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Brennkraftmaschine Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen,
insbesondere für Fahrzeuge, bei denen im äußeren Totpunkt fast die gesamte Ladung
(Gemisch oder Luft) in eine oder mehrere aus dem Zylinder herausgeführte Kammern
übergeschoben ist. Es ist sowohl bei Vergasermaschinen mit Fremdzündung als auch
bei Halbdieselmaschinen bekannt, derartige Kammern in Halbkugelform auszubilden;
die Zündkerzenelektroden oder- die Einspritzdüsenmündungen liegen bei diesen Maschinen
an einer Stelle der Kugelschale selbst. Es sind ferner bereits Maschinen vorgeschlagen
worden, bei denen der Kompressionsraum die Form einer Halbkugel besitzt, in deren
Zentrum die Zündung eingeleitet wird. Bei diesen ist jedoch der Kompressionsraum
nicht aus dem Zylinder herausgeführt. Der Erfindungsgegenstand übertrifft demnach
die bekanntgewordenen Motoren dieser Art sowohl in der Leistung als auch in der
Betriebssicherheit, ohne die Herstellungskosten und den -Brennstoffverbrauch zu
erhöhen.
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Gemäß der Erfindung sind ein, zwei oder mehrere Kompressionskammern
von Halbkugelform außerhalb des Hubraumes angeordnet, welche im Kugelzentrum je
eine die Verbrennung einleitende Vorrichtung besitzen. Dieser gegenüber kaim am
Scheitel der Halbkugel je ein Ventil für Ein- oder Auslaß angeordnet sein, und im
Falle einer Viertaktmaschine kann sich am inneren Hubende ein Auslaß befinden, welcher
nur am Ende des Expansionshubes geöffnet wird. Maschinen mit einer oder mehreren
Kompressionskammern außerhalb des Hubraumes sind 'bereits bekannt. Bei diesen hat
jedoch die Kammer keine vollständige Halbkugelform; außerdem ist die Zündstelle
nicht im Zentrum angeordnet.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
zur Darstellung gebracht, und es zeigt Abb. i einen oben gesteuerten alotor im Vertikalschnitt
durch Zylinder und Ventilmitte, Abb.2 einen unten gesteuerten l%Iotor im Vertikalschnitt
durch Zylinder und V entilnv tte, .
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Abb. 3 einen oben gesteuerten Motor im Vertikalschnitt durch die Zylindermitte
und die eine Kompressionshammer und Abb. 4 ein Steuerorgan für den Auslaß am inneren
Hubende. _ Der Vorgang ist folgender: Am Ende des Kompressionshubes geht der Kolben
i i möglichst nahe an den Boden des Zylinderkopfes 6 (Abb. i) bzw. 7 (Abb. 2) Zylinderkopfes
& (Abb.3) heran, und es bleibt zwischen Kolben und Zylinderboden nur ein schmaler
Spalt S, der vorhanden sein muß, um das Anschlagen des Kolbens zu verhindern. Durch
diese Anordnung wird erreicht, daß die Ladung
fast ganz aus dem
Zylinderraum verdrängt wird in die außerhalb desselben angeordneten Kompressionskammern,
in denen auch die Verbrennung größtenteils stattfindet. Dadurch bleiben Kolben und
Zylinder von der größten Wärmeeinwirkung verschont; überdies wird der Kolben noch
vom Zylinderkopf her gekühlt. In den gezeichneten Beispielen ist für jeden Zylinder
je ein Kompressionskammerpaar 'K1 (Abb. i und 3), K2 (Abb. a) von Halbkugelform
vorgesehen, die außerhalb des Zylinderraumes angeordnet sind. Diese Kammern K1 und
K2 sind durch Überströmöffnungen U mit dem Zylinderraum verbunden. Im Mittelpunkt
der Kompressionskammern befindet sich je eine Vorrichtung zur Einleitung der Verbrennung.
In den gezeichneten Beispielen ist diese Vorrichtung durch eine Zündkerze 15 dargestellt,
die aber auch im Falle einer luftverdichtenden Maschine durch eine Einspritzdüse
ersetzt werden kann. Durch die enge Überströmöffnung U wird die Geschwindigkeit
der hindurchströmenden Ladung erhöht und dadurch eine Wirbelbildung veranlaßt, welche
auch noch während der Verbrennung erhalten bleibt. Bei der Expansion wird durch
die Überströmöffnung U gleichfalls eine Drossel= Wirkung erzielt und damit verhindert,
daß der Expansionsdruck in seiner ganzen Größe auf den Kolben wirkt. Durch die Anordnung
der Kompressionskammern 1(1 und I(= außerhalb des Hubraumes wird die Erwärmung durch
die Verbrennung hauptsächlich auf die Kammern beschränkt und diese auf einer hohen
Temperatur gehalten, wodurch die Zündiulg erleichtert wird. Es kann daher auch schwerer,
billiger Brennstoff verwendet werden. Durch die Anordnung mehrerer Kompressionskammern
von Halbkugelform für jeden Zylinder, in deren Krümmungsmittelpunkt eine die Zündung
einleitende Vorrichtung angeordnet ist, Wird der Zündweg erheblich verkürzt, d.
h. derselbe kann durch die Anzahl der Kammern in beliebigen Grenzen gehalten werden,
wodurch einesteils die Drehzahl erhöht, andernteils die Zündung später eingeleitet
werden kann, da die Verbrennung trotzdem rechtzeitig beendet wird. Durch diese rasche
Verbrennung wird der Wärmeverlust an das Kühlwasser vermindert, was den thermischen
Wirkungsgrad verbessert. Es kann bei gemischverdichtenden Maschinen auch keine sog.
Detonation auftreten, da die Verbrennung sich auf eine längere Zeiterstreckt, während
der das Volumen sich vergrößert. Ferner wird durch das spätere Einsetzen der Zündung
auch der mechanische Wir1.-ungsgrad verbessert, da die Druckkurve der Expansion
mehr gegen. die 9o°-Stellung der Kurbel verschoben wird. Die beschriebene, von der
Zylindergröße unabhängige Verkürzung des Zündweges gestattet, größere Zylinder zu
verwenden, welches bekanntlich zur Gewichtsverminderung führt.
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Die Ventile 13, welche sich in Führungen i ¢ bewegen und von einer
Nockenwelle 16
gesteuert werden, sind je in der Kompnessionskammer
gegenüber der Vorrichtung, welche die Verbrennung einleitet, also am Scheitel der
Halbkugelform, angeordnet und sind so geformt, daß sie die Halbkugelform der Kammern
ergänzen. Diese Anordnung ermöglicht, genügend große Ventile zu verwenden und deren
Sitz so auszubilden, daß dieser sich durch die Wärmeeinwirkung nicht verzieht. Im
Falle einer Viertaktmaschine wird am inneren Hubende, wie dies bereits vorgeschlagen
ist, durch den, Kolben ein Auslaß V freigelegt. Dieser Auslaß bringt einen wesentlichen
Vorteil insofern, als das Auspuffventil entlastet und eine bessere Entleerung des
Zylinders :erzielt wird. Die Maschine kann außerdem bei Anordnung seiner geeigneten
Umsteuerung 'wahlweise im Zweitakt oder im Viertakt laufen. Es ist in jedem Fall
von Vorteil, den Auslaß V noch durch ein besonderes Organ zu steuern. Dieses Organ
ist in Abb. q. als eine Welle 17 dar.: gestellt, welche sich in einer passenden
Bohrung des Zylinders dreht, von der Kurbelwelle aus angetrieben wird und Einschnitte
besitzt, welche mit den Auslaßschlitzen des Zylinders gleiche Größe haben. Dieses
Organ wird so gesteuert, daß am Ende des Expansionshubes der Auslaß freigelegt wird,
während der übrigen Vorgänge aber geschlossen bleibt. Die Abgase können z. B. in
Turbinen noch weiter zur Kraftleistung herangezogen werden.