweder vollkommen
unabhängig von dem beiderseitig ventilgesteuerten überströmkanal angeordnet, oder
aber es ist in unmittelbarer Nähe desselben vorgesehen. Während im ersteren Fall
die durch das Einlaßventil einströmende Luft im wesentlichen keine Kühlwirkung auf
das Ventil des überstromkanals ausübt, zeigt die Anordnung des Einlaßventils nahe
dem Überströmkanal die Möglichkeit des Kühlens wenigstens der dem Verbrennungsraum
des -Hochdruckzylinders zugekehrten Fläche des den Überströmkanal hier steuernden
Ventils. Diese bekannten Ausführungen besifzen den Nachteil, daß mindestens zwei
gesonderte Ventilöffnungen in der Wandung des Arbeitsraumes des Hochdruckzylinders
vorgesehen sind. Ferner ist die Raumversperrung bei den bekannten Ausführungen erheblich,
da eine Zusammenlegung oder Vereinfachung der Steuerung der Ventile und eine für
die Wirkungsweise der Maschine vorteilhafte Verringerung des vom Überströmkanal
beanspruchten Raumes sich nur in beschränktem Maße und unzureichend ausführen läßt.
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Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß
das Einlaßventil des Hochdruckzylinders an dem überströmkanal zwischen den beiden
überströmventilen angeordnet ist, so- daß sich in der Wandung des Arbeitsraumes
nur noch eine Ventilöffnung befindet 'und das in dieser befindliche Ventil sowie
der anschließende Teil des überströmkanals durch die über das Einlaßventil hier
eintretende Luft gekühlt wird. Die Zylinder sind in- an sich bekannter Weise nur
durch einen engen Zwischenmantel getrennt, welcher an den äußeren Zylinderenden
durch den überströmkanal überbrückt wird, an dessen Öffnungen .die beiden Überströmventile
in sich kreuzenden, -zur Zylinderachse schrägen Achsen angeordnet sind, so daß der
Überströmkanal nur eine geringe Länge besitzt.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in beispielsweiser Ausführungsform
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i den Zylinder einer -im Sinne der Erfindung konstruierten
zweistufigen Verbund-Biennkraftmaschine im vertikalen Mittelschnitt, Abb. 2 einen
Teil des in -Abb: i dargestellten Zylinders ebenfalls im Schnitt und insbesondere
die Überströmventile während des Saughubes des Hochdruckkolbens, Abb. 3 einen Teil
der -in Abb. i Bargestellten Maschine wiederum im Schnitt und insbesondere die Überströmventile
in der Stellung beim Übergang der heißen Gase von dem einen Zylinder zum anderen.
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In der Zeichnung ist io ein Hochdruckzylinder; er enthält einen Kolben
12. Längs neben dem Zylinder io befindet sich ein Niederdruckzylinder 14 mit einem
Kolben 16. Die Zylinder io und 14 sind so dicht zusammengerückt, wie es praktisch
überhaupt möglich
ist, so daß die zwischen beiden Zylindern befindliche
Wand i8.sö schwach oder so diinn ausfällt, wie es praktisch zulässig ist. Es ist
dies insbesondere in - der- die Achsen -beider Zylinder verbindenden Ebene erwünscht:
Indes kommt es hier ganz besonders darauf an, daß die durch den Überströmkanal verbundenen
Zylinderecken dicht zusammengerückt werden: Die Maschine, von der die hier mit i
o und 14 bezeichneten Zylinder nur einen Teil darstellen, kann nach irgendeinem
beliebigen Verfahren arbeiten, z. B. nach dem gewöhnlichen Dieselverfahren.
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Die in Abb. i dargestellte Maschine soll allerdings nach einem Verfahren
arbeiten, gemäß welchem der Luft vor dein Eintritt in den Verbrennungsraum eine
maximale Kompression zuteil werden soll. Wie der Zeichnung zu entnehmen, wird Luft
von außen oder von einem Überlader über einen Kanal 2o und weiter über ein Ventil
22 in den mit 24 bezeichneten unter dem Kolben 1.6 befindlichen. Raum des Zylinders
1q. hineingesaugt, sobald der Kolben 16 nach oben geht. Geht der Kolben 16 nach
unten, so wird die Luft teilweise komprimiert und aus dem Raum 24 über das Ventil
2,6 herausgedrückt. Alsdann gelangt die Luft über den Kanal 28 und über das
Ventil 30 in den Raum 32 unterhalb des Kolbens i2. Geht der Kolben 12 nach
unten, so wird die Luft aus dem Raum 32 über Ventil 34 heraus- und in das Rohr 36
hineingedrückt. Das Rohr 36 wird vorteilhaft mit einem sogenannten Sammler 38 in
freie Verbindung gesetzt. Die Luft strömt von dem Rohr 36 aus in eine Ventilkammer
40 und von hier zur gegebenen Zeit in den Raum 42 oberhalb des Kolbens 12. In dem
Raum 42 dient die Luft zur Verbrennung eines durch das Rohr 44 eingespritzten
Brennstoffes. Bei der Bewegung des Kolbens 12 in der Richtung nach unten werden
die Gase bzw. die Verbrennungsprodukte teilweise expandieren. ' Alsdann werden die
in Frage kommenden Ventile geöffnet und die Gase in einen Überströmkana146 hineingelassen.
Kanal 46 liegt im wesentlichen in der mit den Achsen der Zylinder io und 14 bestimmten
Ebene. Die Zylinder fo und 14 sind nach vorliegender Darstellung in einem Block
gegossen und tragen die Zylinderköpfe in gleichen Ebenen, so daß die Zylinder in
der üblichen Weise bear-. beitet und die Kolben _ ebenfalls, wie üblich, einer Kurbelwelle
angeschlossen werden können. Wie schon oben erwähnt,- erhält die Wand i8 zwischen
den Zylindern ro und 14, jedoch längs der die Mitten der Zylinder verbindenden Linie,
eine minimale Stärke. Der Überströmkanal läuft, wie ebenfalls aus der Zeichnung
zu entnehmen, von der oberen Ecke des einen Zylinders nahezu unmittelbar zur benachbarten
oberen Ecke des anderen Zylinders. @' Eines der Hauptkennzeichen vorliegender Erfindung
liegt in dem Überströmkanal 4.6. .Gefunden wurde, daß das Volumen des überströmkanals
nicht über io °/" des Volumens des Hochdruckzylinders hinausgehen darf, wenn die
Konstruktionen von Brennkraftmaschinen mit mehrfacher Expansion gegenüber Mehrzylindermäschinen
mit einfacher Expansion einen gewissen Vorteil bieten sollen. Eine Verbundmaschine
mit einem Überströmkanal,.dessen Volumen 5 °/" des Volumens des Hochdruckzylinders
beträgt, wird vollkommen --genügen. Bei der oben beschriebenen Ausführung ist es
möglich, das Volumen des Überströmkanals in besonderen Fällen bis auf 1 °/" des
Volumens des Expansionsraumes des Hochdruckzylinders zu reduzieren. Bei der hier
dargestellten Maschine beträgt das Volumen des Überströmkanals ungefähr 21/" desjenigen
Volumens, welches der Verbrennungs- oder Expansionsraum des Hochdruckzylinders in
der unteren Totpunktslage des Kolbens. besitzt.
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Es ist offenbar, daß- in der in Abb. i dargestellten Maschine der
die Kompressionsräume 24 und '32 verbindende Kanal 28 ebenfalls eng dimensioniert
werden kann. Indes sind die Folgen -bei größerer Dimensionierung des Volumens des
Kanals 28 nicht so erheblich wie im Fall des überströmkanals 46. Im übrigen können
die Maschinenzylinder mit Leichtigkeit so gesetzt werden, daß der Überströmkanal46
der heißen Gase die entsprechend vorliegender Erfindung erforderliche geringe Größe
erhält und auch so, daß es unmöglich ist, dem Luftkanal 28 ebenfalls ein ebensolches
geringes , Volumen zu geben. Wenngleich es vorgezogen wird, den Kanal 28 im Volumen
klein auszuführen,.ist-die Erfindung also keineswegs hierauf beschränkt. Allerdings
wird die Summe der Volumen beider Kanäle 28 und 46 vorzugsweise so eingerichtet,
daß sie nicht mehr als 2o "/o des Volumens des -Expansion`sraumes des Hochdruckzylinders
io beträgt.
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,'Vom Kanal 46 gelangen die. Verbrennungsprodukte in den im- Zylinder
14 oberhalb des Kolbens 16 befindlichen Raum 48, in -dem sie in der üblichen Weise
*nochmals zur Expansion kommen. Danach erfolgt der Auspuff über das Ventil 50._
Das die direkte Verbindung zwischen den Zylindern und dem Überströmkanal 46 überwachende
Ventil oder auch mehrere demselben Zwecke dienende Ventile . werden an den Enden
des. Überströmkanals quer über die Ecke des Zylinders oder quer über die Ecken der
Zylinder gesetzt. Hier ist z. B. ein Ventil 52 an der Stelle vorgesehen, an der
der Raum
42 in den Kanal 46 übergeht. Die Spindel 53 des Ventils
52 ist zur Horizontalen unter einem Winkel von ungefähr 45° und im übrigen ungefähr
in die den Achsen beider Zylinder gemeinsame Ebene gesetzt. @ Wie der Zeichnung
außerdem zu entnehmen, ist das Ventil 54 da untergebracht, wo der Kanal 46 in den
Raum 48 übergeht, und mit seiner Spindel 55 zur Horizontalen ebenfalls unter
einem Winkel von ungefähr 45° gesetzt, jedoch auch seitwärts etwas schräg gestellt,
um an der Spindel 53 vorbei zu kommen.
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Soweit es nur den Übergang der Verbrennungsprodukte vom Raum 42 zum
Raum 48 betrifft, ist zur Überwachung des Kanals 46 nur ein Ventil erforderlich.
Wird nur mit einem Ventil gearbeitet, so wird dasselbe vorzugsweise gleich dem Ventil
bei 52 angeordnet. In vielen Fällen ist es jedoch vorteilhaft, den Lufteinlaßkanal
mit dem Überströmkanal zu kombinieren. Dies hat den Vorteil, daß für beide Kanäle,
d. h. für den Lufteinlaßkanal sowie für den Überström- oder Auspuffkanal der Verbrennungsprodukte,
nur eine Öffnung im Hochdruckzylinder erforderlich ist. Überdies ist der Lufteinlaßkanal
in der hier dargestellten Ausführung mit dem überströmkanal so vereinigt, daß die
einströmende Luft die überströmventile kühlen wird. Wie der Zeichnung zu entnehmen,
ist die Einlaßkammer 40 mit dem überströnikanal 46 durch den Luftkanal 56 verbunden
und zur Kontrolle dieses vonKammer4o zumKana156 führenden Luftweges ein Luftventil
58 eingebaut. Der Schaft 57 des Ventils 58 wird vorteilhaft vertikal gestellt und
in die Ebene des Kanals 46 gesetzt. Wenn Luft in den Raum 42 hineingezogen wird,
werden die Ventile 58 und 52 offen gehalten. Der in die Maschine gelangende verhältnismäßig
kühle Luftstrom kühlt nicht nur das Luftventil 58, sondern auch die überströmventile
52 und 54. Die Stellung der Ventile beim Einströmen der Luft in den im Zylinder
io oberhalb des Kolbens 12 vorhandenen Raucri ist in Abb. 2 dargestellt. Das Ventil
54 wird in diesem Falle geschlossen gehalten. Wenn es gilt, die heißen Gase aus
dem Raum 42 in den Raum 48 zu übertragen, wird das Ventil 58 geschlossen gehalten,
während die Ventile 52 und 54 geöffnet werden. Wie die Gase überströmen, ist deutlich
aus Abb. 3 ersichtlich.
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Es ist offenbar, daß die eben beschriebene dreifache Ventilanordnung,
wenngleich sie besonders für Mehrfach-Expansionsmaschinen gedacht ist, auch bei
Einzylindermaschinen Verwendung finden kann. Eine Maschine der in Abb. i dargestellten
Art ist sehr wohl geeignet, mit der von den Kompressionsräumen zum Verbrennungsraum
überströmenden Luft einen Teil der verlorengehenden Wärine wieder zurückzugewinnen.
Die Zylinder, die Zylinderköpfe und Kolben könnten mit feuerfesten wärmeisolierenden
Überzügen versehen werden. Da diese Merkmale für vorliegende Erfindung jedoch nicht
von Bedeutung sind, sind sie hier nicht dargestellt worden.
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Bekannt ist es, Brennkraftmaschinen zur Verwertung von Schwerölen
zu bauen und zur Einspritzung solcher Brennstoffe in den Verbrennungsraum einer
Maschine entsprechende Mittel zu verwenden, weshalb auch die Einspritzvorrichtung
hier nicht besonders dargestellt ist.
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Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung von Brennkraftmaschinen
und Mittel für die Bedienung der.zu solchen Maschinen gehörigen Ventile sind ebenfalls
allgemein bekannt. Mit Rücksicht hierauf sind die Steuerung und die Mittel zur Bedienung
der Ventile ebenfalls aus der Darstellung herausgelassen.
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Wenngleich hier nur eine Zweizylindermaschine dargestellt worden ist,
dürfte es selbstverständlich sein, daß die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist
und daß, wo immer in den folgenden Ansprüchen von einem Hochdruckzylinder die Rede
ist, hierunter jeder Expansionszylinder zu verstehen ist, aus dem die Verbrennungsprodukte
durch einen überströmkanal einem anderen Zylinder zur weiteren Expansion zutreten.