DE64943C - Gaskraftmaschine mit einem Einlafs- und einem Austreib-Organe für das Ladungsgemisch - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf solche Viertakt-Gasmaschinen, bei welchen der Cylinder behufs Erzielung einer besseren Expansion der arbeitenden Gase eine kleinere Füllung erhält. Es ist versucht worden, die Verminderung der Füllung dadurch zu erreichen, dafs man einen Theil des angesaugten Gemenges beim Rückgange des Kolbens durch das Einlafsorgan wieder aus dem Cylinder entfernte, indem man das Einlafsorgan während eines Theiles des Kolbenrücklaufes offen hielt. Im Gegensatze .zur gewöhnlichen Viertaktmaschine lassen die so eingerichteten Maschinen in Bezug auf die Entzündbarbeit der Ladung und den regelmäfsigen Verlauf der Verbrennung jedoch viel zu wünschen übrig. Die Ursache dieser eigenthümlichen Erscheinungen ist folgende. Das beim Saughube in den Cylinder tretende Gemenge vermischt sich sogleich nach Verlassen des Eintrittskanals mehr oder weniger mit den Rückständen der vorhergegangenen Verbrennung, welche den todten Raum der Maschine erfüllen. Nach beendigtem Saughube befindet sich ganz reines Gemenge eigentlich nur im Eintrittskanal; dieses reine Gemenge ist zur Einleitung der Verbrennung am geeignetsten. Wird nun das Einlafsorgan so lange offengehalten, dafs die Rückwärtsbewegung des Kolbens einen Theil der Ladung wieder heraustreibt, so wird gerade das im Eintrittskanal befindliche reine Gemenge wieder entfernt, und der Laderaum enthält dann nirgendwo reines Gemenge, mehr. Unter diesen Umständen kann die Ladung mit einiger Sicherheit nur auf elektrischem Wege entzündet werden. Der nichtsdestoweniger langsame und unregelmäfsige Verlauf der Verbrennung erklärt sich daraus, dafs das unreine Gemenge die Zündung zu langsam einleitet und dafs es vom Zufall abhängig ist, in welchem Grade das Gemenge an der Zündstelle mit Verbrennungsrückständen vermischt ist.

Auf diese Erkenntnifs gründet sich die vorliegende Erfindung, welche darin besteht, dafs das Einlafsorgan (E in der Zeichnung) bei Beendigung des Saughubes geschlossen wird und die Entfernung eines Theiles der Ladung durch ein besonderes Organ R geschieht, so dafs das reine Gemenge im Einlafskanal a- intact bleibt. Dadurch erreicht man, dafs die Ladung vom Kanal α aus durch eine beliebige der gebräuchlichen Zündvorrichtungen entzündet werden kann, und dafs die Verbrennung infolge der energischen Einleitung durch das reine Gemenge ebenso prompt und regelmäfsig verläuft, wie ' bei der gewöhnlichen Viertaktmaschine, aber die Ladung durch die. gröfsere Expansion weit besser ausgenutzt wird als in jener.

Die Art und Weise, wie dabei das wieder aus dem Cylinder entfernte Gemenge aufbewahrt und fernerhin benutzt wird, kann sehr verschieden sein. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird das zurückgetriebene Gemenge in einen geschlossenen Behälter B gedrängt und in diesem sowie in den Ueberleitungsrohren unter einer etwas höheren als der atmosphärischen Spannung für den nächsten Saughub aufbewahrt. Die Wirkungsweise der ganzen Einrichtung ist folgende. Bei Beginn des Saughubes stellt sich durch das Einlafsorgan E, welches mittelst Daumens d und Getriebes HH Th h'² geöffnet wird, ein

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Spannungsausgleich zwischen dem Inhalt des Behälters B und dem Inhalt des Cylinders her; von dem Inhalt des Behälters tritt ein Theil in den Cylinder über. Indem der Kolben weitergeht, strömen Gase aus dem Behälter nach. Die Menge der so aus dem Behälter und den Verbindungsrohren in den Cylinder übertretenden Gase entspricht der Menge der zuletzt aus dem Cylinder gedrängten Gase, und zwar sind es dieselben in die Verbindungsrohre und den konischen Obertheil des Behälters eingeführten Gase. Diese Gase bestehen mithin aus einem Gemenge von brennbarem Gas und Luft, welches einigermafsen mit Verbrennungsrückständen verunreinigt, ist. Nachdem durch das Fortschreiten des Kolbens der Druck im Cylinder und Behälter auf den atmosphärischen gesunken ist, öffnet sich unter dem Einflul's der Saugwirkung das Mischventil J?¹, welches selbstverständlich auch durch ein gesteuertes Organ ersetzt sein kann, und es tritt durch die Organe E¹ und E frisches Gemenge in den Cylinder, welches vor allem den Kanal α erfüllt. Bei Beendigung des Saughubes schliefsen sich beide Organe; das Mischventil E¹ schliefst sich selbstthätig (oder durch Einwirkung einer Steuerung), das Organ E schliefst sich unter der Einwirkung der Feder/¹, während die Rolle des Doppelhebels HH von dem Daumen d abläuft. Bei Beginn des Kolbenrückganges öffnet die Steuerung das Organ R vermittelst des Hebels h \ welcher mit den Hebeln h und h² auf einer gemeinschaftlichen Achse sitzt, indem die Rolle des Doppelhebels H H durch die kräftigen Federn F und ,F¹ in die Einsenkung e bewegt wird. Infolge dessen treibt der Kolben bei seinem Rückwärtsgange einen Theil des Cylinderinhaltes durch das Organ R und das Ueberleitungsrohr b in den Behälter -B. Diese Stellung des Kolbens und der Steuerung giebt die Zeichnung wieder. Das Zurücktreiben des Cylinderinhaltes erfolgt so lange, bis die Rolle des Doppelhebels HH wieder aus der Einsenkung herausgehoben worden und dabei Organ R sich unter der Einwirkung der Feder/ geschlossen hat. Die beim Schlüsse des Organs R noch im Cylinder befindlichen Gase werden durch dert fortschreitenden Kolben verdichtet und darauf entzündet und expandirt. Als Zündvorrichtung ist ein Glührohr ^ gedacht. A ist der zum Auslafsventil führende Kanal. Da um so weniger Gemenge im Cylinder verbleibt, je später das Schliefsen des Organs R erfolgt, so kann eine Regelung der Geschwindigkeit der Maschine dadurch erzielt werden, dafs man bei Ueberschreitung der normalen Umdrehungszahl das Schliefsen des Organes R verzögert, im entgegengesetzten Falle beschleunigt. Dies kann, wie in der Zeichnung angedeutet, in der Weise ausgeführt werden, dafs ein Geschwindigkeitsregler je nach der Geschwindigkeit verschiedene Steuerscheiben ,einstellt, bei welchen die Einsenkung e eine verschiedene Länge hat, oder die auf ihrer Achse verschiebbar gemachte Rolle des Doppelhebels HHm den Bereich verschiedener Steuerscheiben führt.

Die beschriebene Einrichtung ist mehrfacher Abänderungen fähig, ohne dafs der Grundgedanke des Ganzen verlassen und ohne dafs der beabsichtigte Effect wesentlich beeiriflufst wird. So schadet es nichts, wenn während des Saughubes aufser durch Organ E und Kanal α auch auf anderem Wege, z. B. durch Organ R, Gemenge in den Cylinder eingeführt wird. Wesentlich ist, dafs der Einlafskanal a, nachdem er mit frischem Gemenge angefüllt, nicht zum Zurückblasen der Ladung benutzt wird, sondern dazu ein zweites Organ R angeordnet ist. ' Unschädlich ist auch eine Vervielfachung des Organs jR. So wie das Mischventil E¹ ein selbsttätiges, wie auch ein gesteuertes Organ sein kann, so kann auch das Einlafsorgan E, anstatt gesteuert selbstthätig sein. Wird das Einlafsorgan E als selbsttätiges Ventil ausgebildet, so entsteht die Möglichkeit, dafs das Organ sich schon während des Auspuffhubes öffnet, nachdem die Spannung im Cylinder unter die im Behälter B herrschende Spannung gesunken ist. Die infolge ihrer höheren Spannung aus dem Behälter in den Cylinder überströmenden Gase verdrängen alsdann Verbrennungsrückstände aus dem Cylinder. Dieses ist von Vortheil, insbesondere dann, wenn gleichzeitig das Entweichen der aus dem Behälter übergetretenen Gase durch das Auslafsventil verhindert wird. Man erreicht letzteres durch Anordnung des Auslafsventils an einer Stelle, welche nicht unmittelbar von dem Strom der in den Cylinder eintretenden Gase getroffen wird, sowie durch richtige Bemessung der in den Behälter und die Rohre gedrängten Gasmenge. Dieselbe Ausspülung der Verbrennungsgase läfst sich mittelst des gesteuerten Einlafsorgans E oder mittelst des gesteuerten Organsi? erzielen, indem man diese Organe entsprechend früh öffnet; an Stelle dieser Voröffnung kann auch das Auslafsventil um so viel später geschlossen werden.

Während bei der in Fig. ι dargestellten Anordnung das Mischventil E¹ zwischen dem. Einlafsorgan E und dem Behälter B liegt und daher sowohl von den zum Behälter gedrängten als den vom Behälter kommenden erwärmten Gasen berührt wird, ist das Mischventil E¹ in Fig. 2 an das Rohr b verlegt und wird bei dieser Anordnung nur von den zum Behälter gehenden Gasen berührt. Bei letzterer Anordnung durchströmt das frische Gemenge, welches durch Ventil E¹ eintritt, einen gröfseren Theil des Rohres b und kühlt dasselbe. Das

Rohr b kann indessen auch stets von einem Wassermantel umgeben sein. Die Steuerung ist in derselben Weise gedacht, wie bei der in Fig. ι dargestellten Anordnung.

Das mittelst des Organs R wieder aus dem Cylinder entfernte Gemenge kann, anstatt in einen geschlossenen, auch in einen offenen Be-'hälter von geeigneter Gestalt zurückgeschoben und dort unter atmosphärischer Spannung aufbewahrt werden. Als solcher Behälter kann das Luftzuführungsrohr L dienen, wie in Fig. 3 zur Darstellung gebracht, oder eine glockenförmige Erweiterung dieses Rohres. Bei dieser Anordnung kommt das sonst den Behälter abschliefsende Organ E¹ in Fortfall, und die Mischvorrichtung wird zweckmäfsig mit dem Einlafsorgan E vereinigt. Die aus dem Cylinder in die Rohre b und L getriebenen Gase können beim nächsten Saughube durch das Organ R oder durch das Organ E oder durch beide Organe wieder eingesaugt werden. Das Organ E kann ein selbsttätiges Ventil sein und so belastet, dafs es sich erst unter dem Einflufs einer gröfseren Saugwirkung öffnet, wenn Organ R geschlossen wird; man kann also zuerst durch R das unreine Gemenge aus den Rohren ansaugen, dann jR schliefsen, infolge dessen das selbstthätige Ventil E sich öffnet und nun reines Gemenge bildet. Im Falle man bei Verwendung des Offenen Behälters die ganze Ladung, also zuerst das un- , reine Gemenge, darauf das reine Gemenge durch das Einlafsorgan E einführt, empfiehlt es sich, in die Gasleitung ein besonderes gesteuertes Abschlufsorgan einzuschalten, welches dem Gas den Durchgang erst gestattet, nachdem das unreine Gemenge das Einlafsorgan passirt hat; dadurch vermeidet man eine unnöthige Anreicherung dieses Gemenges. Soll die Maschine mit veränderlicher Expansion arbeiten, so ist es vortheilhaft, den Regulator in gleichem Mafse verzögernd auf das Oeffnen des Abschlüfsorgans in der Gasleitung einwirken zu lassen, wie er verzögernd auf das Schliefsen des Organs R einwirkt.

Die Wiederverwendung des aus dem Cylinder zurückgetriebenen Gemenges kann auch in der Weise erfolgen, dafs dasselbe dem frischen Gemenge beigemischt wird. Da das zurückgetriebene Gasgemenge nur zum Theil aus Verbrennungsrückständen besteht, so wird das gesammte angesaugte Gemenge durch die Beimischung nur mäfsig verschlechtert. Immerhin aber wird durch die Benutzung des besonderen Weges zur Entfernung der überschüssigen Ladung vermieden, dafs die Verbrennungsgase, welche bei Beginn des Saughubes den Verdichtungsraum erfüllen, später an die Zündstelle gelangen. In Fig. 4 ist die Vermischung des zurückgetriebenen unreinen Gemenges mit dem frischen Gemenge in der Weise dargestellt, dafs das unreine Gemenge zuerst der Luft in einer Erweiterung des Luftrohres beigemischt wird und am Organ E die Hinzumischung des Gases erfolgt. Das unreine Gemenge gelangt durch Organ R und Rohr b in eine siebartige Vertheilungsvorrichtung S S, welche ein solches Volumen der umgebenden Luft beherrscht, als zur Bildung der nächsten Ladung erforderlich ist. Anstatt am Organ E kann die Zuführung des Gases zur Luft selbstverständlich auch erfolgen, ehe die Luft über die Vertheilungsvorrichtung S S strömt. Auch kann die Erweiterung des Luftrohres, ähnlich wie der Behälter B, zur Atmosphäre hin durch ein Organ abgeschlossen werden, so dafs die Aufbewahrung des zurückgetriebenen Gemenges unter einer etwas höheren als der atmosphärischen Spannung erfolgt. Die bezüglichen Verhältnisse für die eine wie für die andere Anordnung ergeben sich aus dem bereits Gesagten. Die Steuerung des Organs R ist in Fig. 4 so gedacht, dafs ein Daumen g der Steuerwelle N vermittelst des Getriebes HHTh h' auf Oeffnen und eine Feder/ vermittelst desselben Getriebes auf Schliefsen des Organs R wirkt. Hierbei kann, wie bezüglich der Einsenkung e, Fig. r, erörtert, durch verschieden lange Daumen der Zeitpunkt des Schliefsens von R verändert werden.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Eine Gasmaschine, welche im Viertakt arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dafs die Ladung ganz oder theilweise durch ein Organ (E) angesaugt wird, an welches sich ein Einführungskanal (a) schliefst, und ein Theil der bei Beendigung des Saughubes den Cylinder erfüllenden Ladung beim Rückgang des Kolbens durch ein zweites Organ (R) wieder entfernt wird, welcher entfernte Theil bei dem nächsten Spiele der Maschine aufs Neue zur Speisung derselben verwendet wird, und wobei der Einführungskanal (a), welcher während des Wiederentfernens von Ladung mit reinem Gemenge erfüllt bleibt, zur Einleitung der Zündung benutzt wird.

2. Bei Ausführung der vorstehend gekennzeichneten Maschine die Aufbewahrung der aus dem Cylinder zurückgetriebenen Gase in einem gegen die Atmosphäre durch ein besonderes Organ (E¹), welches als gesteuertes Organ wie auch als selbstthätiges Mischventil ausgebildet sein kann, abgeschlossenen Behälter (B in Fig. 1 und 2), welcher für Eintritt und Austritt dieser Gase eine und dieselbe Oeffnung hat, zum Zwecke, möglichst nur die zuletzt in den Behälter gedrängten Gase demselben zu entnehmen, und gleichzeitig die Möglichkeit zu gewinnen, das erwähnte Abschlufsorgan

zur Atmosphäre (E¹) als ein selbsttätiges Ventil ausbilden zu können, dessen Thä'tigkeit durch die Spannung im Behälter geregelt wird.

Bei Ausführung der unter ι. gekennzeichneten Maschine die Ausgestaltung des den Cylinder abschliefsenden Organes (E) als ein selbsttätiges Ventil, dessen Thätigkeit während des Saughubes durch eine entsprechende Belastung und mittelbar durch den Zeitpunkt des Schliefsens des Zurückblaseorgans (R) geregelt wird, dessen Schliefsen während des Saughubes unmittelbar eine höhere Saugwirkung im Cylinder und darauf ein Aufsaugen des selbsttätigen Ventils (E) zur Folge hat, zum Zwecke, zu

erst unreines Gemenge durch das Zurückblaseorgan (R) und dann reines Gemenge durch das selbstthätige Einlafsventil (E) und den Einführungskanal (a) anzusaugen. Bei der unter ι. gekennzeichneten Maschine die Wiederverwendung . der durch das Zurückblaseorgan (R) hinausgedrängten Gase in der Art, däfs dieselben in eine Mischvorrichtung (S S in Fig. 4) getrieben werden, welche die aufserhalb der Maschine gebildete neue Ladung oder die gesammte zur Bildung der neuen Ladung bestimmte Luft (Fig. 4) beherrscht, so dafs die hinausgedrängten Gase der ganzen neuen Ladung mehr oder weniger gleichmäfsig beigemischt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

BERLIN GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI