DE158825C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

M 158825 KLASSE 46 ^. M 158825 CLASS 46 ^.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Arbeitsverfahren für Verbrennungskraftmaschinen, das gestattet, die Maschine in Gang zu setzen und umzusteuern ohne Zuhilfenähme äußerer Kräfte, Akkumulatoren, verdichteter Gemische, Druckluft oder mechanischer Hilfsapparate.The subject of the invention is a working method for internal combustion engines, this allows the machine to be started and reversed without assistance external forces, accumulators, compressed mixtures, compressed air or mechanical Auxiliary equipment.

Es besteht im wesentlichen darin, den Druckerzeuger, welcher mit dem ArbeitszylinderIt essentially consists in the pressure generator, which is connected to the working cylinder

ίο verbunden ist, durch den Arbeitszylinder selbst in solcher Weise mit Luft zu versorgen, daß die Gaserzeugerspannung bei konstanter Maschinenbelastung konstant bleibt, bei abnehmender Belastung hingegen immer mehr zunimmt und beim Anhalten der Maschine eine Höchstgrenze erreicht, die nicht überschritten werden kann.ίο is connected by the working cylinder itself to be supplied with air in such a way that the gas generator voltage at constant engine load remains constant, but increases with decreasing load and a maximum limit when the machine is stopped reached that cannot be exceeded.

Während des regelmäßigen Ganges der Maschine gibt der Arbeitszylinder bei jedem Verdichtungshub eine Menge Preßluft an den Druckerzeuger ab, die genau der Gasmenge entspricht, die er beim vorhergegangenen Arbeitshub dem Gaserzeuger entzog. Nimmt die Belastung der Maschine und damit auch der Gasverbrauch ab, so ist die dem Gaserzeuger zugeführte Luftmenge größer als die ihm durch den Arbeitszylinder entzogene. Beim Anhalten der Maschine wird das Gasventil ganz geschlossen; der Arbeitszylinder speist den Gaserzeuger hingegen noch weiter mit Preßluft, bis die Spannung im Gaserzeuger eine bestimmte Höchstgrenze erreicht.During the regular operation of the machine, the working cylinder gives everybody Compression stroke delivers a lot of compressed air to the pressure generator that exactly matches the amount of gas which he withdrew from the gas generator on the previous working stroke. Takes the load on the machine and thus also the gas consumption, so is that of the gas generator the amount of air supplied is greater than that withdrawn from it by the working cylinder. When the machine stops, the gas valve opens completely closed; the working cylinder, however, continues to feed the gas generator with compressed air until the voltage in the gas generator reaches a certain maximum limit.

Die Steigerung der Spannung ist nötig, damit die Maschine selbst beim Anhalten, vermöge der ihren bewegten Teilen innewohnenden lebendigen Kraft, im Gaserzeuger denjenigen Überschuß von Kraftgas erzeugt und aufspeichert, dessen sie beim darauf folgenden Anlassen oder Umsteuern bedarf.The increase in voltage is necessary so that the machine even when stopped, by virtue of the living force inherent in its moving parts, in the gas generator that excess of fuel gas generated and stored, which they when on it the following start-up or change of direction is required.

Infolge der Wechselwirkung, die zwischen der Spannung im Gaserzeuger und dem Verdichtungsgrad der Zylinderfüllung besteht, arbeitet die Maschine bei normaler Belastung mit dem niedersten Druck, bei halber Belastung mit höherem Druck und im Leerlauf mit einer Spannung, die nahezu der Höchstspannung gleichkommt. Hervorzuheben ist, daß die Luftfüllung des Zylinders bei allen Belastungen dieselbe ist. Von den bekannten Maschinen mit konstanter Luftfüllung unterscheidet sich diese Maschine dadurch, daß der Verdichtungsgrad mit abnehmender Belastung wächst. Darin unterscheidet sie sich von bekannten Maschinen, bei denen die Verdichtungsspannung mit abnehmender Belastung abnimmt.As a result of the interaction between the tension in the gas generator and the degree of compression the cylinder is filled, the machine works under normal load at the lowest pressure, at half load with higher pressure and at idle with a voltage that is almost equal to the maximum voltage. It should be emphasized that that the air filling of the cylinder is the same for all loads. From the known Machines with constant air filling, this machine differs in that the The degree of compaction increases with decreasing load. This is where it differs from known ones Machines in which the compaction stress decreases with decreasing load.

Fig. ι der Zeichnung zeigt schematisch eine Verbrennungskraftmaschine und deren Verbindung mit einem Gaserzeuger, während in den Fig. 2 bis 4 eine doppelt wirkende Zweitaktmaschine dargestellt ist.Fig. Ι of the drawing shows schematically an internal combustion engine and its Connection with a gas generator, while in Figs. 2 to 4 a double-acting Two-stroke engine is shown.

Fig. 2 zeigt einen Aufriß dieser Maschine mit Schnitt durch den Zylinder.Fig. 2 shows an elevation of this machine with a section through the cylinder.

Fig. 3 stellt einen Querschnitt durch den Zjdinder dar, und Fig. 4 ist ein Grundriß der Anlage.Fig. 3 shows a cross section through the Zjdinder, and Fig. 4 is a plan view of the plant.

Die Maschine besteht in der Hauptsache aus dem beidseitig geschlossenen, doppelt wirkenden Zylinder c, in welchem sich der Kolben k bewegt, ν ν sind die beiden Lufteinlaßventile, ν'² ν² die Luftventile der Gaserzeugerleitungen , v^s v³ die Gaseinlaßventile,The machine consists mainly of the double-acting cylinder c, which is closed on both sides, in which the piston k moves, ν ν are the two air inlet valves, ν ' ² ν ² the air valves of the gas generator lines, v ^s v ³ the gas inlet valves,

α der ringförmige Auspuffkanal. Nur die j Gasventile v³ sind gesteuert, die vier Luftventile öffnen und schließen sich selbsttätig. Der Gaserzeuger besteht aus dem Schacht-5 ofen ο und dem Reiniger r (Fig. 4). Die Druckpumpe ρ versorgt den Zylinder mit Luft. α the annular exhaust duct. Only the gas valves v ³ are controlled, the four air valves open and close automatically. The gas generator consists of the shaft oven ο and the cleaner r (Fig. 4). The pressure pump ρ supplies the cylinder with air.

Um einen regelmäßigen Betrieb der Maschine zu sichern, ist es erforderlich, daß der Gaserzeuger zu jeder Zeit unter demselben Druck steht, der im Zylinder am Ende des Verdichtungshubes herrscht.In order to ensure regular operation of the machine, it is necessary that the Gas generator is at all times under the same pressure as that in the cylinder at the end of the Compression stroke prevails.

Die Druckluft wird in den Gaserzeuger ο durch die Ventile v² eingepreßt, durchstreift den Gaserzeuger von unten nach oben, wird im Reiniger r von Staub und Flugasche mechanisch getrennt und gelangt, in Kraftgas umgesetzt, durch die Ventile v³ wieder in den Zylinder zurück.The compressed air is pressed into the gas generator ο through the valves v ² , passes through the gas generator from bottom to top, is mechanically separated from dust and fly ash in the cleaner r and, converted into fuel gas, returns to the cylinder ^{through the valves v 3.}

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: The machine works as follows:

Be\vegt sich der Kolben von rechts nach links, so wird die Luft in der linken Zylinderkammer verdichtet. Kurz bevor der Kolben seine linke Totpunktlage erreicht, öffnet sich infolge der wachsenden Zylinderspannung das Ventil v² und der Kolben schafft, indem er den Hub vollendet, einen Teil des Zylinderinhaltes in den Gaserzeuger 0 hinüber. Nachdem der Kolben die Totpunktlage überschritten hat, sinkt die Spannung im Zylinder, und der Gegendruck der Generatorgase schließt das Ventil v². Gleichzeitig wird durch die Steuerung das Ventil v³ geöffnet, das den Zylinder c mit dem Reiniger r verbindet. Während der nun folgenden Expansion der Luft dringt Gas aus dem Reiniger r in den Zylinder ein, bis das Ventil v³ wieder geschlossen wird. Das Gas mischt sich mit der Preßluft und wird, je nach der Höhe seiner Temperatur, entweder sich selbst entzünden oder durch Zündung zur Explosion gebracht werden müssen. Nach der Explosion expandieren die Verbrennungsgase und am Ende des Hubes entweichen sie durch den ringförmigen Auspuffkanal a. Nach dem Auspuff wird der Zylinder durch die Pumpe ρ mit frischer Luft gefüllt, und das Spiel beginnt von neuem.If the piston moves from right to left, the air in the left cylinder chamber is compressed. Shortly before the piston reaches its left dead center position, the valve v ² opens as a result of the increasing cylinder voltage and the piston, by completing the stroke, creates part of the cylinder content in the gas generator 0. After the piston has passed the dead center position, the voltage in the cylinder drops and the counter pressure of the generator gases closes valve v ² . At the same time, the control opens the valve v ³ , which connects the cylinder c with the cleaner r. During the expansion of the air that now follows, gas from the cleaner r penetrates into the cylinder until the valve v ³ is closed again. The gas mixes with the compressed air and, depending on the level of its temperature, will either ignite itself or have to be made to explode by ignition. After the explosion, the combustion gases expand and at the end of the stroke they escape through the annular exhaust duct a. After the exhaust, the cylinder is filled with fresh air by the pump ρ and the game starts all over again.

Die Regelung der Maschine geschieht in bekannter Weise durch Verminderung der Ladung. Während der normalen Leistung der Maschine wird das Ventil v³ derart gesteuert, daß der Zylinder eine Ladung erhält, die genau der dem Gaserzeuger unmittelbar vorher abgegebenen Luftmenge entspricht.The machine is controlled in a known manner by reducing the load. During the normal performance of the engine, the valve v ^{3 is} controlled in such a way that the cylinder receives a charge which corresponds exactly to the amount of air given off to the gas generator immediately before.

Bei abnehmender Belastung der Maschine verkürzt der Regler die Dauer der Gaseinströmung. Die Pumpwirkung des Arbeitszylinders erfährt jedoch vorerst noch keine merkliche Abnahme. Die dem Gaserzeuger zugeführte Luftmenge ist daher größer als die ihm in der nämlichen Zeit entzogene Gasmenge und seine Spannung muß demgemäß allmählich wachsen.As the load on the machine decreases, the controller shortens the duration of the gas inflow. However, the pumping action of the working cylinder does not experience any noticeable for the time being Acceptance. The amount of air supplied to the gas generator is therefore greater than the amount of gas withdrawn from it in the same time and its tension must gradually grow accordingly.

Mit der wachsenden Gasspannung im Erzeuger wächst aber auch der Gegendruck auf das Ventil v² und der Druck im Zylinder vermag dieses selbsttätige Ventil dann erst später zu öffnen als bei normaler Maschinenbelastung. Deshalb nehmen auch die Luftladungen des Erzeugers allmählich ab, und zwar so lange, bis sie wieder genau dem Gasverbrauch gleichkommen, den die jeweilige Teilbelastung erfordert. Die Maschine erzeugt und erhält demnach selbsttätig im Erzeuger die jeder beliebigen Belastung entsprechende Gasspannung. With the increasing gas tension in the generator, however, the counter pressure on valve v ^{2 also increases} and the pressure in the cylinder can only open this automatic valve later than with normal machine load. For this reason, the generator's air charges also gradually decrease, until they are exactly the same as the gas consumption required by the respective partial load. The machine generates and therefore automatically receives the gas voltage corresponding to any load in the generator.

Vor dem Anhalten der Maschine wird das Gasventil V^s geschlossen; bis zum Stillstand der Maschine arbeitet der Zylinder hingegen als Luftpumpe weiter, bis die lebendige Kraft der bewegten Maschinenteile verbraucht ist, oder wenigstens so lange, bis die Gaserzeugerspannung die Höhe der Spannung erreicht, die im Zylinder herrscht, wenn er seine ganze Füllung behält. Diese Höchstspannung kann innerhalb gewisser Grenzen willkürlich bestimmt werden durch das Verhältnis der an den Erzeuger im normalen Maschinengang bei jedem Verdichtungshub abgegebenen Luftmenge zur gesamten Luftfüllung des Zylinders. Dieses Verhältnis wird um so größer, mit je weniger überschüssiger Verbrennungsluft die Maschine arbeitet. Es läßt sich immer derart festsetzen, daß die im Erzeuger beim Anhalten aufgespeicherte Gasmenge genügt, die Maschine wieder in Gang zu setzen.Before the machine is stopped, the gas valve V ^{s is} closed; Until the machine comes to a standstill, however, the cylinder continues to work as an air pump, until the living force of the moving machine parts is used up, or at least until the gas generator voltage reaches the level of the voltage that prevails in the cylinder when it is completely full. This maximum voltage can be determined arbitrarily within certain limits by the ratio of the amount of air delivered to the generator in normal machine operation during each compression stroke to the total air filling of the cylinder. This ratio becomes greater, the less excess combustion air the machine works with. It can always be set in such a way that the amount of gas stored in the generator when it is stopped is sufficient to restart the machine.

Die Regelung der Ladung könnte für feststehende, nicht umsteuerbare Maschinen in einfacher Weise durch einen Pendelregler bewirkt werden, durch welchen das Gasventil v³ bei wachsender Geschwindigkeit der Maschine früher als im Normallauf geschlossen wird. Bei der dargestellten doppelt wirkenden Zweitaktmaschine wird die Regelung vom Maschinisten vorgenommen, welcher den Gang der Maschine willkürlich beschleunigt oder hemmt und die Maschine auch jederzeit umsteuert. For stationary, non-reversible machines, the charge could be regulated in a simple manner by means of a pendulum regulator, by means of which the gas valve v ^{3 is} closed earlier than in normal operation as the speed of the machine increases. In the case of the double-acting two-stroke machine shown, the control is carried out by the machinist who arbitrarily accelerates or inhibits the speed of the machine and also reverses the machine at any time.

Bei der in den Fig. 2 bis 4 veranschaulichten Steuerung wird die Bewegung der Ventile von einer Muffe m abgeleitet, die auf der Steuerwelle w verschiebbar ist, sich aber mit dieser Welle dreht. Nocken η η steuern mittels der Hebel s die Ventile v³. Die Nocken sind längliche, sich verjüngende Ansätze der Muffe, der sich ihre spitzen Enden zuwenden. Zwischen den Nockenspitzen liegt eine kurze Muffenstrecke ohne Aufsatz. Beim Normalgang der Maschine steuert der linke Nocken η (Fig. 4) das Gasventil v³. WirdIn the control illustrated in FIGS. 2 to 4, the movement of the valves is derived from a sleeve m which is displaceable on the control shaft w but rotates with this shaft. Cams η η control the valves v ³ by means of the lever s . The cams are elongated, tapered extensions of the sleeve, to which their pointed ends turn. There is a short sleeve section without an attachment between the cam tips. When the machine is running normally, the left cam η (FIG. 4) controls the gas valve v ³ . Will

nun die Muffe m langsam nach links verschoben, so streift der Steuerhebel s über allmählich schmäler werdende Gratbreiten hin und verkürzt die Dauer der Gaseinströmung mehr und mehr. In der Mittelstellung der Muffe hört die Gaszufuhr überhaupt auf. Die Maschine läuft ohne Antrieb und kommt rasch zur Ruhe. Zwecks Umsteuerung der Maschine wird die Muffe noch weiter nachnow the sleeve m slowly shifted to the left, the control lever s brushes over gradually narrowing ridges and shortens the duration of the gas inflow more and more. In the middle position of the socket the gas supply stops at all. The machine runs without a drive and comes to a standstill quickly. For the purpose of reversing the machine, the sleeve will move even further

ίο links verschoben, und zwar direkt in ihre äußerste linke Lage. Der Steuerhebel s steht dann über jenem Nockenteil, der das Gasventil für den Rücklauf öffnet. Wenigstens wird dies immer mit Sicherheit für eine Zylinderkammer von zwei miteinander gekuppelten, doppelt wirkenden Zweitaktverbrennungskraftmaschinen der Fall sein, deren Kurbeln entsprechend verstellt sind. Die Enlaßventile müssen während des Anlassens der Maschine länger offen bleiben als im Normallauf, wo mit ' stärkerer Expansion gearbeitet wird. Die Nocken müssen daher weit über die normale Breite hinaus verlängert und verbreitert werden. ίο shifted to the left, directly to their extreme left position. The control lever s then stands over the cam part that opens the gas valve for the return flow. At least this will always be the case with certainty for a cylinder chamber of two coupled, double-acting two-stroke internal combustion engines, the cranks of which are adjusted accordingly. The inlet valves must remain open longer during the start of the engine than in normal operation, where work is carried out with greater expansion. The cams must therefore be lengthened and widened well beyond the normal width.

Die Muffenverschiebung erfolgt durch den Hebel /?, der von Hand bewegt wird. Mittels dieses Hebels kann der Maschinist den Gang der Maschine zu jeder Zeit nach Belieben beschleunigen und hemmen oder auch umkehren.The sleeve is moved by the lever /? Which is moved by hand. Means With this lever, the machinist can speed up the machine at any time and inhibit or even turn back.

Er kann die Maschine im Notfall auch mit Gegenspannung hemmen und umsteuern, ähnlich wie die Dampfmaschine mit Gegendampf zum Stillstand gebracht und umgesteuert werden kann. In diesem Falle werden die Verbrennungsgase in den Gaserzeuger gelangen und aus diesem durch Sicherheitsventile entweichen. In an emergency, he can also inhibit and reverse the machine with counter voltage, similarly how the steam engine can be brought to a standstill with counter steam and reversed can. In this case, the combustion gases will enter the gas generator and escape from there through safety valves.

Diese mit dem Gaserzeuger ausgerüstete Maschine kann auch im Viertakt arbeiten.This machine equipped with the gas generator can also work in four-stroke mode.

Die Vorgänge im Zylinder und das Spiel der Ventile v'² und ν^Ά (Fig. 1) bleiben während des Verdichtungshubes und des Expansionshubes genau gleich, ob die Maschine im Viertakt oder im Zweitakt arbeite. Im Arbeitszylinder wird immer nur Luft verdichtet. Am Ende des Verdichtungshubes drückt der Kolben einen Teil der Preßluft in den Gaserzeuger, aus dem am Anfang des Expansionshubes eine gleiche Menge Kraftgas in den Zylinder zurückströmt und verbrennt. Diesen beiden Hüben folgt bei der Viertaktmaschine das Ausstoßen der Verbrennungsgase während des zweiten Kolbenrücklaufes uud sodann, als letzter Takt, das Einsaugen frischer Luft beim zweiten Aushub des Kolbens.The processes in the cylinder and the play of the valves v ' ² and ν ^Ά (Fig. 1) remain exactly the same during the compression stroke and the expansion stroke, whether the machine is working in four-stroke or two-stroke. Only air is ever compressed in the working cylinder. At the end of the compression stroke, the piston pushes part of the compressed air into the gas generator, from which an equal amount of fuel gas flows back into the cylinder and burns at the beginning of the expansion stroke. In the four-stroke engine, these two strokes are followed by the expulsion of the combustion gases during the second piston return and then, as the last stroke, the sucking in of fresh air during the second stroke of the piston.

Bei der Viertaktmaschine tritt an Stelle des ringförmigen Auspuffkanals α ein gesteuertes Ausströmventil, das im Zylinderkopf anzubringen ist.In the four-stroke engine, instead of the ring-shaped exhaust port α, there is a controlled exhaust valve that is to be installed in the cylinder head.

. Die Steuerung der Ventile wird bei der Viertaktmaschine von einer Welle abgeleitet, die nur halb so viel Umdrehungen ausführt als die Maschinenwelle. Die Übertragung der Bewegung auf das Ausströmventil erfolgt in bekannter Weise durch einen Steuerhebel und eine Kammscheibe, jene des Gasventils v^a (Fig. 4) durch einen Steuerhebel und einen keilförmigen Nocken n, der auf der verschiebbaren Muffe m aufgesetzt ist. Da die Viertaktmaschine nicht umgesteuert werden soll, ist nur ein Nocken η notwendig (anstatt der zwei Nocken, die in Fig. 4 auf jeder Muffe angedeutet sind). Je nach der Stellung der Muffe gleitet der Steuerhebel über größere oder kleinere Nockenbreiten und das Ventil bleibt längere oder kürzere Zeit offen, wodurch die Stärke der Ladung vermehrt oder vermindert wird.. The control of the valves in the four-stroke machine is derived from a shaft that only rotates half as many revolutions as the machine shaft. The transmission of the movement to the discharge valve takes place in a known manner by a control lever and a comb disc, that of the gas valve v ^a (Fig. 4) by a control lever and a wedge-shaped cam n, which is placed on the sliding sleeve m . Since the four-stroke engine should not be reversed, only one cam η is necessary (instead of the two cams that are indicated in Fig. 4 on each sleeve). Depending on the position of the sleeve, the control lever slides over larger or smaller cam widths and the valve remains open for a longer or shorter time, whereby the strength of the load is increased or decreased.

Die Regelung der Maschine besorgt ein Schwungkugelregler, welcher direkt auf der Steuerwelle w aufgesetzt sein ■ kann. Das Gestänge ist bei dieser Anordnung mit der Muffe m verbunden und überträgt die Bewegung der Reglerkugeln unmittelbar auf jene Muffe und ihren Nockenansatz n. The machine is controlled by a flywheel controller which can be placed directly on the control shaft w . In this arrangement, the linkage is connected to the sleeve m and transmits the movement of the control balls directly to that sleeve and its cam lug n.

Claims (1)

Patent-Anspruch :Patent claim: Arbeitsverfahren für Verbrennungskraftmaschinen, welche mit Gaserzeugern ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Verdichtungshubes ein Teil der Preßluft in den Gaserzeuger gedruckt wird und am Anfang des Expansionshubes eine solche Menge Gas in den Zy- linder strömt, daß die Erzeugerspannung bei gleichbleibender Maschinenbelastung unverändert bleibt, bei abnehmender Maschinenbelastung hingegen zunimmt und beim Anhalten der Maschine eine Höchstgrenze erreicht, die nicht überschritten werden kann.Working method for internal combustion engines equipped with gas generators are, characterized in that at the end of the compression stroke a part of the compressed air is pressed into the gas generator and at the beginning of the expansion stroke such an amount of gas in the cylinder There is less flow that the generator voltage with constant machine load remains unchanged, but increases with decreasing machine load and a maximum limit when the machine is stopped reached that cannot be exceeded. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.