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$rennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine
mit veränderlichem Rauminhalt des Verbrennungsraumes, welcher von einem Hilfskolben
begrenzt wird, der sich in einem entsprechenden Zylinder bewegt, in welchen bzw.
aus welchem eine einen vorher bestimmten Druck aufweisende Flüssigkeit eintritt
bzw. austritt.
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Es sind bereits Brennkraftmaschinen mit einem Hilfskolben bekanntgeworden,
äuf %velchen zwei durch Gas gelieferte Kräfte einwirken, von denen die eine dem
Verdichtungsdruck und die andere dem Verbrennungsdruck proportional ist, so daß
sich der Hilfskolben während der Verbrennung bewegt und einen Teil des erzeugten
Druckes ansaugt.- Bei dieser bekannten Anordnung ist die Bewegung des Hilfskolbens
während der. Verbrennung möglich, was aber mit Bezug auf die Erzielung eines neuen
Wirkungsgrades nachteilig ist.
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Ferner sind Brennkraftmaschinen mit frei fliegendem Hilfskolben bekanntgeworden,
welcher dem Druck eines Gases ausgesetzt ist, damit er während der Verbrennung dieses
Gas verdichten kann, welches sich dann ausdehnt, wenn die Kurbel in die vorteilhafte
Lage gelangt.
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Auch ist eine Vorrichtung zur Regelung des Kompressionsraumes einer
Explosionskraftmaschine bekanntgeworden, die zwei miteinander verbundene Kolben
hat, von denen derjenige, welcher mit der Verbrennungskammer verbunden ist, auf
der anderen Seite mit der Luft in Verbindung steht.
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Ferner ist auch schon eine Einrichtung zur Erzielung einer für alle
Füllungen des Arbeitszylinders von Explosionskraftmaschinen gleichen Verdichtung
bekanntgeworden. Um diesen Zweck zu erzielen, strebt der Hilfskolben dahin, die
dem größten Rauminhalt der Verbrennungskammer entsprechende Lage beizubehalten,
und dieser Kolben bewegt sich, um während des Ansaugetaktes diesen Rauminhalt infolge
der Verschiedenheit des in der Außenluft und in dem Inneren des Triebzylinders herrschenden
Druckes zu vermindern, wenn das Reglerventil mehr oder weniger offen ist.
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Demgegenüber ist gemäß der Erfindung die Einrichtung so getroffen,
daß der Austritt der Flüssigkeit aus dem Hilfszylinder
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des Verbrennungsvorganges abgesperrt und sonst frei ist, während der Eintritt derart
gedrosselt wird, daß der Hilfskolben eine länger wie der Hub dauernde Zeitspanne
benötigt, um von der dem größten Rauminhalt des Verbrennungsraumes zu der dem geringsten
Rauminhalt des Verbrennungsraumes entsprechenden Lage zu gelangen, wodurch eine
Ersparnis an Brennstoff erreicht wird.
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In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Abb. i zeigt eine Ausführungsform in schematischem Schnitt.
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Abb. a bis .I zeigen Abänderungen.
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Mit der Ausführungsform nach Abb. i wird am Kopf des Hauptzylinders
B, in dem der Arbeitskolben io gleitet, ein zweiter Hilfszylinder 8 angebracht,
in dem sich ein Hilfskolben 9 bewegt, der einer äußeren Kraft ausgesetzt ist, die
z. B. von einer Feder 12 geliefert wird und dem Gesamtdruck gleich ist, den man
am Ende der Verdichtung erzielen will. Der Hilfszylinder enthält eine nicht cerdichtbare
Flüssigkeit, deren Austritt im Augenblick der Verbrennung des Gemisches verhindert
wird, indem eine zu diesem Zweck dienende Öffnung geschlossen wird. Die Wirkungsweise
ist folgende: Zu Beginn des Ansaugens sind die Kolben g und io fast in Berührung,
und die schädlichen Zwischenräume i i sind auf ein Mindestmaß verringert. Der Kolben
io saugt bei seiner Bewegung nur Gemisch an, und während der Verdichtungsperiode
erhöht sich der Druck des Gemisches, bis er den Wert erreicht, der dein von der
Feder 12 auf den Kolben 9 ausgeübten Druck gleich ist. Wenn der Druck die Neigung
hat, diesen Wert zu übersteigen, so überwindet er die Feder 12. so daß der Kolben
9 zurückgeht, wodurch der Druck gleichbleibt. Es ist klar, daß auf diese Weise die
Endverdichtung immer die gleiche ist, wie groß auch immer die Menge des angesaugten
Gemisches sein mag.
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In dem Augenblick, in dem die Zündung stattfinden soll, wird das Ventil
14 geschlossen, und daher kann die ein Zylinder 8 enthaltene Flüssigkeit nicht austreten
und sperrt auf diese Weise den Kolben g während der Verbrennung des Gemisches und
der ersten Ausdehnungsperiode, d. h. so lange, bis die Ausdehnung den Wert der Verdichtung
erreicht hat. Dann drückt die Feder den Kolben 9 gegen den Kolben io, und das Ventil
41 öffnet sich, so dali der Kopien 9 seinen ganzen Hub durchführen kann.
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Wenn der Motor jedoch auf holten Touren läuft, so ist die Zeitspanne,
die der Kolben für die Durchführung seiner Hube zur Verfügttng hat, äußerst gering
(einer 1 looo Sf'-kunde gleich), und daher sind die Krafteinwirkungen sehr
beträchtlich, die auf ihn ausgeübt «-erden müssen, um die Trägheit seiner .lasse
zu überwinden. Diese Einwirkungen gehen auf Kosten der Einstellungsempfindlichkeit.
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Um diesen die Anwendung des Systems bei Überschreiten einer gewissen
Geschwindigkeit unmöglich machenden Mangel zu beseitigen. wird nach der Erfindung
dafür gesorgt, daß der Kolben in jedem Kreisprozeß und bei der höchsten Geschwindigkeit
des :Motors nur einen Teil seines Hubes ausführt.
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Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß die. den Eichungsdruck liefernde
Flüssigkeit mit dem geringsten Widerstand aus dem Raum austreten gelassen wird,
indem sich der Kolben bewegt. So kann dieser mit Leichtigkeit den Verbrennungsraum
cergrölierri, während die Flüssigkeit mir in beschränkter Menge wieder in den Rauen
eintreten kann, so daß sich der Kolben mit vorbestimmter Geschwindigkeit bewegt,
um den Verbrennungsraum unter dem Druck der Prüfflüssigkeit zu verringern.
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In Abb. -2 bezeichnet _-I den Kopf des Treibzylinders B. 6" das Einlaßcentil
und ',#" den Hilfszylinder, in dem der Kopien 9" angeordnet ist. Der Hohlraum 2o",
in dein sich der Kolben bewegt, ist mit der Hauptleitung 13" durch zwei Ventile
verbunden, eines von ihnen, 1.I", öffnet sich unter der Einwirkung einer Feder 22"
von der Hauptleitung 13" gegen den Hohlrauen 20" zu, und es schließt sich, indem
es von einem Hebel 23" gezogen wird, der von einem sich im gleichen Takt finit dein
Motor bewegenden Element (z. I3. der \ ockensclieibenwelle ) gesteuert wird. Dieses
Ventil gewährt einen breiten Durchgang für die Flüssigkeit, die den Eichungsdruck
an den Kolben 9" weiterleitet.
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Das zweite Ventil 21" öffnet sich gegen die Leitung 13" zu, wobei
es die Wirkung einer Feder 2-1" überwindet, die dasselbe aui seinem Sitz hält. Das
Ventil 21" schließt die Öffnung, an der es angebracht ist, nicht. sondern es läßt
einen kleinen und vorbestimmten Durchgang.
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Die Wirkungsweise ist folgende: In der _3nnalinie, daß der Motor bei
geringstem Eimali auf hoher Tourenzahl läuft, ist der Kolben g" in der unteren Lage.
In dein _!£ugenblick, in dem der Zufluß des Gemisches steigt, tritt, da dieser Fall
nicht plötzlich eintreten kann, in den Zylinder eine Geinischmenge ein, die ein
wenig größer als die des vorhergehenden Kreisprozesses ist. Deshalb wird sich der
Kolben 9" ein wenig heben müssen, um den Druck gleichbleibend zu halten, und er
wird bei seiner Bewegung
auf keinen Widerstand stoßen, denn die
Flüssigkeit tritt bequem durch das schon offene Ventil 1d.a und das sich leicht
öffnende Ventil 21, aus. Vor der Zündung wird das Ventil 1d.a geschlossen, und die
Steigerung des Druckes, die während der Verbrennung folgt, hält es geschlossen.
Sobald die Ausdehnung es zuläßt, öffnet sich das Ventil 14" durch Einwirkung der
Feder 22a; aber das Ventil 21a stützt sich auf seinen Sitz und drosselt so
die Rückkehr der Flüssigkeit von der Leitung 13a in den Hohlraum 2o" derart, daß
der Kolben 9" nur einen kleinen Raum durchläuft und keine Zeit hat, in die Anfangslage
zurückzukehren. In dem darauffolgenden Kreisprozeß tritt eine Mischungsmenge ein,
und der Kolben 9" muß noch höher steigen als im vorhergehenden Kreisprozeß, ohne
während der nachfolgenden Ausdehnungshübe in die Anfangslage zurückkehren zu können
usw. so lange, bis bei Erreichen eines gleichbleibenden Betriebes .der Kolben um
die Gleichgewichtslage schwingt. Wenn der Einlaß verringert wird, tritt in jedem
Kreisprozeß eine geringere Gemischmenge ein. Daher kann der Kolben während der Ausdehnung
nicht den Raum wiedergewinnen, den er während der Ausdehnung verliert, und deshalb
vermindert er stufenweise den Verbrennungsraum bis zu dem Wert, der der Gleichgewichtsstufe
entspricht.
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Bei der Ausführungsform nach Abb.3 liegen die beiden Ventile 141,
und 21b nebeneinander, d. h. sie arbeiten an zwei verschiedenen Öffnungen, und in
diesem Fall ist ihre Bewegung umgekehrt zu der des vorherigen Falles. Das Ventil
1q.b öffnet sich bei ganzer Öffnung gegen die Hauptleitung 13b zu, und es wird bei
der Schließung von seiner Feder 22b ausgelöst, wobei es vom Element 23b geschlossen
gehalten wird, das mit dem Motor zeitgleich läuft. Das Ventil 24 öffnet sich indessen
gegen den Kolben 9b zu entlang einer begrenzten Strecke. und es wird von seiner
Feder 241, zum Schließen gebracht, derart, daß es die entsprechende Öffnung vollkommen
schließen kann.
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Die Wirkungsweise ist wie folgt: Während der Verdichtung tritt die
Flüssigkeit leicht aus, indem sie das Ventil 1,4b hebt, während sich das Ventil
21b von selbst schließt. Während der Ausdehnung bleibt das Ventil 14.b geschlossen,
während sich nur das Ventil2Tb öffnet, wodurch die Geschwindigkeit der Flüssigkeit
beschränkt wird.
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Bei der Ausführung nach Abb. d bilden die# Ventile 14., und 21, einen
einzigen Ventilsatz, der gegen den Hohlraum 13, leicht geöffnet werden kann und
sich von selbst auf dem eigenen Sitz schließt, bis er einen kleinen geeichten Durchgang
läßt, wobei er sich z. B. auf die zu diesem Zweck dienende Feder 24h stützt. Ein
Element 23, das sich mit dem Motor in gleicher Phase befindet, kann das Ventil betätigen,
so daß die Öffnung vollkommen geschlossen wird.
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Die Wirkung ist die gleiche wie bei den vorhergehenden Beispielen.