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Viertaktdieselmotor mit einem gemeinsamen Ein- und Auslaßventil, insbesöndere
mit luftloser Einspritzung des Brennstoffes Die Erfindung bezieht sich auf einen
Viertaktdieselmotor mit einem gemeinsamen Ein-und Auslaßventil, insbesondere mit
luftloser Einspritzung des Brennstoffes. Wenn bei einem solchen Dieselmotor das
gemeinsame Abschlußorgan genau am Ende des Saughubes geschlossen wird, hat die Luftfüllung
des Zylinders ihr Maximum noch nicht erreicht. Wird während des ersten Teiles des
Verdichtungshubes der Einlaß noch offen gehalten, so kann wohl noch etwas Luft einströmen,
aber der Teil des Arbeitsraumes, der die maximale Luftladung aufweist, ist um den
vom Kolben während des Verdichtungshubes zurückgelegten Weg bzw. um das dabei verdrängte
Volumen verkleinert. Überdies muß aus betriebstechnischen Rücksichten (Verhinderung
des harten, plötzlichen Aufschlages der Ventile) der Abschluß der Einlaßorgane schleichend
erfolgen. Dies bewirkt natürlich wiederum eine Verschlechterung der Füllung.
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Praktisch heißt das, daß mit für solche Maschinen bekannten Einrichtungen
die maximale Füllung des Zylinders mit Luft nicht erreicht werden konnte. Es ist
hingegen bekannt, daß im Gegensatz zu den Ventilen die Schlitze ein plötzliches
Schließen möglich machen.
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Nun wird zwar bei bekannten Viertaktverbrennungsmotoren die im Kurbelkasten
verdichtete Luft durch einen engen Kanal, an den sich zusätzliche in den Zylinderraum
mündende Schlitze anschließen, in den letzteren eingeführt. Dies hat aber nicht
nur den Nachteil, daß der Druck der Luft gegen das Ende der Einführung abfällt und
die maximale Füllung nicht erreicht werden kann, sondern vor allem, daß eine die
Verbrennung fördernde Wirbelbildung durch die zusätzliche Luft nicht erzielbar ist.
Ebensowenig kann eine derartige Wirbelbewegung bei einer weiteren bekannten Maschinenart,
bei welcher Nachladeluft gegen die feuerbespülte Stirnfläche des gemeinsamen Abschlußkörpers
gelenkt ist, erreicht werden, da die Einströmrichtung der Hilfsluft festgelegt ist,
so daß es nicht mehr möglich ist, sie zur Erzeugung einer für die Verbrennung günstigen
Luftbewegung im Zylinder auszunutzen.
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Bei Verwendung eines gemeinsamen Ein-und Auslaßventiles kann nun die
Wirbelbildung im Zylinder mittels der durch das gemeinsame Ventil einströmenden
Luft nur durch besondere Vorrichtungen an diesen Ventilen erreicht werden. Dadurch
wird aber der Lufteinlaß durch das gemeinsame Ventil nur noch schlechter und das
Ventil außerdem schwerer, was wiederum zur Folge hat, daß der Abschluß noch schleichender
gemacht werden muß, als es ohnehin der Fall ist. Insbesondere erfordert auch die
seitliche Einspritzung des Brennstoffes eine besondere Luftbewegung. Um nun sowohl
die maximale
Füllung als auch eine für die Verbrennung günstige
Luftbewegung im Zylinder zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß
vom gemeinsamen Abschlußorgan unabhängige, tangential in den Zylinderraum einmündende
Schlitze vorgesehen sind, durch welche eine zusätzliche Zufuhr von Luft in den Zylinder
unter Erzeugung einer Drehung der Ladung zu Beginn des Schließens oder nach dem
Schließen und vorteilhafterweise außerdem zu Beginn des Öffnens oder nach dem Öffnen
des gemeinsamen Abschlußventiles erfolgt.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf der
Z_ eichnüng schematisch dargestellt.
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Abb. i zeigt eine für luftlose Einspritzung des Brennstoffes eingerichtete
stehende Viertaktdieselmaschine im Schnitt.
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Abb. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II von.Abb. i.
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Abb. 3 zeigt eine Abänderung von Abb. i. Abb. .4 ist ein Schnitt nach
der Linie IV-IV von Abb. 3.
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Der Zylinder i ist am Kurbelgehäuse :2 befestigt und mit einem Absehlußorgan
3 ausgerüstet, welches sowohl die Einführung von Luft durch den Kanal 4 als auch
den Auslaß von Verbrennungsgasen durch den Kanals steuert. Der Zylinder ist aber
zur Einführung von Luft noch mit vom Abschlußorgan 3 unabhängigen Mitteln, nämlich
mit Schlitzen 6 versehen, die, wie aus Abb. 2 hervorgeht, tangential in den Arbeitsraum
einmünden.
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In Abb. i ist der Kolben g zu Beginn des Verdichtungshubes dargestellt.
Das Abschlußorgan 3 ist geschlossen, der Kolben beginnt die Schlitze 6 -zu schließen.
"= Die punktiert eingezeichnete Lage bezeichnet die Lage, in der. die Schlitze vollständig
geschlossen sind und der Arbeitsraum 7 vollständig mit Luft gefüllt ist. Gegen Ende
des Verdichtungshubes wird infolge der hohen Verdichtung der durch eine Einspritzvorrichtung
B. eingeführte Brennstoff entzündet und der entstehende Druck durch den Kolben g
und die Schubstange j o auf die Kurbel i i übertragen.
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Bevor die Schlitze 6 vorn Kolben g beim Arbeitshub freigegeben werden,
wird das Abschlußorgan 3 geöffnet, so daß die Verbrennungsgase durch die Öffnung
5 ausströmen. Nach erfolgtem Druckausgleich gelangt nun durch die Schlitze 6 frische
Luft in den Arbeitsraum, welche beim Ausstoßhub mit den Abgasen aus dem Zylinder
entfernt wird.
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Mit dem Saughub beginnt die Einströmung der Frischluft durch den Kanal
4, worauf, wenn der Kolben die punktiert eingezeichriete Stellung einnimmt und die
Schlitze 6 freizulegen beginnt, das Abschlußorgan 3 geschlossen und der Zylinder
mit der diese Schlitze durchströmenden Luft vollends aufgeladen wird, so daß für
den Verbrennungsvorgang eine maximale Luftmenge zur Verfügung steht.
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Die -in Abb. 3 dargestellte Verbrennungskra:ftmaschine weist außer
den Schlitzen 6 noch in hezug auf den unteren Totpunkt höher als diese angeordnete
Schlitze 15 auf. Ein Abschlußorgan 16, das über ein Gestänge 17, i8 vom Nocken ig
der Nockenwelle 25 aus -gesteuert wird, macht den Arbeitszylinder von der Luftleitung
2o abschließbar. Auf der Nockenwelle 25 befindet sich ein weiterer Nocken 2i, der
über ein Gestänge 22 und einen im Punkte 23 gelagerten Doppelhebel 24 auf das Abschlußorgan
3 wirkt. Durch die Schlitze 15 wird Luft von höherem Druck in den Zylinder eingeführt,
so daß, nachdem die Ladung durch den Kanal 4 und das Ventil 3 einerseits und die
Schlitze 6 andererseits beendet ist, die Aufladung durch die Schlitze 15 beginnen
kann.
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In Abb. 3 befindet sich der Kolben g in der Nähe des Endes des Expansionshubes
kurz vor dem unteren Totpunkt. Das Abschlußorgan 3 ist geöffnet, die Abgase treten
durch den Kanal 5 aus, und der Druckausgleich ist hergestellt, so daß Luft durch
die Schlitze 6 in den Zylinder eintreten kann. Das Ventil 16 dagegen ist durch die
Steuerung noch geschlossen, so daß durch die Schlitze 15 keine Luft in den Zylinder
eintreten kann.
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Während des Aufwärtsganges des Kolbens werden die noch im Zylinder
vorhandenen Verbrennungsrückstände durch den Kanal 5 hinausgeschoben. Beim Saughub
erfolgt die Füllung des Zylinders mit Luft zuerst durch den Einlaß 4, dann durch
die Schlitze 6 und zuletzt die Aufladung durch die Schlitze 15, nachdem das Ventil
16 durch seine Steuerung 17, 18 geöffnet worden ist. Mit Vorteil wird das Abschlußorgan
3 beim Saughube bereits geschlossen, bevor der Kolben die Schlitze 6 öffnet.
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In die während des Verdichtungshubes durch den Kolben verdichtete
Luft wird gegen Ende der Kompression durch eine Düse 8 Brennstoff eingespritzt,
welcher sich infolge der hohen Temperatur entzündet und den Expansionshub des Kolbens
bewirkt. Gegen Ende desselben wird das Abschlußorgan 3: geöffnet, so daß die Abgase
über Kanal 5 entweder ins Freie oder in den Auspuff austreten können, worauf sich
die bereits beschriebenen Vorgänge wiederholen.
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Aus Abb.4 ist zu ersehen, wie auf der Nockenwelle 25 der Nocken ig
für die Steuerung des Ventils 16 .und der Nocken 21 für die Steuerung des Abschlußorgans
3 vor-@gesehen sind. An Stelle des gesteuerten Ventils
16 kann
natürlich auch ein selbsttätig wirkendes Ventil vorgesehen sein. Die Schlitze
15- und 6 sind tangential im Zylinder derart angeordnet, daß die durch sie
eintretende Luft im gleichen Strömungssinn den Zylinder durchfließt. Ein Teil der
Schlitze kann in einem Winkel zum Halbmesser geneigt sein, während ein anderer Teil
in radialer Richtung verläuft. Die Schlitze können schließlich mit verschiedenen
Abschlußorganen, wie z. B. Klappen, versehen sein, von denen ein Teil nur den Einlaß
von Luft, ein anderer Teil dagegen nur- den Austritt von Auspuffgasen gestattet,
um im Falle des Hängenbleibens des Abschlußorgans 3 den Betrieb der Maschine trotzdem
zu ermöglichen.