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Schnellaufende, luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine Die Erfindung
betrifft eine schnellaufende, luftverdichtende Einspritzbirennkraftmaschine mit
in der Nähe des inneren Totpunktes einander gegenüberliegend angeordneten Auslaß-und
Spülschlitz#en und über den letzteren liegenden Ladeschlitzen, bei der die
Spül- und Ladeluft den Spül- und Ladeluftschlitzen über voneinander
getrennte Vorräur-ne durch eine gemeinsame Leitung, und zwar den letzteren über
ein zwischen dem Vorraum und der Leitung angeordnetes Rückschlagorgan, zugeführt
wird.
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Bei diesen Maschinen ist die Zeitspanne, welche vom Öffnen der Auspuffschlitze
bis zum Öffnen der Spülschlitze verstreicht, infolge der großen Kolbengeschwindigkeit
so kurz, daß während derselben nur ein kleiner Teil der im Zylinder vorhandenen
Verbrennungsgase auspuffen kann, und für das vollständige Ausströmen der Verbrennungsgase
fast die ganze, bis zur unteren Totpunktlage des Kolbens verstreichende Zeitspanne
erforderlich ist. Der Druck der austretenden Verbrennungsgase sinkt daher auch erst
in der Nähe der unteren Kolb-entotpunktlage und nicht schon -,1,ei.c'h beim öffnen
der Spül-
schlitze auf den Spülluftdruck herab.
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Indem aber bei der Öffnung der Spül-
schlitze der Zylinderdruck
noch um ein Erhebliches höher ist als der Spülluftdruck, treten um so mehr Verbrennungsgase
in die SpÜlluftleitung über, je größer die Kolben-bzw. Umlaufgeschwindigkeit
ist.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird dieser Übelstand durch ein zwischen
dem Vorraum für die Spülschlitze und der Luftzuleitung angeordnetes Rückschlagorgan
behoben, das die Verbindung zwischen Leitung und Vorraum erst Öffnet, wenn der Druck
im Zylinder um einen bestimmten Wert gegenüber dem Spüldruck abgesunken ist.
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Es ist schon versucht worden, ein Rückströmen von Verbrennungsgasen
in die Spülluftzuleitung dadurch zu beheben, daß die Spülluft den Spülluftschlitzen
über eine Drosselstelle mit einem Druck zugeführt wird, welcher den Druck der durch
die Spülscblitze ausströmenden Verbrennungsgase um ein gewisses Maß übersteigt.
Diese Maßnahme hat ab-er den Nachteil, daß sie eine erheblich höhere Verdichtung
der Spülluft, also auch eine erhebliche Erhöhung der Verdichtungsleistung erfordert
und damit wiederum eine entsprechende Leistungsverminderung der Brennkraftmaschine
zur Folge hat.
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Ebenso ist schon vorgeschlagen worden, in die Spülluftzuleitung eine
Rückschlagklappe in einiger Entfernung von den Spülschlitzen einzubauen, um nur
ausnahmsweise, das heißt nur bei vorkommendem Versagen eines Auspuffventils, auftretende
heftige Rückströlne der Verbrennungsgase in die Luftzuleitung
zu
verhindern. An die infolge höherer Kolbengeschwindigkeit bei jedem Arbeitsspiel
auftretenden kleineren Verbreilnungsgasrückb 95
ströme und an deren Verhinderung
ist da4 .
#7' nicht gedacht, und es wäre mit derartigK1 Klappen auch ganz
unmöglich, solche Rüdk#'. ströme zu verhindern, da sie nicht imstande' wären, mit
der erforderlichen Geschwindigkeit sich zu schließen und zu öffnen.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist'auf der Zeichnung
dargestellt, Fib-. i ist ein Längsschnitt durch den Arbeitszylinder, Fig. 2 ein
Indikatordiagramm der Maschine. a ist der Arbeitszylinder, b der Kolben,
c das Brennstoffeinspritzorgan, und a' sind die Auspuffschlitze einer vertikalen
Zweitaktbrennkraftmaschine, deren Arbeitsraum die Luft durch übereinander in der
Zylinderwand angeordnete Schlitzreihen e und f und den oberen Schlitzen vorgeschaltete
Rückschlagorgane g von ein und derselben Luftzuleitung lt aus zugeführt wird.
Von der gezeichrieten unteren Totpunktstellung des Kolbens ausgehend, bei der die
Rückschlagventile offen stehen und Luft durch sämtliche Schlitze in den Arbeitszylinder
eindringt, während die von der vorhirgehenden Ver2brennung herrührenden Verbrennungsgase
durch die Auspuffschlitze aus dein Arbeitszylinder entweichen, schließt der aufwärts
gebende Kolben zunächst die untere Lufteinlaßschlitzreihe, dann die Atispuffschlitze
ab, worauf bei noch offenen oberen Lufteinlaßschlitzen die Kompression beginnt.
Dabei strömt durch die oberen Schlitze, bis auch sie vorn Kolben abgeschlossenwerden,
nochLuft in denArb#eitsrauin ein, zum Zweck, dem Arbeitszylinder eine größere Luftladung,
als dies durch das Laden bei nochoffenenAuspuffschlitzen möglich ist, zu geben.
Die Rückschlagventile schließen von selbst, sobald durch sie keine Luft mehr den
Schlitzen zuströmen kann.
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Nachdem alsdann am Ende der Kompression im oberen Totpunkt in üblicher
Weise der Brennstoff eingespritzt bzw. die Verbrennung eingeleitet worden ist, wird
der Kolben arbeitsleiste#nd wieder nach unten getrieben, wobei er zuerst die oberen
Einlaßschlitze, dann die Auspuffschlitze und zuletzt die unteren Einiaßschlitze
freigibt. Bei der Freigabe der oberen Lufteinlaßschlitze sind die im Zylinder Arbeit
leistenden Verbrennungsgase noch ziemlich hoch, gespannt, so# daß sie durch die
oberen Schlitze in die von den Rückschlagventilen g noch geschlossen gehaltenen
und mit Luft von niedrigem Druck angefüllten Vorräume, der Schlitze eindringen und
dadurch nicht nur die hier vorhandene Luft stark verunreinigen, sondern auch eine
Druckabsenkung im Zylinder und eine entsprechende Verminderung der Maschinenleistung
zur Folge haben, die um so höher gusfällt, je größer die Vorräume sind. Bei
er darauffolgenden Freigabe der Auspuff-s- ilitze sinkt der Druck im Arbeitszylinder
mit fortschreitendem Ausströmen der Verbrennungsgase so stark ab, daß er kurz vor
Erreichung der -unteren Kolbentotpunktlage, also erst nach der Eröffnung der unteren
Lufteinlaßschlitze, den in der Leitung lierrsehenden Luftdruck unterschreitet und
somit Verbr£nnungsgase um so mehr das Bestreben haben, durch die unteren Lufteinlaßselilitze
in die Luftzuleitung einzudringen, je kürzer die Auspuffschlitze sind.
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Um sowohl eine Leistungserhöhung durch Kleinhaltung des den oberen
Lufteinlaßschlitzen vorgeschalteten Raums wie auch eine weitere Leistungserhöhung
durch Verkürzung der Auspuffschlitze erzielen zu könneu, sind die unteren Lufteinlaßschlitze
durch besondere, von den Rückschlagorganeng gotrennte kückschlagorgane
k an die Luftzuleitung und außerdem durch einen besonderen. vom Vorraum der
oberen Lufteinlaßschlitze mittels der Wand 1 abgetrennten Vorrauni in an
die Rücksclilagorgane k angeschlossen.
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Besondcrs deutlich wird der durch das Kleinhalten des oberen Schlitzvorraums
erzielte Leistungsgewinn durch das Indikatordiagramin (Fig. 2) veranschaulicht.
2, 3
die Kompressionslinie, 3, 4 die Verbrennungslinie, 4,
6 die Expansionslinie und 6, 1, 2 die Auspuff linie des Diagramms.
Im Punkt 5,
bei dem der Kolben die oberen Einlaßschlitze freigibt, erhält
die Expansionsliiiie einen Knick, weil der Druck im Zylinder infolge der plötzlichen
Zuschaltung der Schlitzvorräume plötzlich um einen gewissen Betrag absinkt, der
um so größer ausfällt, je größer der Inhalt der zugeschalteten Räume ist.
Während die Expansion demnach vom Punkt 5
an längs der punktierten Linie verlaufen
würde, wenn die oberen und unteren Schlitzvorräume vereinigt wären, verläuft sie
infolge der Trennung derselben durch die Wand 1 gemäß der vollausgezogenen
Linie höheren Drucks 5, 6, 1, so daß die von beiden Linien eingeschlossene,
durch Schraffur hervorgehobene Fläche den Arbeits- bzw. Leistungsgewinn darstellt.