DE518451C - Verbrennungskraftmaschine mit gesonderter Verdichtung von Brennluft und Brennstoff und mit einem aus getrennter Verbrennungs- und Luftkammer bestehenden Verdichtungsraum - Google Patents

Verbrennungskraftmaschine mit gesonderter Verdichtung von Brennluft und Brennstoff und mit einem aus getrennter Verbrennungs- und Luftkammer bestehenden Verdichtungsraum

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DE518451C DES80796D DES0080796D DE518451C DE 518451 C DE518451 C DE 518451C DE S80796 D DES80796 D DE S80796D DE S0080796 D DES0080796 D DE S0080796D DE 518451 C DE518451 C DE 518451C
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/06Engines characterised by precombustion chambers with auxiliary piston in chamber for transferring ignited charge to cylinder space
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Description

  • Verbrennungskraftmaschine mit gesonderter Verdichtung von Brennluft und Brennstoff und mit einem aus getrennter Verbrennungs- und Luftkammer bestehenden Verdichtungsraum Die Erfindung bezieht sich auf selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen mit getrennter Verdichtung von Brennstoff und Luft und mit einem aus getrennter Verbrennungs-und Luftkammer bestehenden Verdichtungsraum, ferner mit Einführung des Brennstoffes in den verdichteten Luftinhalt der Verbrennungskammer durch Einspritzen oder Einblasen.
  • Zweck der Erfindung ist eine Verbesserung der Verbrennung. Diese wird nach der Erfindung dadurch erzielt, daß der Verdichtungsraum durch eine Scheidewand mit einer oder mehreren Öffnungen ,in zwei oder mehrere Kammern geteilt wird. Eine oder einige dieser Kammern bilden die Verbrennungskammer, in welche während der Verbrennung Brennluft von der anderen als Brennluftkammer bezeichneten Kammer zwangläufig durch Verkleinerung ihres Rauminhalts ausgestoßen wird, wodurch der Zufluß der frischen Luft zum Verbrennungsraum beschleunigt und eine schnellere Verbrennung erzielt wird. Da, wie bekannt, die Verbrennung ,um so intensiver vor sich geht, je reiner die Verbrennungsluft ist, so wird nach .der Erfindung ferner die Brennluftkammer allein oder auch gleichzeitig die Verbrennungskammer nach :der Verbrennung durch einen oder mehrere Hilfskolben praktisch restlos von Abgasen entleert. Um schließlich bei Bedarf,den Verdichtungsgrad dem zugeführten Luftgewicht anpassen zu können, wird nach der Erfindung durch Hubverstellung ;des Hilfskolbens die Größe des Verdichtungsraumes veränderlich gemacht.
  • Es sind Ausführungen der hierhergehörigen Maschinengattung bekannt, bei welchen der Verdichtungsraum zwar auch aus Brennluft-und Verbrennungskammer besteht, bei xvelchen aber die Brennluft von der ersten in die zweite Kammer frei ausfließt. Dieser freie Ausfluß kann, wie bekannt, nur bei einem erheblichen Druckunterschied beider Kammern, im allgemeinen also nur bei einer Verbrennung mit sinkendem Druck, id. 1i. bei sehr langsamer Verbrennung, vor sich gehen. Eine derartige langsame Verbrennung verschlechtert aber die spezifische Leistung und den Wirkungsgrad im Vergleich mit der schnellen, explosionsartigen Verbrennung und sogar mit der Verbrennung bei unveränderlichem Druck bedeutend. Es sind andererseits Vorschläge bekannt, die Brennluft zwar zwangläufig in die Verbrennungskammer mit unveränderlichem Druck auszustoßen, aber diese Brennluft nicht in dem Arbeitszylinder selbst zu verdichten, sondern die Verdichtung in einem besonderen 'Verdichter zu bewirken. Das Hubvolumen des besonderen Verdichters geht in diesem Falle für die Ausdehnung ganz verloren, -,voraus eine Verschlechterung,des thermischen Wirkungsgrades, eine Verminderung des mechanischen Wirkungsgrades und eine Erhöhung der Wärmebeanspruchungen infolge der Verlängerung derVerbrennungszeit entstrh@en. Es sind schließlich Vorschläge bekannt, bei welchen zwecks Ermäßigung des Verdichtungsdruckes nur Abgase im Hauptzylinder verdichtet werden und Frischluft aus einer besonderen -Pumpe mittels .einer durch die Abgase beheizten Leitung in den Hauptzylinder während der Verbrennung eingestoßen werden. Durch diese Anordnung wird nicht nur, wie schon erwähnt, der Ausdehnungsgrad verkleinert, sondern auch durch die Erwärmung das Luftgewicht verringert und noch dazu durch die Anwesenheit einer großen Menge Abgase eine sehr langsam stattfindende Verbrennung bewirkt.
  • Es ist aber bekannt, daß der Wirkungsgrad einer Maschine um so besser ist bzw. seine spezifische Leistung um so größer ist, je näher die Verbrennung am Totpunkt stattfindet und je mehr frische, unverbrauchte Luft der Brennstoff während der Verbrennung findet.
  • Diese Verbesserung der Verbrennung kann wie beim Erfindungsgegenstand dadurch erzielt werden, daß die ganze in den Arbeitszylinder eingeführte Luft während des Rückganges des Kolbens von diesem selbst in der Brennluftkammer und in der Verbrennungskammer, welche beide den Verdichtungsraum bilden, verdichtet wird und -der in die Verbrennungskammer einsgespritzte oder eingeblasene Brennstoff zunächst anfängt, mit der Luft in dieser Kammer zu verbrennen, worauf die in der Brennluftkammer befindliche frische Luft zwangläufig :durch Verkleinerung des Rauminhalts dieser Kammer in die Verbrennungskarnmer ausgestoßen wird und in dieser die Verbrennung des weiter eingeführten Brennstoffes unterhält.
  • Die Erfindung ist beispielsweise auf den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine Ausführungsform der Maschine im Querschnitt, Abb. 2 den Grundriß dieser Ausfiihrungsform, Abb. 3 und q. einen Reguliernocken in Seitenansicht und im Querschnitt, Ab#h.5 das Druckvolumendiagramm für Viertaktarbeit, Abb. 6 das Volumenänder ungsdiagramin der Brennluftkammer bei Viertakt und bei einer unbeweglichen Scheidewand zwischen den beiden Kammern, Abb.7 dasselbe Diagramm bei Zweitaktarbeit, Abb.8 das Bewegungsdiagramm des oder der Hilfskolben der in Abb. i und 2 dargestellten Maschine, Abb. 9 die Nockenscheibenausführung dazu für den Hilfskolben, Abb. io die Nockenscheibenausführung dazu für die Scheidewand.
  • Auf der Abb. i und 2 sind i der Arbeitskolben, 2, 3, 4 .das Auspuff-, Saug- und das Brennstoffventil, 7 .der Führungszylinder der beweglichen Scheidewand mit der Öffnung 8, 9 der bewegliche Hilfskolben, io die Nockenscheibe, «-elche die Hebelrollen i i aufhebt und damit den Kolben 9 senken kann, 12 die ockenscheibe zum Anheben der beweglichen Scheidewand.
  • Die in Abb. i dargestellte Lage der beiden Kolben i und 'g sowie der Scheidewand entspricht :dein Ende der Verdichtung in dem Augenblick des Verbrennungsbeginnes eines Teiles des Brennstoffes mit der Luft der Verbrennungskammer in der Verbrennungskammer j, Gleichzeitig mit dieser Teilmengeni-erbrennung wird die Scheidewand nach oben zwangläufig durch den Nockenantrieb gegen deti Kolben 9 gehoben, wodurch die frische Luft mit großer Geschwindigkeit aus der Brennluftkaminer 6 ausströmt und eine schnelle und vollständige Verbrennung des noch nicht verbrannten und des weiterhin eingeführten Brennstoffes bewirkt. Nach dem Ausdehnungshub hebt während des Auspuffes die N ockenscheibe io die Rolle i i und senkt den Kolben g zusammen mit der Hülse 7, so daß die Abgase aus der Brennluftkarnmer und aus der Verbrennungskammer vollständig ausgestoßen werden. Beim Saughub stellen sich der Kolben 9 und die Hülse 7 mit der Scheidewand wieder -in die Lage, wie es in Abb. i dargestellt ist.
  • Da es sich dabei um eine relative Bewegung des Hilfskolbens und der Scheidewand handelt, d. h. also, daß während des Luftausstoßens aus der Brennluftkamnier 6 entweder der Hilfskolben bei stillstehender Scheidewand sich zur Scheidewand oder umgekehrt die Scheidewand bei stillstehendem Kolben zu dem Kolben verschiebt oder aber beide zueinander sich bewegen, so daß in jedem Falle die Luft ausgestoßen wird, so kann selbstverständlich im ersteren Bewegungsfalle die Scheidewand in starrer Verbindung mit dem Deckel oder dem Zylinder stehen. Der Führungszylinder (Hülse y) ist also nicht unbedingt notwendig. Desgleichen kann auch nur die Scheidewand beweglich sein und der Hilfszylinder stillstehen.
  • Abb. 3 und .a. stellen die Hubregulierung des Kolbens 9 dar. Die Nockenscheibe hat eine kegelartige Grundkreisfläche und eine zylindrische Rastfläche, so daß bei Verschiebung des Nockens auf der Nockenwelle der Kolbengang sich ändert. Bei dieser Veränderung des Kolbenhubes zwecks Veränderung des Verdichtungsgrades wird der Hilfskolben stets dicht bis zur Scheidewand zwecks vollständiger Ausdrängung der Luft aus der Brennluftkaininer hinuntergeschoben. Seine tiefste Lage bleibt also unveränderlich, während die oberste Lage gemäß der Größe des Ver-lichtungsraumes veränderlich sein muß.
  • Der Arbeitsgang der Maschine bei Viertakt ist aus dem Diagramm (Abb. 5 ) zu ersehen. Die Kurvenstücke a bis b stellen die Verdichtung dar: b, i, c die Verbrennung; b, 2, c die mit einem Überdruck gegenüber dem Verbrennungsdruck zwangläufig geführte Ausströmung der Luft aus der Brennluftkammer, c bis d die Ausdehnung, d bis g den Auspuff und g bis a die Ansaugung. Bei Zweitaktmotoren findet der Auspuff und die Spülung, wie üblich, am Ende des AusdehnUngs- und (oder) am Anfang des Verdichtungshubes statt; der Gang der Verdichtung, der Verbrennung und Ausdehnung bleibt sonst derselbe.
  • Abb.6 stellt das Schema der Volu:nienänderung der Brennluftkammer bei einem Viertaktmotor dar, und zwar in der Annahme einer unbeweglichen Scheidewand. Die Unbeweglichkeit der Scheidewand kann durch den äußeren Kreis a-b-c-d-f-g-h-a, dagegen die Bewegung des Kolbens 9 durch die stark ausgezogene Kurve A-B-c-D-f-g-la dargestellt werden, so daß die radialen Abstände zwischen den beiden Kurven die Volumenänderung der Brennluftkammer,angeben. A, B entspricht rler Verdichtung, B, c dem Ausschub der Luft au.s der Brennluftkarn@mer während der Verbrennung; c, D zeigt das ' Wiederaufsteigen des Hilfskolbens während der Ausdehnung, D, f, g, Ir, das Sinken des Hilfskolbens zwecks Ausstoßens der Abgase aus der Brenn.luftkammer, h, A das Freilegen der Brennluftkammer zwecks Ansaugens der frischen Luft.
  • Abb. 7 bezieht sich in ähnlicher Weise auf Z@veitaktmotoren. In dem Diagramm bedeuten: I und II den Anfang und ,den Schluß der Öffnung des Auspuffs, während III und IV den Anfang und Schluß der Öffnung des Spülschlitzes darstellen. Kurz vor I beginnt der Hilfskolben die Abgase aus der Brennluftkam.mer auszutreiben (bis f') und kehrt während des Spülens wieder zurück (von h'), uni Frischluft in die Brennl:uftkammer anzusaugen.
  • Abb.8 stellt das aus den Steuernocken (Abb. g und i(S) hergestellte Bewegungsdiagramm der Scheidewand und des Hilfskolbens dar, entsprechend der beispielsweise oben vorgeführten Beschreibung der Steuerung und in Annahme einer Entleerung des ganzen Verdichtungsraumes von Abgasen. Die Linie a"-b"-c"-d"-g"-h"-ä' entspricht der Bewegung des Hilfskolbens, die Linie A"-B"-c"-d"-g"-<4" derjenigen der Scheidewand, wobei die Abstände zwischen den beiden Linien die Volumenänderung der Brennluftkammer bezeichnen. Während der Verdichtung a.", b" bleibt der Hilfskolben .und die Scheidewand unbeweglich. Bei der Verbrennung B", c" hebt sich die Scheidewand und stößt die Luft aus der Brennluftkammer in die Verbrennungskammer aus und bleibt alsdann mit dein Hilfskolben zusammen während der Ausdehnung c", d" unbeweglich. Irn Verlauf des Auspuffes d", e", g' bewegen sich beide zusaininen dem Hauptkolben zu und stoßen die Abgase aus dem nun einzigen Verdichtungsraum aus. Schließlich während des Saughubes g", h", ä ' werden der Hilfskolben und die Scheidewand gehoben, und zwar der Kolben höher als :die Scheidewand, so daß wieder der Verdichtungsraum in zwei Räume, nämlich die Brennluftkaminer und die Verbrennungskammer, geteilt wird.
  • Die Steuerung des Hilfskolbens und (oder) rler Scheidewand kann selbstverständlich nicht nur durch \ uckenscheiben, sondern beispielsweise auch durch Exzenter oder direkt ,durch besondere Pleuelstangen von der Maschinenwelle aus erfolgen. Hauptsache ist, daß die Brennluftkammer zusammen mit dem Verbrennungsrauin .den Verdichtungsraum des Arbeitszylinders bilden hilft und daß die Luft aus der Arbeitszylinders zwangläufig während der Verbrennung in die Verbrennungskammer ausgestoßen wird, und zwar durch Verkleinerung des Rauminhalts der Luftkainnier.
  • Die Erfindung findet Verwendung für Viertakt- und Zweitaktmotoren mit schneller oder langsamer Verbrennung; für stehende sowie liegende Ausführungen, einfach oder doppelt wirkend oder mit gegenläufigen Kolben; für stationäre sowie für Fahrzeug-, See- oder Luftschiffinaschinen.

Claims (3)

  1. PATr#_NznNsPRÜCHE: i. Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine mit gesonderter Verdichtung von Brennluft und Brennstoff und mit einem aus getrennter Verbrennun.gs- und Luftkammer bestehenden Verdichtungsraum, ferner mit Einführung des Brennstoffes in den verdichteten Luftinhalt der Verbrennungskammer, gekennzeichnet durch zwangläufiges Ausstoßen des Brennluftanteiles der Luftkammer in die Verbrennungskammer während des Verbrennungsvorganges durch Verkleinerung des Rauminhalts der Luftkammer.
  2. 2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch i, gekennzeichnet durch praktisch restlose Entleerung der Luftkammer von Abgasen durch Verkleinerung ihres Rauminhalts bis annähernd auf Null während des Auspuffhubes oder der Spülung, j e nachdem, ob die Maschine im Viertakt oder Zweitakt arbeitet.
  3. 3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die gemeinsame Bewegung eines in der Luftkammer laufenden, zum Ausstoßen und Wiederladen dienenden Hilfskolbens (g) und der Scheidewand (7) zwischen Luftkammer und Verbrennungskammer -während des Auspuffhubes oder ,der Spülung zum Zweck einer praktisch restlosen Entleerung des ganzen Verdichtungsraumes von Abgasen. q.. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch i, 2 oder g, dadurch gekennzeichnet, daß durch Hubverstellung des Hilfskolbens eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Rauminhalts .der Luftkammer erzielt werden kann und somit auch :der Verdichtungsrauminhalt im ganzen in bekannter Weise zu vergrößern oder zu verkleinern ist.
DES80796D 1927-07-15 1927-07-15 Verbrennungskraftmaschine mit gesonderter Verdichtung von Brennluft und Brennstoff und mit einem aus getrennter Verbrennungs- und Luftkammer bestehenden Verdichtungsraum Expired DE518451C (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1980000095A1 (en) * 1978-06-15 1980-01-24 A Gustavsson Method and arrangement for increasing the efficiency of an internal combustion engine and reducing its pollutants
WO1997006360A1 (en) * 1995-08-05 1997-02-20 Coventry University Internal combustion engine

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