DE597991C - Verfahren zur Regelung einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Regelung einer gemischverdichtenden, mit Stufenkolben ausgerüsteten Brennkraftmaschine, bei der der Arbeitszylinder mit im Kurbelgehäuse verdichteter Luft gespült und geladen wird und bei der ein mehr oder weniger großer Teil der Ladeluft durch ein gesteuertes Hilfsauslaßventil wieder ausgeschoben wird und bei der ferner der Brennstoff, der, mit Luft vermischt, in dem Ringzylinder vorverdichtet wird, nach Abschluß des Hilfsauslaßventils durch die ringförmige Stufe des Stufenkolbens dem Arbeitszylinder über ein gesteuertes Ventil zugedrückt wird.

Es ist an sich bei Verpuffungsmaschinen bekannt, den Brennstoff durch Druckluft in den Zylinder zu blasen und hierbei den Brennstoffzufluß so zu regeln, daß stets ein konstantes Verhältnis von Brennstoff und Luft

ao vorhanden ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird dieser an sich bekannte Gedanke durch bestimmte Betätigung der obengenannten Organe erreicht.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Einlaß des Brennstoffes in den Ringzylinder durch ein Ventil geregelt wird, dessen Öffnungsdauer oder -weite in Abhängigkeit von der Öffhungsdauer des Hilfsauslaßventils so verändert wird, daß ein konstantes Verhältnis von Brennstoff und Luft im Arbeitszylinder erhalten bleibt.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Maschine dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι eine schaubildliche Ansicht der Maschine, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch die Maschine,

Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht einer Abänderung und

Fig. 4 einen vergrößerten Längsschnitt durch das Brennstoffeinlaßventil.

Gemäß Fig. 1 und 2 besitzt Zylinder 1 zwei verschiedene Bohrungen, von denen die obere, engere den Arbeitsraum 2 des Zylinders bildet, während· der untere, größer gebohrte Teil des Zylinders den Ladezylinder 3 bildet. Ein Arbeitskolben 4 gleitet in dem Zylinder 2 und trägt am unteren Ende den in dem Zylinderteil 3 arbeitenden Ladekolben 5. Der Zylinder kann einen Teil der Grundplatte 6 bzw. das Kurbelgehäuse 7 bilden, welches eine Luftverdichtungskammer bildet und durch einen Kanal 8 mit der Lufteinlaßöffnung 9 des Zylinders 1 verbunden ist, der gegenüber einer Auslaßöffnung 10 sich befindet; der Kolben 4 besitzt einen Prallvorsprung 11, um die Luft beim Ausblasen gegen den Zylinderkopf zu lenken.

Der Kolben 4 treibt durch die Schubstange 12 die Kurbelwelle 13, und in einer Lufteinlaßöffnung 15 des Kurbelgehäuses 7 ist ein Rückschlagventil 14 angeordnet. Ein Brennstoffeinlaßventil 16 regelt eine Einlaßöffnung 17,

und diese letztere steht durch einen Kanal 18 mit dem Ladezylinder 3 in Verbindung. Im Zylinderkopf ist ein Hilfsauslaßventil 18 vorgesehen, das die Auslaßöffnung 19 steuert Diese Ventile 16 und 18 werden vermittels der Schwingarme 20 und 21 gesteuert, die auf die Ventilstangen 22 und 23 einwirken. Der Vergaser 24 kann in irgendeiner üblichen Weise geregelt werden; derselbe steht durch das Rohr 25 mit der Kompressionskammer 3 in Verbindung-, und ein in dem Rohr 25 vorgesehenes Ventil 26 regelt den Zufluß der Brennstoffmischung. In der Grundplatte 6 ist eine Welle 27 angeordnet, die mittels Zahnräder 28, 29 von der Kurbelwelle 13 angetrieben wird. Auf der WeEe 27 sitzen drei Nocken 30, 31 und 32. Der mittlere Nokken 31 sitzt fest auf der Welle. Die Nocken 30 und 32 können auf der Welle 27 auf schraubenförmigen Federkeilen 33 und 34 verschoben werden. Die Nocken 30 und 32 besitzen Ringnuten 35 und 36. Angrenzend parallel zur Welle 27 ist eine Stange 37 in der Grundplatte gelagert, auf welcher Hülsen 38 und 39 gleitend sitzen. Diese letzteren greifen mit Gabeln 40, 41 in die Ringnuten 35 und 36, so daß durch Verschiebung der Hülsen 38, 39 in der Längsrichtung der Stange 37 die Nocken 30, 32 auf ihren Keilen 33, 34 verschoben werden, um so den Zeitpunkt der Wirkung der Daumenscheiben zu verändern. Zur Verschiebung der Nockenscheiben 30, 32 dienen Hebel 42, 43, die in der Grundplatte 6 gelagert sind und Kurbelarme 44, 45 tragen, mit denen sie in Gabeln 46, 47 der Hülsen 38, 39 eingreifen. Die Hebel 42, 43 sind durch einen Lenker 48 verbunden, und einer der Hebel, zweckmäßig 42, hat einen Handgriff zur Betätigung des Mechanismus zum Verschieben der Nockenscheiben 30 und 32. Die letztere wirkt auf die Ventilstange 49 des Brennstoffeinlaßventils 26. Die Nockenscheibe 30 betätigt die Stange 50, die mit dem Schwingarm 21 das Hilf sauslaßventil 18 steuert. Die Scheibe 31 steuert durch eine Stange 51 und den Schwingarm 20 das Brennstoffeinlaßventil 16.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende:

Fig. ι und 2 zeigen den Arbeitskolben in der unteren Totpunktslage, wobei der Kolben die Hauptauslaßöffnung 10 und Lufteinlaßöffnung freigibt. Beim Abwärtshub des Kolbens ist die Luft im Kurbelgehäuse 7 verdichtet worden und strömt jetzt unter Druck durch den Kanal 8 und die Öffnung 9 in die Verbrennungskammer 2 und drückt die verbrannten Gase heraus. Der Kolben 5 saugt in die Kammer 3 Brennstoffmischung vom Vergaser an, wenn das Ventil 26 geöffnet ist. Beim Aufwärtshub des Kolbens wird das Hilf sauslaßventil 18 für die gewünschte Zeitdauer, nachdem die Öffnungen 9 und ι ο geschlossen worden sind, geöffnet, um so das Entweichen der Luft zu gestatten und den Druck in der Explosionskammer auf die gewünschte Höhe zu bringen. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 4, 5 wird die Brennstoffladung in der Kammer 3 zusammengedrückt, und nachdem das Hilfsauslaßventil 18 geschlossen worden ist, wird das Einlaßventil 16 geöffnet, so daß die Brennstoffmischung durch den Kanal 18¹ in den Arbeitszylinder ι strömen kann.

Da das Öffnen und Schließen des Hilfsauslaßventils 18 geändert werden kann, um die Kompression und damit auch die Geschwindigkeit der Maschine zu regeln, ist es zweckmäßig, daß auch die Betätigung des Brennstoffeinlaßventils 26 veränderlich ist, damit die Brennstoffmischung im geeigneten Verhältnis der Ladeluft im Arbeitszylinder angepaßt werden kann.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 regeln die Nockenscheiben 30, 32 die Zeit und die Dauer des Öffnens 'der Ventile 18 und 26; diese Veränderung kann von Hand mittels des Hebels 42 und der oben beschriebenen Teile vorgenommen werden.

Beim Aufwärtshub des Kolbens 5 in der Kammer 3 ist der Kompressionsdruck gleich der Kompression in dem Arbeitszylinder 2 ; die Abwärtsbewegung des Kolbens 5 muß genügend sein, um dem Gas noch das Verbleiben in der Kammer 3 zum Expandieren auf oder unter dem Atmosphärendruck zu gestatten, wobei das Brennstoffeinlaßventil 26 zum Eintreten der neuen Ladung· offen ist. Das Ventil 26 braucht nicht eher geöffnet zu werden, bis ein ausreichendes Vakuum in too der Kammer 3 geschaffen worden ist, und um das Volumen dieser Ladung zu regeln, kann das Ventil 26 geöffnet werden, bevor der Kolben 5 die tiefste Stellung erreicht hat, und es bleibt so lange offen, bis die Maximalladung eingeströmt ist. Es kann geschlossen werden, bevor der Kolben 5 seine untere Totpunktslage erreicht hat, so daß auf diese Weise die angesaugte Brennstoffmischung verringert wird. Das Verhältnis oder die Konzentration der in die Kammer 3 eintretenden Brennstoffmischung kann auch bis zu einem ewissen Grade durch den Vergaser und seine drosselnde Wirkung geregelt werden; doch ist es besser, den Betrag der konzentrierten Mischung, die von der Kammer 3 in die Kammer 2 geht, dadurch zu regem, daß man die Wirkung des Ventils 26 in bezug auf die Wirkung des Hilfsauslaßventils 18 regelt. Infolgedessen kann die konzentrierte Gasladung, die von der Kammer 3 zu dem Arbeitszylinder 2 geht, im Verhältnis zu der in der Kam-

mer2 eingeschlossenen Luft, nachdem das Auslaßventil 18 geschlossen worden ist, geregelt werden.

Infolge der beschriebenen Konstruktion kann man in die Kompressionskammer 3 eine Brennstoff- und Luftmischung von konstantem Verhältnis einführen und in die Verbrennungskammer 2 durch das Ventil 16 ein Mischungsvolumen einführen, das der in der Kammer 2 enthaltenen Luftmenge angepaßt ist, die infolge -Regelung der Bewegung des Hilfsauslaßventils 18 im Arbeitszylinder verblieben ist.

Bei der Arbeit der Maschine ist dahin zu wirken, daß die Stellung des Abschlußpunktes des Auslaßventils 18 im Verhältnis zu der Kurbelstellung nicht nur das Volumen der Luft beeinflußt, welchem gestattet wird, in der Kammer zurückzubleiben, sondern auch

ao die Kompressionsreduktion, da dieses Ventil zurückgehalten und das Luftvolumen vermindert wird, und daher auch das Volumen der Brennstoffmischung beeinflußt, das in der Kammer 2 entsprechend der Differenz in den Kompressionsdruck gedrückt wird.

Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Abänderung sind die Teile der Maschine die gleichen wie in den Fig. 1 und 2.

Die Abänderung erstreckt sich besonders auf das Brennstoffeinlaßventil 52 zwischen dem Vergaser 24 und der Kammer 3. Dieses Ventil ist ein in einem Gehäuse 53 eingebauter Drehkörper, der mittels einer Welle 54 angetrieben wird. Die Welle 54 greift in eine Bohrung 55 im unteren Ende des Ventils 52 mit Nut und Feder ein und wird durch Räder 56, 57 von der Welle 27 angetrieben. Dieses Ventil 52 hat eine Durchgangsöffnung 58, die an ihrem oberen Ende eng ist und nach unten in der Breite zunimmt. Sie ist zweckmäßig mit Bezug auf die Längsachse des Ventils .ein wenig geneigt und arbeitet mit einer viel kleineren Öffnung im Ventilgehäuse 53 zusammen, so daß durch Heben oder Senken des Ventils 52 die Zeitdauer des Öffnens und Schließens und der Zeitpunkt des Öffnens verändert werden kann.

Zum senkrechten Verstellen des Ventils 52 besitzt dieses eine Ringnut 60, in welche eine Gabel 61 eingreift, die auf einer in Lagern 63 auf der Grundplatte 6 angeordneten Schwingwelle 62 sitzt. An der Schwingwelle 62 ist ein Arm 64 angeordnet, der durch einen Lenker 65 mit einem Hebel 66 verbunden ist und durch die gleiche Betätigung wie der Hebel gemäß Fig. 1 gesteuert wird.

In Fig. 3 sind in punktierten Linien die 'die Nockenscheiben regelnden Mittel dargestellt, welche vermittels des Hebels 66 verstellt werden, um das Hilfsauslaßventil 18 und das Brennstoffeinlaßventil 16 zu regem.

Die Arbeitsweise der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Maschine ist die gleiche wie die in Fig. 1 beschriebene, mit der Ausnahme, daß eine abgeänderte Ausführungsform des Brennstoffeinlaßventils 52 verwendet wird, so daß durch Heben und Senken dieses Ventils 52 das Volumen der Brennstoffmischung, welches in die Kammer 3 eintritt, geändert wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung einer gemischverdichtenden, mit Stufenkolben ausgerüsteten Brennkraftmaschine, bei der der Arbeitszylinder mit im Kurbelgehäuse verdichteter Luft gespült und geladen wird und bei der ein mehr oder weniger großer Teil der Ladeluft durch ein gesteuertes Hilfsauslaßventil wieder ausgeschoben wird und bei der ferner der Brennstoff, der, mit Luft vermischt, in dem Ringzylinder vorverdichtet wird, nach Abschluß des Hilfsauslaßventils durch die ringförmige Stufe des Stufenkolbens dem Arbeitszylinder über ein gesteuertes Ventil zugedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß des Brennstoffes in den Ringzylinder (3) durch ein Ventil (26 bzw. 52) geregelt wird, dessen Öffnungsdauer oder -weite in Abhängigkeit von der Öffnungsdauer des Hilfsauslaßventils (18) so verändert wird, daß ein konstantes Verhältnis von Brennstoff und Luft im Arbeitszylinder erhalten bleibt.

2. Zweitaktmotor zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen Vergaser (24) und Ladezylinder (3) angeordnete, mechanisch angetriebene Brennstoffeinlaßventil (52) aus einem umlaufenden Drehkörper mit einer keilförmigen Durchlaßöffnung (58) besteht, deren Symmetrieachse geneigt zur Längsachse des Drehkörpers liegt, so daß bei Längsverschiebung des Drehkörpers der Zeitpunkt und die Ö ffnungs dauer des Brennstoffeinlaßventils (52) verändert wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen