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Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine,
die nach dem Dieselprinzip arbeitet.
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Man kennt bereits Brennkraftmaschinen mit einem Zylinder und einem
in diesem beweglichen Kolben, der selbst einen zweiten Zylinder bildet, in dessen
Innerm ein ortsfester, am Boden des ersten Zylinders festsitzender Kolben untergebracht
ist. Diese bekannten Maschinen enthalten dabei eine oder mehrere von gewissen Teilen
des Zylinders dieses beweglichen Kolbens gebildete Pumpen, die dazu benutzt werden,
entweder die zugeführte Luft oder das brennbare Gemisch vor Einlaß in die Brennkammer
zu verdichten.
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Bisher wiesen solche Pumpen nur eine einzige Verdichtungsstufe auf,
und es konnte mit ihnen kein hohes Verdichtungsverhältnis der zugeführten Luft oder
des brennbaren Gemisches erreicht werden. Auch konnte bei derartigen Brennkraftmaschinen
das Verdichtungsverhältnis weder beim Stillstand noch während des Arbeitens der
Maschine geregelt werden.
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Gemäß vorliegender Erfindung kann man dagegen Brennkraftmaschinen
herstellen, bei denen die Speiseluft durch Pumpen in zwei Stufen verdichtet wird
und bei welchen eine Einstellung des Verdichtungsverhältnisses sowohl während des
Laufs als auch während des Stillstandes der Maschinen möglich ist.
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Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kennzeichnet sich im wesentlichen
dadurch, daß der bewegliche Kolben seitlich außen eine ringförmige Aussparung aufweist
und an seiner Grundfläche von einer Platte begrenzt ist, durch welche die Stange
des ortsfesten Kolbens geführt ist, und daß im Zylinderboden sowie in jener Bodenplatte
des beweglichen Kolbens Ventile, ferner in den seitlichen Wandungen des beweglichen
Kolbens Öffnungen vorgesehen sind. Auf diese Weise bilden die zwischen der Bodenplatte
des beweglichen Kolbens und dem Zylinderboden liegende Kammer, ferner die in dem
beweglichen Kolben zwischen seiner Bodenplatte und dem ortsfesten Kolben liegende
Kammer sowie schließlich der rings um den beweglichen Kolben befindliche Ringraum
eine Vorrichtung zur zweistufigen Verdichtung der die Brennkammer speisenden Luft.
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Einige der in den seitlichen Wandungen des beweglichen Kolbens vorgesehenen
Öffnungen münden in die in jenem beweglichen Kolben
zwischen dessen
Bodenplatte und dein ortsfesten Kolben befindliche Kammer, während die anderen seitlichen
Öffnungen jenes beweglichen Kolbens in die Brennkammer münden.
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Die erfindungsgemäße Maschine kennzeichnet sich ferner dadurch, daß
die Stange des festen Kolbens an ihrem Befestigungsende im Zylinderboden als Schrawbenfläche
ausgebildet ist, die sich auf einer entsprechend geformten Fläche eines Teiles abstützt,-
der unter dem Einfluß eines anderen axial im Zylinderboden verschiebbaren Teiles
steht, derart, daß durch die Längsverschiebung dieses letzten Teiles eine Voreinstellung
des Verdichtungsverhältnisses erfolgt, während durch Einwirkung auf den als Abstützung
des Befestigungsendes der Stange des festen Kolbens dienenden Abstützteil in drehendem
Sinne eine Feineinstellung des Verdichtungsverhältnisses infolge der gegenseitigen
Rückwirkungen dieser schraubenförmigen Stützflächen erzielt werden kann.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung sind nachstehend an Hand der
Zeichnungen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden.
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Fig. i zeigt einen axialen Längsschnitt eines Brennkraftzylinders,
wobei sich der bewegliche Kolben in seinem unteren Totpunkt befindet.
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Fig. 2 zeigt einen axialen Längsschnitt desselben Zylinders, wobei
sich der Kolben im oberen Totpunkt befindet.
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Fig. 3 zeigt einen axialen Längsschnitt des Oberteiles einesBrennkraftzylinders
mit regelbarem Verdichtungsverhältnis.
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Fig. 4 ist ein Querschnitt nach A-A der Fig. 3.
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Fig. 5 ist ein Querschnitt nach B-B der Fig. 3.
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Die in den Fig. 1 und ?--dargestellte Brennkraftmaschine besteht
in üblicher Weise aus einem Gehäuse i, das einen Zylinder 2 und eine Kurbelwelle
trägt, die über eine Schubstange 3 durch den Kolben 4, der sich in jenem Zylinder
2 verschiebt, angetrieben wird.
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Erfindungsgemäß bildet der mit Dichtungs= ringen 5 versehene Kolben
4 einen zweiten Zylinder, in dessen Innerm ein fester Kolben 6 untergebracht ist,
der am Boden 7 des Zylinders 2 durch eine Stange 8 befestigt ist.
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Der feste Kolben 6 begrenzt auf diese Weise in dem Zylinder, der von
dem Kolben 4 gebildet wird, eine Kammer 9, welche die Verbrennungskammer ist.
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Der Kolben 4 ist seitlich nahe dem Boden des von ihm gebildeten Zylinders
von min-Bestens einer Öffnung lo durchbohrt. Diese Öffnung lo kommt, wenn jener
Kolben sich in seinem oberen toten Punkt befindet, vor einen Injektor i i gewöhnlicher
Bauart; andererseits kommt diese Öffnung lo, wenn der Kolben 4 sich in seinem unteren
toten Punkt befindet, vor eine Auspufföffnung 12, die in -der Wandung des Zylinders
2 vorgesehen ist.
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..Der Kolben 4 enthält ferner seitlich eine dingförmige Aussparung
13, welche nahe jedem Ende des Kolbens 4 dicht durch die Abdichtungsringe jenes
Kolbens abgeschlossen wird.
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Der Kolben 4 enthält ferner an seiner Grundfläche eine Platte 14,
welche den inneren Hohlraum, in dem der Kolben 6-untergebracht ist, begrenzt und
durch welche dicht die Stange 8 des Kolbens 6 geführt ist. Es sind außerdem in üblicher
Weise Einrichtungen mit Stopfbüchse vorgesehen.
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Die Platte 14 ist mit Öffnungen 15 versehen, die durch Ventile 16
gesteuert werden; dabei sind diese Ventile derart angeordnet, daß sie den Eintritt
von Luft in den zwischen der Wand 14 und dem Kolben 6 liegenden Raum zulassen, sich
aber dem Ausströmen der in jenem Raum eingeschlossenen Luft durch die Öffnungen
15 widersetzen.
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Die Wandungen des Kolbens 4 sind ebenfalls nahe der Platte 14 durch
zwei Reihen von Öffnungen 17, und 17 durchbohrt, die auf der einen Seite
in die ringförmige, zwischen dem Kolben 4 und seinem Zylinder 2 liegende Aushöhlung
13 münden, während sie auf der anderen Seite in den inneren Hohlraum des Kolbens
4 führen; in welcher sich der feste Kolben 6 befindet. Dieser letztere wirkt hinsichtlich
dieser Öffnungen 17 als Steuerkolben und ermöglicht einerseits, wenn der Kolben
4 sich annähernd in seinem unteren Totpunkt befindet, die Verbindung zwischen dem
Ringraum 13 und der Verbrennungskaminer 9 und gestattet andererseits die Verbindung
zwischen dem Ringraum 13 und der Kammer 18, die zwischen der Platte 14 und dem Kolben
6 liegt. Die Öffnungen 17" stellen ständig, wie auch immer die Lage des Kolbens
4 sein mag, die Verbindung zwischen dein Ringraum 13 und der Kammer 18 her.
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Der Boden 7 des Zylinders 2 ist ebenfalls mit Öffnungen i9 versehen,
die durch Ventile 2o gesteuert werden, welche derart angeordnet sind, daß sie den
Zutritt derLuft in denRaum2i, der zwischen dem Boden 7 und der Wand 14 liegt, gestatten,
sich aber dein Auslaß der in jenem Raum 21 eingeschlossenen Luft durch die Öffnungen
i9 widersetzen.
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Der Kolben 6 enthält Dichtungsringe 22, die die Abdichtung der Verbrennungskammer
9 gewährleisten.
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Die oben beschriebene Brennkraftinaschine arbeitet nun in folgender
Weise: Nimmt man an, daß der Kolben 4 sich in seinem oberen toten Punkt befindet,
so füllt sich 'während des Abwärtsganges des Kolbens der
Raum 21
mit Frischluft, die durch die Öffnungen i9 eintritt; die in der Kammer 18 enthaltene
Luft strömt durch die Öffnungen 17d und 17 in den Ringraum 13 und erfährt so eine
erste Verdichtung, wobei die Ventile 16 ein Zurückströmen dieser Luft in den Raum
21 verhindern.
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Wenn der Kolben 4 etwa in seinem unteren toten Punkt ankommt, so gestatten
die Öffnungen 17 das Ausströmen der im Ringraum 13 befindlichen Luft in die Kammer
9, welche durch die Öffnungen io und 12, die sich einander gegenüberliegen, mit
der Außenluft in Verbindung steht: dies bewirkt einerseits eine Ausspülung der von
der vorangegangenen Verbrennung stammenden verbrannten Gase sowie andererseits die
Füllung der Verbrennungskammer 9 mit Frischluft.
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Der Kolben 4 geht darauf wieder hoch und verdichtet dabei die in der
Kammer 9 enthaltene Frischluft sowie die in dem Raum 21 enthaltene Luft, welche
in die Kammer 18 und den Ringraum 13 getrieben wird.
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Die mit verdichteter Frischluft gefüllte Verbrennungskammer 9 empfängt
dann den durch den Injektor ii zerstäubten Brennstoff, wobei der Injektor entsprechend
gesteuert wird, so daß die Einspritzung des flüssigen Brennstoffs zu dem gewünschten
Zeitpunkt sowie während der für das gute Arbeiten der Maschine angemessenen Zeit
erfolgt.
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Der Kolben 4 wird durch die Verbrennungsgase getrieben und geht unter
Mitnahme der Kurbelwelle nach unten; der Kreislauf beginnt von neuem.
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Es muß noch bemerkt werden, daß bei dieser Brennkraftmaschine die
Teile (Kolben 4 und Kolben 6), welche die Kammer 9 begrenzen, den eigentlichen Brennkraftteil
bilden, während die Teile, welche die Kammer 18, den Raum 21 und den Ringraum 13
begrenzen, dagegen die Teile eines zweistufigen Verdichters bilden, der zur Speisung
der Verbrennungskaminer 9 mit verdichteter Frischluft in ausreichender Menge dient.
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Da die im Zylinder 4 vorgesehene Öffnung io auch zur Einspritzung
des flüssigen Brennstoffs dient, erhält man gleichzeitig mit einer Kühlung der heißen
Wände, welche diese Öffnung begrenzen, eine Aufheizung des flüssigen Brennstoffs.
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Die Kühlung der Maschine wird in üblicher Weise durch Luft oder durch
Wasserumlauf erhalten; so kann insbesondere die Kühlung des Kolbens 4 in zufriedenstellender
Weise durch Längsflügel oder Rippen 23 erhalten werden. .
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Gemäß der auf den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Ausführungsform enthält
die Stange 8 des festen Kolbens 6 an ihrem Ende, welches dem mit dein festen Kolben
6 festen Ende gegenüberliegt, einen Sockel 28, der eine schraubenförmige Fläche
29 hat, die mit einer ebenfalls schraubenförmigen symmetrischen Fläche
30 in Berührung steht, welche sich auf einer Platte 31 befindet, die mit
einem zylindrischen Ansatz 32 versehen ist, der durch einen Teil 33 hindurchgeht.
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Dieser Teil 33 ist in eine Platte 34 einge,-schraubt, die ihrerseits
an dem Maschinengehäuse durch die Bolzen 35 befestigt ist und den Boden 7 des Zylinders
festhält.
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Der Ansatz 32 der Platte 31 ist in Längsrichtung in bezug auf den
Teil 33 durch einen zweiteiligen Ring 36 festgelegt, der in eine zu diesem Zweck
vorgesehene Ringn t eingelegt ist und durch ein Ritzel 37 mit chraubenverzahnung
festgehalten wird, das auf jenen zylindrischen Ansatz 32 aufgekeilt ist (Fig. 4).
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Die Stange 8 des festen Kolbens 6 ist mit der Platte 31 durch eine
Stange 38 fest verbunden, die mit ihrem einen Ende in die Stange 8 eingeschraubt
ist und sich mit ihrem anderen Ende durch eine Unterlagscheibe 39, die von einer
Mutter und einer Gegenmutter gehalten wird, auf jener Platte 31 mittels einer starken
Feder 40 abstützt.
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Die Abdichtung des Zylinders wird durch zwei Ringe 41 und 42 gewährleistet.
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Ein Stöpsel 43 mit angeschnittenem Gewinde ist auf das freie Ende
jener Stange 38 aufgeschraubt und hält das Ritzel 37.
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Der Teil 33 kann in einer bestimmten Lage durch einen einstellbaren
Klemmring 44 blokkiert werden, der den oberen gespaltenen Teil der Platte 31 einklemmt.
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Dieser Klemmring 44 trägt zwei Lager, in welche eine Schraube 45 eingesetzt
ist, die mit dem Ritzel 37 in Eingriff steht; diese Schraube gestattet die Drehung
jenes Ritzels 37 und infolgedessen auch der Platte 31, auf deren Ansatz die Schraube
befestigt ist.
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Die Spindel 8 wird gegen Drehung durch einen Keil 46 festgelegt, der
sich in Längsrichtung in einer im Boden 7 des Zylinders angebrachten Nut verschieben
kann (Fig. 5).
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Durch diese Einrichtung kann man die Maschine mit dem gewünschten
Verdichtungsverhältnis arbeiten lassen; dabei kann die Einstellung dieses Verhältnisses
auf zwei Arten ausgeführt werden: Bei Stillstand der Maschine durch Einschrauben
oder Herausschrauben des Teils 33, nachdem der Klemmring 44 gelockert worden ist;
während des Arbeitens der Brennkraftmaschinen - durch Drehen der Schraube 45, wodurch
die Drehung der Platte 31 und durch Rückwirkung der schraubenförmigen Flächen 29
und 3o diea Verschiebung des Kolbens 6 hervorgerufen wird; in diesem letzteren Falle
sichert die Feder 4ö das freie Spiel zwischen der Stange 8 und der Platte31.