DE670324C - Arbeitsverfahren fuer Einspritzbrennkraftmaschinen - Google Patents

Arbeitsverfahren fuer Einspritzbrennkraftmaschinen

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DE670324C
DE670324C DESCH101605D DESC101605D DE670324C DE 670324 C DE670324 C DE 670324C DE SCH101605 D DESCH101605 D DE SCH101605D DE SC101605 D DESC101605 D DE SC101605D DE 670324 C DE670324 C DE 670324C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M67/00Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2720/00Engines with liquid fuel
    • F02B2720/25Supply of fuel in the cylinder
    • F02B2720/251Fuel supply by high pressure gas
    • F02B2720/252Fuel supply by high pressure gas with air pump fixed to engine cylinder; high pressure air being taken from the atmosphere or from an engine cylinder

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

  • Arbeitsverfahren für Einspritzbrennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einem Arbeitszylinder, einem Hilfszylinder und einem die Zylinder verbindenden, eine Brennstoffdüse enthaltenden ,abschließbaren. Kanal.
  • Es ist eine Einspritzbrennkraftmaschine dieser Art bekannt, bei der von einem Hilfszylinder Luft oder ein I.uftbren.ns@toffgeinischangesaugt, komprimiert und durch einen Verbindungskanal an einerEinspritzdüse vorbei in den Arbeitszylinder übergeschoben wird. Da der Arbeitszylinder weder Luft ansaugt noch komprimiert, steht für die Verbrennung nur die im Hilfszylinder komprimierte Luftmenge zur Verfügung. Da bekanntlich bei Dieselmaschinen ein verhältnismäßig großer Luftüberschuß erforderlich ist, so muß demgemäß auch ein verhältnismäßig großer Hilfszylinder verwendet werden.
  • Im Hinblick auf die verhältnismäßig geringe Menge der zur Verfügung stehenden Verbrennungsluft ist eine Regulierung der Leistung und Drehzahl der Brennkraftmaschine kaum möglich.
  • Bei einer anderen Bauart einer Einspritzbrennkraftmaschine mit Arbeits- und Hilfszvlinder wird der Brennstoff in den Hilfszylinder eingespritzt. Der Hilfszylinder wird also hier zum Brennrauen, wodurch der Hilfszylinder durch Verbrennungsgase stark beansprucht wird. Bei dieser Bauart wird ferner von dem Hilfszylinder nur atmosphärische Luft in kleiner Menge verdichtet, so daß also praktisch nur das Luftvolumen des Arbeitszylinders zur Verbrennung zur Verfügung steht. Eine Regulierung im größeren Bereich ist auch bei dieser Bauart nicht möglich.
  • Es sind ferner mehrzylindrische Dieselmaschinen bekannt, bei denen ein Teil der verdichteten Luft eines Arbeitszylinders in einem Hilfszylinder «-eiter verdichtet und zum Einspritzen des Brennstoffes verwendet wird. Bei diesen Maschinen wird der Brennstoff jedoch unmittelbar in den Arbeitszylinder eingespritzt, so daß also keine Aufbereitung des Brennstoffes vor dem Eintritt in den Arbeitszylinder eintritt. Bei diesen Maschinen ist ferner eine große Kompressionsarbeit erforderlich, da in dem Arbeitszylinder die Luft so hoch verdichtet werden muß, daß der eingespritzte Brennstoff entzündet wird.
  • Es ist ferner eine Einspritzbrennkraftmaschine mit Arbeits- und Hilfszylinder und gesteuertem Verbindungskanal bekannt, bei der in beiden Zylindern nahezu gleichzeitig Luft komprimiert wird, wobei die in dem Hilfszylinder komprimierte Luft in den Arbeitszylinder verdrängt wird. Bei dieser Bauart steht zwar im Arbeitszylinder eine größere Luftmenge zur Verbrennung zur Verfügung. Bei dieser Maschine wird jedoch ebenso wie bei der vorhererwähnten der Brennstoff direkt in den Arbeitszylinder eingespritzt, also keine Aufbereitung des Brennstoffes vor' dein Eintritt in den Arbeitszylinder erzielt. Die Kompression muß im Arbeitszylinder außerdem sehr hoch getrieben werden, um die Zündung des eingespritzten Brennstoffes zu bewirken. Schließlich ist auch die große Kompressionsarbeit nicht auf verschiedene Hübe verteilt, sondern die Kompression in Arbeits- und Hilfszylinder wird nahezu gleichzeitig bewirkt.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Einspritzbrennkraftmaschine der zuerst genannten Bauart, bei der die Brennstoffdüse in dem Verbindungskanal zwischen Arbeits-und Hilfszylinder angeordnet und dieser Kanal absperrbar ist. Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, ilaß ein Luft-,b des Arbeitszylinders vorkomprimiert, durch den Kanal in den Hilfszylinder übergeschoben, dort auf einen mindestens der Verbrennungstemperatur entsprechenden Druck komprimiert, darauf in den Kanal eingelassen wird, wo diese hochkomprimierte Luft beim Vorbeiströmen an einer Düse den Brennstoff zündet und schließlich erst nach teilweiser Verbrennungund entsprechenderDrucksteigerung in den Arbeitszylinder eingelassen wird, in dem zuvor andere Luft angesaugt und vorkomprimiert worden ist, worauf die vollständige Verbrennung und Expansion im Arbeitszylinder stattfindet.
  • Der Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß eine Luftmenge für die Verbrennung zur Verfügung steht, die dem doppelten ZylinderinhaltdesArbeitszylinders entspricht. Bei kleinenAbmessungen des Arbeitszylinders und noch kleineren Abmessungen des Hilfszylinders kann also einerseits mit größerem Luftüberschuß gearbeitetwerden, andererseits ist es möglich, auch eine erheblich größere Brennstoffmenge als bisher zu verbrennen. Es kann also mit dem neuen Verfahren eine größere Kraftleistung erzielt werden. Die größere Menge der zur Verfügung stehenden verdichteten Luft gestattet auch eine Regulierung der Leistung und Drehzahl der Maschine in größerem Bereich, wie weiter unten näher erläutert. Da ferner nach dem neuen Verfahren die Kompression im Arbeitszylinder und Hilfszylinder nacheinander stättfindet, so kann die Kompressionsarbeit auf zwei verschiedene Hübe verteilt werden, die Brennkraftmaschine wird nicht so hoch beansprucht und außerdem ein gleichmäßigerer Lauf der Maschine erzielt. Das neue Verfahren sowie die zur Ausführung dieses Verfahrens dienende Brennkraftmaschine sind an einem Ausführungsbeispiel im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt: Abb. i einen Schnitt durch eine zur Ausführung des neuen Verfahrens geeignete Brennkraftmaschine mitArbeits- und Hilfszylinder, Abb. 2 und 3 verschiedene Stellungen der bewegten Teile der Abb. i in schematischer Darstellung, Abb.4 ein Arbeitsdiagramm.
  • In der Zeichnung sind mit i ein Arbeitszylinder, mit 2 der zugehörige Kolben, mit 3 ein Hilfszylinder und mit 4 der Hilfskolben bezeichnet, der seinerseits in einem Steuerzylinder 5 gleitet. Dieser Steuerzylinder besitzt Auslaß- und Einlaßkanäle 6 bzw. 7, die die entsprechende Öffnung einer Kammer 8 bzw. eines Kanals steuern, der den Arbeitszylinder mit dem Hilfszylinder verbindet. In diesen Kanal mündet, wie bei 9 angedeutet, eine Brennstoffdüse, die. beispielsweise durch eine Nadel io gesteuert werden kann. Während der Kanal 8 nach dem Hilfszylinder zu durch den Steuerschieber 5 abgesperrt werden kann, ist die Öffnung z i des Kanals nach dem Arbeitszylinder zu durch ein gesteuertes Drosselorgan, z. B. ein Ventil i2, verschließbar. Im Arbeitszylinder ist ferner ein selbsttätiges Lufteinlaßventil 13 nebst einem Auslaßschlitz für die Verbrennungsgase vorgesehen.
  • Wie aus der Zeichnung hervorgeht, arbeitet die Pleuelstange 15 des Arbeitskolbens 2 mit einer Kurbel 16 zusammen. Von diesem Kurbeltrieb aus werden Steuerzylinder 5 und Hilfskolben 4 angetrieben. Zu diesem Zweck sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel Zahnräder 17, 18 und i9 vorgesehen, von denen das Zahnrad 17 auf der Welle 34 .der Kurbel 16 sitzt. Auf der Welle 2o des Zahnrades i9 sitzt ferner eine Scheibe 21, an der die Pleuelstangen 22 und 23 angelenkt sind, die für die Hinundherbewegung des Steuerzylinders 5 und des Hilfskolbens .4. dienen. Es geht aus der Zeichnung hervor, daß bei diesem Antrieb Steuerzylinder und Hilfskolben stets eine gegenläufige Bewegung ausführen. Die Durchmesser der Zahnräder sind so gewählt, daß sich ein Übersetzungsverhältnis von 2 : 1 für das Hilfskolben und Steuerzylinder antreibende Kurbelgetriebe und denkurbeltrieb des Arbeitszylinders ergibt, d. h. die Kurbel 16 führt zwei Umdrehungen aus, während gleichzeitig die Scheibe a i nur eineUmdrehung macht.
  • DieArbeitsweise dieser Brennkraftmaschine ist folgende: Es sei angenommen, daß sich in dem Arbeitszylinder i in der Stellung nach Abb. 2 atmosphärische Frischluft befindet. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 im Arbeitszylinder wird diese Luft komprimiert, während oder am Ende des Kompressionshubes wird das Ventil 12 geöffnet, wie in Abb. 2 dargestellt, so daß die im Arbeitszylinder verdichtete Luft in den Kanal 8 und weiterhin 'durch den Schlitz 7 in das Innere des Steuerzylinders 5 eintreten kann. Der Steuerzylinder verschließt dann bei der Abwärtsbewegung den Kanal 8, so daß bei der gleichzeitigen Aufwärtsbewegung des Hilfskolbens die vom Arbeitszylinder in den Hilfszylinder übergeströmte Luft weiter verdichtet wird, und zwar auf eine über der Zündtemperatur des Brennstoffes liegende Temperatur. Während der Steuerzylinder 5 und der Hilfskolben .4 aus der Lage der Abb. z in die Lage derAbb.3 gelangen, führt der Arbeitskolben2 zwei Hübe aus, und zwar einen Ansaughub, bei dem Luft durch das Ventil 13 in den Arbeitszylinder eingesaugt wird, und einen Kompressionshub, bei dem diese Luft verdichtet wird. Am Ende dieses Kompressionshubes befindet sich der Arbeitskolben in der Stellung nach Abb. 3. Kurz bevor er den oberen Totpunkt erreicht, strömt die in dem Steuerzylinder 5 verdichtete Luft durch den Auslaßkanal 6 in die Kammer 8 an der Brennstoffdüse 9 vorbei. Der hier austretende Brennstoff wird entzündet und teilweise verbrannt, so daß eine Druck- und Temperatursteigerung und demgemäß eine Aufbereitung des noch nicht verbrannten Brennstoffes eintritt. Kurz danach wird das Ventil 12 geöffnet, so daß nunmehr das aufbereitete hochverdichtete Luftbrennstoffgemisch aus der Kammer 8 in den Arbeitszylinder eintreten kann, indem eine vollständige Verbrennung und Expansion eintritt. Am Ende dieses Expansionshubes treten die Verbrennungsgase durch den Schlitz 14 aus, wobei gleichzeitig der Zylinder mit Frischluft gespült wird.
  • Das Überströmen der im Steuerzylinder 5 hochverdichteten Luft durch die Kammer 8 in den Arbeitszylinder kann durch das Drosselorgan 12 geregelt werden, und zwar in der Weise, daß entweder das Ventil 12 mehr oder weniger geöffnet wird oder aber früher bzw. später geöffnet oder geschlossen wird. Es ist auf diese Weise möglich, gewissermaßen den Füllungsgrad des Arbeitszylinders zu verändern. Dies ist in dem Arbeitsdiagramm der Abb. d. veranschaulicht. Die Linie 25 veranschaulicht die Kompression der Frischluft im Arbeitszylinder i bei aufwärts gehendem Kolben. Diese komprimierte Luft, die dann durch die Kammer 8 in den Steuerzylinder übertritt, wird in diesem weiter komprimiert, wie mit der Linie 26 angedeutet. An der Stelle 27 bzw. im Zündzeitpunkt tritt das inzwischen aufbereitete brennende Luftbrennstoffgeinisch in den Arbeitszylinder über, so rlaß dort bei abwärts gehenden Kolben eine erhebliche Druck- und Temperatursteigerung erfolgt. Nun beginnt die Expansionsperiode im Arbeitszylinder, die je nach Art der Drosselung bzw. Betätigung des Ventils 12 verschieden verlaufen kann. Mit den Linien 29 bis 33 ist dieser verschiedene Expansionsverlauf dargestellt, der gewissermaßen dem verscliiedenen Füllungsgrad einer Dampfniaschine ähnlich ist.
  • Am Ende des Expansionshubes treten die Verbrennungsgase durch den Auslaß 1q. aus, wobei gleichzeitig der Arbeitszylinder mit Frischluft gespült wird. Dieser Vorgang ist im Diagramm mit der Linie 34. veranschaulicht. Nach diesem Spülvorgang setzt dann wiederum die Kompression im Arbeitszylinder mit Linie 25 ein, wonach diese komprimierte Luft in den Steuerzylinder übergeschoben wird. Bei abwärts gehendem Kolben wird dann durch das Ventil 13 Frischluft angesaugt, wie mit Linie 24 angedeutet. Es folgt dann wiederum mit Linie 25 eine Kompression, wobei am Ende dieses Kompressionshubes das aufbereitete Luftbrennstoffgemisch in den Arbeitszylinder eintritt und die Explosion und Expansion 27, 28 usw. eintritt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Arbeitsverfahren für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einem Arbeitszylinder, einem Hilfszylinder und einem die Zylinder verbindenden, eine Einspritzdüse enthaltenden abschließbaren Kanal dadurch gekennzeichnet, daß der Luftinhalt des Arbeitszylinders vorkomprimiert, am Ende des Kompressionshubes durch den Kanal in den Hilfszylinder übergeschoben, dort auf einen mindestens der Verbrennungstemperatur entsprechenden Druck komprimiert, darauf in den Kanal eingelassen wird, wo diese hochkomprimierte Luft beim Vorbeiströmen an einer Düse den Brennstoff zündet und schließlich erst nach teilweiser Verbrennung und entsprechender Drucksteigerung in den Arbeitszylinder eingelassen wird, in dem zuvor andere Luft angesaugt und vorkomprimiertworden ist, worauf die vollständige Verbrennung und Expansion im Arbeitszylinder stattfindet. .
  2. 2. Einspritzbrennkraftmaschine zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i mit einem Arbeitszylinder, einem Hilfszylinder und einem die Zylinder verbindenden, eine Einspritzdüse enthaltenden abschließbaren Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitszylinder ein selbsttätiges Lufteinlaßventil, zwischenArbeitszylinder und Kanal ein gesteuertes Drosselorgan, z. B. Ventil, im Hilfszylinder ein Steuerzylinder mit Ein- und Auslaßöffnungen für den Kanal und in dem Steuerzylinder ein gegenläufig bewegter Hilfskolben vorgesehen sind, wobei das Steuerzylinder und Hilfskolben antreibendeKurbelgetriebe mit demKurbeltrieli des Arbeitszylinders im übersetzungsverhältnis 2 : i gekuppelt ist.
DESCH101605D 1933-07-02 1933-07-02 Arbeitsverfahren fuer Einspritzbrennkraftmaschinen Expired DE670324C (de)

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