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Arbeitsverfahren für Verbrennungskraftmaschinen. Die Erfindung betrifft
ein Arbeitsverfahren für mit flüssigem Brennstoff arbeitende Verbrennungskraftmaschinen.
Es sind Verbrennungskraftmaschinen bekannt, bei denen in die hochkomprimierte Luftladung
des Arbeitszylinders Brennstoff mit großem Überdruck eingeblasen wird, um in der
glühend heißen Luft zu verbrennen. Diese sogenannten Gleichdruckmotoren verlangen,
daß der Brennstoff in die Maschine so eingeführt wird, daß bei seiner Verbrennung
keine wesentliche Drucksteigerung auftritt, da sonst die Drucke ein Vielfaches der
an sich schon sehr hohen Anfangskompression erreichen würden. Diese Forderung läßt
sich in der Praxis nicht mit Sicherheit stets erreichen, so daß solche Motoren für
eine viel größere Belastung konstruiert sein müssen, als die normale Betriebsbelastung
ist. Diese Gleichdruckmotoren haben ferner den Nachteil, daß sie keine große Veränderung
der Drehzahl gestatten, weil man den Zündzeitpunkt nicht genau beherrschen kann.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird die Luftladung im Arbeitszylinder
nur so weit verdichtet, als es bei den Verpuffungsmotoren üblich ist. Es liegt also
der Verdichtungsdruck weit unter dem bei Gleichdruckmotoren für die Zündung des
eingeführten Brennstoffes erforderlichen Drucke. Die Selbstzündung wird hier dadurch
erreicht, daß ein kleiner Hilfszylinder mit Luft aus dem Hauptzylinder gefüllt wird,
während andererseits der Brennstoff in diesen Hilfszylinder eingeführt wird, und
daß dann die Luft im Hilfszylinder bis zur Selbstentzündung eines Teiles des eingeführten
Brennstoffes komprimiert wird, worauf nach wiederhergestellter Verbindung von Haupt-
und Hilfszylinder die glühenden Gase des Hilfszylinders dem restlichen Brennstoff
aus dem Hilfszylinder in die niedriger komprimierte Luftladung des Hauptzylinders
einblasen und dort entzünden. Um die Ladung bei jeder Umdrehungszahl entsprechend
der jeweiligen Kolbengeschwindigkeit rechtzeitig zu zünden, ist dabei der Antrieb
des Hilfskolbens gegen die Kurbelwelle verstellbar eingerichtet. Um ferner die Maschine
anlassen zu können, d. h. in Betrieb zu setzen, solange sie noch nicht die zur Selbstzündung
nötige Drehzahl erreicht hat, ist eine besondere, zweckmäßig elektrische Zündvorrichtung
vorgesehen, die nicht gesteuert zu sein braucht, und die die Zündung des Brennstoffes
während des Anlassens bewirkt.
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Die Vorteile des die Erfindung bildenden Verfahrens sind demnach folgende:
Man kann die Kompression im Hauptzylinder unabhängig von den Eigenschaften des verwendeten
Brennstoffes und von der Drehzahl des Motors beliebig niedrig halten, wodurch auch
die Wärmeverluste vermieden werden, die unvermeidlich mit einer Steigerung der Kompression
verbunden sind, und wodurch das Triebwerk gegenüber den Gleichdruckmotoren viel
schwächer ausgeführt werden kann. Das Einführen des Brennstoffes erfolgt im Gegensatz
zu den Gleichdruckmotoren gegen einen geringeren Druck, weil der Brennstoff beim
Laden oder höchstens während der verhältnismäßig niedrigen Kompression der Luftladung
eingeführt wird. Es sind keine besonderen Kompressoren für die Erzeugung der Druckluft
nötig, dagegen muß beim Gleichdruckverfahren die Verdichtung infolge der Höhe (etwa
So Atm.) in besonderen Kompressoren mit besonderer Kühlung der verdichteten
Luft
vor ihrem Inwirksamkeittreten erfolgen. Da die Maschine gemäß der Erfindung nicht
mit Gleichdruck, sondern mit Drucksteigerung bei der Verbrennung arbeitet, kann
ein besserer thermischer Wirkungsgrad infolge geringerer Wärmeverluste erzielt werden.
Endlich kann durch Verstellen des Zündzeitpunktes die größte Drucksteigerung stets
auf den günstigsten Zeitpunkt eingestellt werden, weil infolge der an sich niedrigen
Kompression im Hauptzylinder eine Drucksteigerung dort zulässig ist, ohne gefährliche
Werte zu erreichen.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der' Zeichnung in
zwei Abbildungen dargestellt.
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Abb. = zeigt eine Ausführungsform, bei der die Verbindung zwischen
Hilfszylinder und Hauptzylinder durch ein besonderes Ventil gesteuert wird; Abb.
2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Verbindung zwischen Hilfszylinder und
Hauptzylinder durch den Hilfskolben selbst gesteuert wird.
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In den Abbildungen sind i der Hauptzylinder, 2 der Hilfszylinder,
3 der Hilfskolben, q. der Brennstoffeinlaß, 5 das Haupteinlaßventil, 6 das Hauptauslaßventil.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. z ist der Hilfszylinder mit dem
Hauptzylinder durch das Überströmventil 7 während des Spül-, Ansauge- oder Kompressionstaktes
verbunden. Während dieser Zeit wird beim Auswärtsgehen des Hilfskolbens der Hilfszylinder
mit Luft gefüllt. Während oder nach dem Auswärtsgehen des Hilfskolbens wird der
Brennstoff durch den vom Hilfskolben freigelegten Einlaß q eingeführt und das Ventil
7 geschlossen. Der Kolben 3 verdichtet dann die Luft im Hilfszylinder 2 bis zur
Selbstentzündung eines Teiles des eingeführten Brennstoffes, worauf das Überströmventil
7 wieder geöffnet wird und die glühenden Gase den restlichen Brennstoff in die Hauptzylinderluftladung'
einblasen und dort entzünden.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 wird die Wirkung des Überströmventils
7 durch den Hilfskolben 3 übernommen. Dieser besitzt eine radiale Bohrung 8 und
eine achsiale Bohrung g. In der gezeichneten Stellung ist die radiale Bohrung 8
mit dem Brennstoffeinlaß q. verbunden und der Hilfszylinder durch einen Kanal io
mit dem Hauptzylinder in Verbindung. Wenn der Hilfskolben 3 so hoch gegangen ist,
daß die radiale Bohrung 8 mit dem Kanal io verbunden ist, wird der in der radialen
Bohrung 8 vorgelagerte Brennstoff ii durch die glühenden Gase des Hilfszylinders
unmittelbar in den Hauptzylinder eingeblasen, worauf die nachfolgenden glühenden
Gase die Entzündung dieses Brennstoffes mit Sicherheit bewirken. Durch Verstellung
der Steuerung des Hilfskolbens gegenüber der Kurbelwelle kann man den Zeitpunkt
des Eintrittes des Brennstoffes in den Hauptzylinder und damit den Zündzeitpunkt
nach Belieben regeln, und zwar sowohl bei der Maschine nach Abb. i als auch bei
der Maschine nach Abb. 2.
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Beim Anlassen des Motors wird normalerweise infolge des langsamen
Ganges des Motors und seines kalten Zustandes und der dadurch eintretenden Wärmeableitung
im Hilfszylinder keine Selbstzündung stattfinden, sondern nur eine solche Drucksteigerung,
die nur ein Verdampfen oder Zerstäuben des Brennstoffes sowie ein Einblasen desselben
in den Hauptzylinder bewirkt. Um für die dieses Anlassen eine Zündung zu erreichen,
wird eine elektrische Zündkerze 12 verwandt. Eine Steuerung dieser Ziindkerze ist
für das Anlassen nicht erforderlich. Man kann sie, beispielsweise durch einen Summer,
für diese kurze Zeit dauernd arbeiten lassen, da ja der Zündzeitpunkt selber durch
die Verbindung von Hilfs- und Hauptzylinder gesteuert wird.