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Gemischverdichtende Brennkraftmaschine Gegenstand der Erfindung ist
eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine, die die Vorteile des Dieselmotors und
des Ottomotors in sich vereinigen soll.
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Es ist bereits bekannt, nicht, wie beim Dieselmotor bisher üblich,
die gesamte Verbrennungsluft so hoch zu komprimieren, daß deren Temperatur über
der Entzündungstemperatur des Brennstoffes liegt und diesen entzündet, sondern nur
einen Teil derselben. Bei dieser bekannten Konstruktion ist im Arbeitskolben des
Motors eine Zwischenwand vorgesehen, auf die sich oberhalb derselben eine Spiralfeder
abstützt, die einen, im darüberliegenden Teil des Arbeitskolbens befindlichen Hilfskolben
gegen den oberen Arbeitskolbenboden drückt. Hierbei sind noch durch diese Zwischenwand
bedingte Materialspa#nnungen und Risse im Arbeitskolben sowie auch ein Erlahmen
der Federkraft infolge der hohen Temperatur des. oberen Arbeitskolbenteils möglich.
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Ferner ist eine mit Schweröl betriebene Brennkraftmaschine bekanntgeworden,
bei welcher ein Teill des Brennstoff-Luft-Gemisches gegen Ende des Verdichtungshubes
in einem Hilfszylinder bis zur Selbstzündung verdichtet wird. Bei dieser bekannten
Maschine wird jedoch eine ,besondere Antriebsvorrichtung für den Zündkolben benötigt,
und das Gemisch wird durch Einspritzen des Brennstoffes in den Hilfszylinder gebildet,
so daß, wie bei einem Diesellmotor, eine besondere Einspritzpumpe erforderlich.
ist.
Die Erfindung dient ebenso wie die bekannten Einrichtungen
dem Zweck, nicht die ganze Verbrennungsluft zum Initialzünden des Brennstoffes zu
verwenden, sondern. nur einen Teil derselben. Durch die Erfindung soll die Anordnung
einer besonderen Antriebsvorrichtung für einen Hilfskolben vermieden werden, und
es soll durch Anordnung eines Luftpolsters für den, den Zündzylinder enthaltenden,
unter der Einwirkung des im Arbeitszylinder verdichteten Gemisches stehenden Hilfskolben
ein ruhiger und stoßfreier Gang des Motors erzielt, sowie die b`isherigen Brennstoffpumpen
und Brennstoffventile durch einfachere und zweckentsprechendere Konstruktionen ersetzt
werden.
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In einer beispielsweisen Ausführung ist die Erfindung in der Zeichnung
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Schnitt nach Linie A-B der Fig. 3 im Aufriß
durch den Zylinderdeckel mit eingebauter Zündvorrichtung, wobei der Hilfskolben
sich in unterer, verriegelter Lage befindet, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-B
der Fig. 3 im Aufriß durch den Zylinderdeckel mit eingebauter Zündvorrichtung, wobei
der Hilfskolben sich in oberer, entriegelter Lage befindet, Fig. 3 eine Draufsicht
auf den Zylinderdeckel bei abgenommener Zündvorrichtung.
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In den Figuren ist i der Arbeitszylinder des Motors, 2 die Laufbuchse
des Arbeitszylinders, 3 der Arbeitskolben des Motors, 4 der Hilfskolben der Zündvorrichtung,
5 der Verbrennungsraum des Motors, 6 der Deckel des Arbeitszylinders i, 7 der Zündstempel
der Zündvorrichtung, 8 der Zündzylinderraum, 9 die Verriegelungstraverse des Hilfskolbens
4, io-ii je eine Bohrung im Hilfskolben 4, 12-13 je eine Bohrung im Zündstempel
7, 14-15 die Kühjzu- und -ableitung des Hilfskolbens 4, 16-17 je eine Durchführung
mit Stopfbuchse für 14-i5, 2o 2i die Einlaßventi-l- und Auslaßventilöffnung, 31
die Entlüftungsanschlüsse am Zylinder 18.
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Die Arbeitsweise eines Motors nach der Erfindung ist folgende: Während
des Kompressionshubes wird, kurz vor Ende desselben, durch einen Nocken oder eine
andere, zweckentsprechende Vorrichtung die Verriegelung des Hilfskolbens 4 freigegeben.
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Da während des Kompressionshubes durch die Bohrungen io-i i und 12-13
das Brennstoff-Luft-Gemisch in den Zündzylinderraum 8 und über den Hilfskolben 4
tritt, muß der Raum über H'ilfskolben 4 kurz vor Freigabe desselben auf den Außenluftdruck
entlüftet werden. Der Zündzylinderraum 8 wird dadurch gespült und gekühlt, daß während
des Kompressionshubes Brennstoff-Luft-Gemisch durch die Bohrungen io-ii streicht.
Bei der Entlüftung geht dieses Gemisch nicht verloren, sondern wird zur Zerstäubung
des Brennstoffes mitbenutzt.
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Nach Freigabe des Hilfskolbens 4 wird dieser durch das im Arbeitszylinder
verdichtete Gemisch schnell hochgetrieben. Während seiner Aufwärtsbewegung werden
die Bohrungen 13 im Zünd-Stempel 7 und die Bohrungen io-ii im Hilfskolben4 verschlossen,
so daß infolgedessen unter dem Zündstempel ? das Brennstoff-Luft-Gemisch hoch komprimiert
wird.
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Daschon vor Freigabe-derVerriegelung;des Hilfskolbens 4 das Breilnstoff-Luft-Gemisch
ziemlich hoch komprimiert ist, ist es nicht erforderlich, den. Zündstempel 7 genau
passend zu machen, da die erforderliche Zündtemperatur leicht erreicht wird. Kurz
nachdem die Bohrungen io-ii die Bohrung 13 erreicht haben und dlie Zündung im Zündzylinder
8 als Initialzündung stattgefunden hat, treten die Zündstrahlen aus den Bohrungen
io-i i nach unten aus und leiten damit im Verbrennungsraum 5 die Zündung des über
Arbeitskolben 3 befindlichen Brennstoff-Luft-Gemisches ein.
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Der Druck in dem Raum über dem Hilfskolben 4 ist so zu bemessen, daß
er kurz vor Ende des -Kompressionshubes, also zur Zeit der Zündeinleitung, etwas
geringer ist als der Druck unter dem Hilfskolben4. Bei dem nun. eintretendenZündstoß
weicht der Hilfskolben 4 noch eine kurze Strecke nach oben aus, wobei dieser Stoß
durch den als Puffer wirkenden Raum über dem Hilfskolben 4 und unter dem Zündstempel
? aufgefangen und dadurch gemildert wird.
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Durch den über dem Hilfskolben 4 und unter dem Zündstempel ? wirkenden
Druck wird ersterer wieder abwärts gedrückt, wodurch Druck- und Temperaturabfall
im Arbeitszylinder etwas verzögert, also günstig beeinflußt werden.
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Am Ende des Arbeitshubes hat der Hilfskolben 4 seine untere Lage erreicht
und ist wieder verriegelt. Da der Arbeitszylinder i einen wesentlich geringeren
schädlichen Raum hat als Dieselmotoren bisheriger Bauarten, geschieht infolgedessen
das Ausschieben der Brenngase vollkommener als bei diesen.
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Die Kühlung des Hilfskolbens 4 kann über die Kühlrohre 14 und 15 mittels
Luft, Öl oder Wasser erfolgen.
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Für die Zerstäubung und Regulierung des Brennstoffes sowie für die
Mischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft ist eine besondere Vorrichtung
vorgesehen.
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Die Vorteile der vorstehend beschriebenen Erfindung bestehen in folgendem:
i. Zündung des Brennstoffes nicht durch die Verdichtungswärme der gesamten komprimierten
Verbrennungsluft, sondern nur durch einen Teil derselben, die durch eine Initialzündung
in einem Zündzylinder 8 eingeleitet wird.
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2. Aufladung einer größeren Menge Verbrennungsluft und daher Verbrennung
einer größeren Menge Brennstoffs. Das ist möglich infolge der Verlegung der Verbrennung
aus dem Arbeitszylinder in den Raum 5 des darüber im Zylinderdeckel 6 liegenden
Hilfskolbens 4. Infolge dieser Verlegung ist .auch der schädliche Raum im Arbeitszylinder
i um etwa 8o% kleiner als bei Dieselmotoren bisher bekannter Bauarten, so daß auch
mehr Verbrennungsluft angesaugt und mehr Brennstoff verbrannt werden kann.
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Gleichmäßigerer, stoßfreierer Lauf infolge der Pufferwirkung oberhalb des Hilfskolbens
4 und unter dem Zündstempel 7.
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4. Geringeres Baugewicht des Motors je PS.
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5. Geringerer Lagerverschleiß infolge der unter 3 angeführten Pufferwirkung.
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6. Geringerer Druckabfall im Arbeitszylinder während des Arbeitshubes
bzw. langsamerer, infolge der Expansion unter dem Zündstempel 7 und über dem Hilfskolben
4.
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7. Die Verbrennung findet im gut zu kühlenden Zylinderdeckelraum innerhalb
des Raumes 5 statt. Es werden daher die Arbeitszylinderlaufbuchsen a geschont, da
die in ihrem oberen Bereich während der Verbrennungsperiode bei Dieselmotoren bisher
bekannter Bauarten durch die Verbrennung entstehenden hohen Temperaturen bei der
Bauart nach der vorliegenden Erfindung infolge Fehlens der Verbrennung in diesem
oberen Luftbuchsenbereich nicht mehr vorhanden sind.
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B. Fortfall der Hochdruckbrennstoffpumpen und ähnlicher Einrichtungen
infolge Ersatz durch drucklose, einfachere und zweckentsprechendere Konstruktionen.