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Verfahren zum Betrieb einer Viertakt-Dieselmaschine Es sind Viertaktverbrennungskraftmaschinen
bekannt, bei welchen am Deckelende eine Auslaßvorrichtung und an beiden Enden des
Arbeitsraums Vorrichtungen für die Zufuhr von Spül- und Ladeluft vorgesehen sind.
Bei Maschinen bekannter Art wird während des Saughubes zunächst Luft in den Arbeitsraum
eingesaugt, die durch vom Arbeitskolben gesteuerte Schlitze einströmt und durchwirbelt
werden soll. Es hat sich gezeigt, daß die Zuführung der Nachladeluft nicht genügt,
um eine innige Mischung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff zu erzielen, auch
wenn die Luft tangential in den Zylinder eingeführt wird.
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Die Erfindung bezweckt, die bekannten Verfahren nicht nur hinsichtlich
der Erreichung einer größeren Reinheit der Ladung und einer besseren Kühlung der
Auslaßorgane zu vervollkommnen, sondern auch eine wirksame Aufladung mit geringem
Überdruck zu erreichen. Die Erfindung besteht darin, daß bei Beendigung des Arbeitshubes
nach Offnen des Auslasses in der Nähe des inneren Totpunktes eine Spülung im Gleichstrom
durch den nahe dem inneren Totpunkt vorgesehenen Einlaß und nach Beendigung des
Ausschubhubes und Schließen des Auslasses am äußeren Totpunkt beim anschließenden
Einwärtshub ein Eintritt von Ladeluft zuerst durch den auf dem äußeren Ende des
Arbeitsraumes vorgesehenen Einlaß erfolgt, daß darauf im Verlauf des Einwärtshubes
dieser Einlaß vorzeitig geschlossen und durch die Weiterbewegung des Kolbens um
eine Teilhubstrecke ein Unterdruck im Arbeitszylinder erzeugt wird und daß endlich
bei dem weiteren Einwärtshub des Kolbens wiederum der nahe am inneren Totpunkt liegende
Einlaß geöffnet wird, so daß infolge des Unterdruckes im Zylinder ein beschleunigtes
Eindringen der in den Arbeitsraum einströmenden Luft erreicht wird, die durch ihre
Geschwindigkeit eine Durchwirbelung der vorher eingesaugten Luftmenge bewirkt.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung
an einer stehenden doppeltwirkenden Viertaktbrennkraftmaschine schematisch dargestellt,
aus welcher auch das Wesen und die Wirkungsweise einer gemäß der Erfindung arbeitenden
einfachwirkenden Brennkraftmaschine abgeleitet werden kann.
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Abb. i ist ein Schnitt durch den Zylinder, Abb. 2 das Kurbeldiagramm
für den oberen, Abb. 3 das Kurbeldiagramm für den unteren Arbeitsraum des Zylinders.
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In Abb. d. ist ein Schnitt durch die Ebene I-I von Abb. i dargestellt.
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Im Zylinder i, welcher oben durch den Deckel 2 und unten durch den
Deckel 3 ab-Kolben q. hin und her.
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geschlossen ist, geht der. Im oberen Deckel 2 ist ein Lufteinlaßventil
5, ein Brennstoffventil 6 und ein Auspuffventil 7
vorgesehen. Der
untere Zylinderteil ist mit einem Lufteinlaßventil 8, zwei im Deckel 3 angeordneten
Brennstoffventilen g und einem Auspuffventil io ausgerüstet. Sowohl der Arbeitsraum
ii als der Arbeitsraum 12 stehen durch Schlitze 13 bzw. 14 mit einer Luftzuleitung
15 in Verbindung, welche durch Abschlußorgane 16 bzw. 18 absperrbar ist.
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Das Verfahren, nach welchem die Brennkraftmaschine arbeitet, sei an
Hand der im Arbeitsraum i i sich abspielenden Vorgänge und des Kurbeldiagramms (Abb.
z) erläutert.
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Der Kolben 4. bewege sich im Sinne des Pfeiles i8 und befinde sich
in der gezeichneten Stellung kurz vor dem Ende des Arbeitshubes. Sowohl das Einlaßventil
5 als auch das Auspuffventil 7 sind geschlossen; auch die Klappe 16 befindet sich
infolge des im Raum i i herrschenden Überdruckes in ihrer Schließlage. Bevor nun
der Kolben q. in die mit gestrichelten Linien angedeutete untere bzw. innere Totpunktlage
i9 kommt (Punkt a in Abb. 2), wird das Auspuffventil 7 geöffnet (mit gestrichelten
Linien angedeutet), und die Abgase strömen in die Auspuffleitung 20. Wenn der Druckausgleich
im Raum i i hergestellt ist (Punkt b in Abb. 2), wird die Klappe 16 durch den Druck
der aus der Leitung 15 kommenden Luft geöffnet. Die Luft strömt durch die
Schlitze 13 hindurch so lange in den Arbeitsraum i i, bis der Kolben 4 bei
seinem Rückhub die Schlitze 13 wieder zudeckt (Punkt c, Abb. 2). Im oberen bzw.
äußeren Totpunkt bzw. kurz vorher oder nachher wird das Auspuffventil 7 geschlossen
und das Einlaßventil 5 geöffnet (Punkt d, Abb.2), so daß beim anschließenden Einw
ärtshub zuerst durch den auf dem äußeren Ende des Arbeitsraumes vorgesehenen Einlaß
5 ein Eintritt von Luft erfolgt. Die Zufuhr von frischer Luft durch das Ventil 5
wird aber, bevor der Kolben während des Ansaughubes die Schlitze 13 erneut
freigibt, wieder unterbrochen (Punkt e, Abb.2), so daß im Augenblick der Öffnung
dieser Schlitze (Punkt f, Abb. 2) im Arbeitsraum i i gegenüber der Luftleitung i
5 ein Unterdruck herrscht. Die Folge hiervon ist, daß beim Freigeben der Schlitze
13 der Eintritt der Luft aus der Leitung 15 wegen des in dem Zylinder
erzeugten Unterdruckes beschleunigt und durch die Geschwindigkeit eine Durchwirbelung
der angesaugten Luftmenge bewirkt wird, die sich über den ganzen Zylinderinhalt
fortpflanzt und auch dann noch anhält, wenn die z. B. tangential verlaufenden Schlitze
13 schon wieder vom rücklaufenden Kolben 4 zugedeckt worden sind (Punkt g,
Abb. 2). Die nach der in der Nähe des oberen Totpunktes erfolgten Einführung des
Brennstoffes einsetzende Zündung des Brennstoffes und darauf einsetzende Ausdehnung
der Verbrennungsgase bewegt den Kolben wieder in Richtung des Pfeiles 18, und die
beschriebenen Vorgänge wiederholen sich.
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Dem Arbeitshub im Arbeitsraum i i entspricht der Verdichtungshub im
Arbeitsraum 12, an den sich anschließend die gleichen, aus Abb. 3 zu ersehenden
und für den Arbeitsraum i i zuvor beschriebenen Vorgänge anreihen.
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Die Brennkraftmaschine könnte natürlich auch in der Weise ausgebildet
sein, daß dem Arbeitshub des Arbeitsraumes i i die Ausstoßperiode im Arbeitsraum
12 entspricht. Die Anordnung sowie die Anzahl der verwendeten Ventile kann ebenfalls
eine andere als beim Ausführungsbeispiel sein. Ebenso können auch die Schlitze
13 und 14 mehr oder weniger weit von der Totpunktlage des Kolbens entfernt
liegen.