DE750847C

DE750847C - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE750847C
Application number: DEA92857D
Authority: DE
Inventors: Alf Lysholm
Original assignee: Milo AB
Current assignee: Milo AB
Priority date: 1940-02-17
Filing date: 1941-02-07
Publication date: 1945-01-29

Description

Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere Viertaktbrennkraftma.schine, gegebenenfalls mit Verdichter zur Vorverdichtung der Luft bzw. des Brennstoff-Luft-Gemisches, derdn Zylinder vor dem Arbeitshub des Kolbens nur zum Teil mit Luft oder Brennstoff-Luft-Gernisch gefüllt wird. Man: kann in diesen Maschinen das Entspannungsverhültnis, d. h.. das Verhältnis zwischen dem Druck der Verbrennungsgase im Anfang und am Schluß eines Arbeitshubes. vergrößern, wodurch der Maschinenwirkungsgrad verbessert wird. Die Maschine kann gegebenenfalls auch mit einem Kühler zwecks Kühlung der vorverdichteten. Luft vor ihrem Eintritt in die Zylinder versehen sein.
Zur Erzielung dieser Vergrößerung des EntspannungsverhältnissA liegen zwei bekannte Vorschläge vor. Gemäß dem einen Vorschlag wird das Saugventil vor Abschluß des Saughuhes geschlossen. Während der weiteren Bewegung des Kolbens bis zu seiner unteren Totpunktlage dehnt sich das eingeschlossen, Gas aus, uin dann während des nachfolgenden Verdichtungshubes zunächst wieder auf .den Saugdruck und danach auf den endgültigen Ver:lichtungsdruck verdichtet zu «-erden. Es hat sich gezeigt, daß der voluinetrische `@'irkungsgrad im Zylinder, d. h. das Verhältnis -,wischen dem eingesaugten Luft- oder Brennstoff-Luft-Gemischvolumen und dem Hubvoluinen bei diesem Vorschlag mit steigender Maschinendrehzahl fällt, wodurch das Drehmoment der Maschine mit steigender Drehzahl abfällt, wie aus der in Fig. r der Zeichnung veranschaulichten Kurve io ersichtlich ist. Außerdem wird der voluinetrische Wirkungsgrad bei niedrigen Geschwindigkeiten zu hoch, woraus sich höherer Verdichtungsdruck und damit zusammenhängendes Klopfen ergibt. In Fig. i ist auf der X-Achse die Drehzahl und auf der Y-Achse das Drehrnoinent aufgetragen.

Der andere Vorschlag. nach dein das Saug-

ventil erst nach Abschluß des Saughubes

schließt, gibt einen guten volunietrischen

Wirkungsgrad bei höheren Drehzahlen. Da-

gegen aber wird er bei niedrigeren Drehzah-

len schlechter, «-as schlechtes Anlaufen und

(Anzugsvermögen der .Maschine zur Folge hat,

so daß die Maschine nicht vorteilhaft mit

Zahnradgetrieben u. dgl., beispielsweise in

Kraftfahrzeugen mit Reibungslcuppltiligen,

arbeiten kann. Da: Drehmoment, das eine

Maschine gemäß dein zuletzt erwähnten Vor-

schlag liefert, ändert sich mit der Drehzahl

gemäß der Kurve i i der Fig. i.

Die vorliegende Erfindun- bezweckt eine

Verbesserung der Maschinen vorgenannter Art

und ist dadurch gekennzeichnet, dar ztt dein

Zweck, eine möglichst kleine Veriinderung des

Motordrehmomentes über .einen .großen Dreh-

zahlbereich zu erzielen, die Saug- und gege-

benenfalls die Auslaßventile der Maschine

derart betätigt werden, daß neben einer all

sich bekannten Unterbrechung oder Drosse-

lung der Luftansaugung vor dem Schlufl des

Saughubes auch in all sich bekannter Weise

eine Entfernung eines Teils der eingesaugten

Luft aus dem Zylinder während des nachfol-

genden Verdichtungshubes erfolgt, wobei die

während des Verdichtungshubes eintretende

Ventilbewegung eine kleinere Dauer bzw.

Größe als die Ventilbewegung während des

Saughubes hat. Diese Ventilsteuerung kann

selbstv erständlich grundsätzlich auch bei

schiebergeregelten Brennkraftmaschinen Ver-

wendung finden.

Durch die Erfindung wird über einen für

pralctis,zhe Zwecke genügend großen Drehzahl-

bereich ein guter volunietrischer Wirkungs-

grad und ein gleichbleibendes und ausreichend

hohes '2\lotordrehinoineiit erzielt. Das Ver-

hältnis des Drehinoinentes zur Drehzahl beim

Erfindungsgegenstand ist in der Kurve 12

der Fig. i wiedergegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist

in der

dargestellt. Es zeigen

Fig. i den Verlauf des Drehinonieiites in

Abhängigkeit von der Drehzahl,

Fig. 2 und 3 eine Seitenansicht bzw. einen

Querschnitt durch eine erfindungsgemäß aus-

gebildete Viertaktbrennkraftlilaschine,

Fig..I einen Schnitt durch eine erfindtuigs-

gemäß geformte Nockenscheibe im größei-t@n

Maßstab.

Fig. 5 ein Vrntilerliebungsdiagrainin uil(_i

Fig.6 ein Diagramm, das den Druckver-

lauf in einem Arbeitszylinder während des

Saug- und Verdichterhubes darstellt.

In Fig. 2 und 3 bezeichnet 13 eine vier-

zylindrige Brennkraftmaschine und 1I seihe

Kurbelwelle, die durch Pleuelstan" en 15 mit

den Arbeitskolben 16 gelenkig verbunden ist.

Frischluft wird dem Arbeitszylinder durch

ein Ansaugrohr 17 zugeführt. Eine Brenn-

stoffleitung 18 führt von einer Pumpanlage i9

in die Zweigleitungen 2o des Ansaugrohres 17

für die' verschiedenen Zylinder. Selbstver-

ständlich kann der Brennstoff auch unmittel-

bar in die Zylinder eingespritzt werden. Die

Pumpanlage ig wird über ein Getriebe 21 von

der Kurbelwelle angetrieben. Bei der dar-

gestellten -@usfiilirtingsforin ist die Brenn-

kraftmaschine mit einem V erdicliter 2? der

Verdrängerbauart, z. h. einem Schraubenrad-

verdichter, versehen, der Frischluft durch

eine Leitung 23 ansaugt und dessen Druck-

seite über eine Leitung 24 .sowie einen Kühler

23 finit dein Arsang@rohr 17 in Verbindung

steht. Der Kühlei- 25 wird im vorliegenden

Fall mittels eitles Flügelrade2(-) luftgekühlt.

In der Druckleitung -2.I des Verdichters ist ein

Drciwegeveiltil ?; vorgesehen, an glas eine

Leitung angeschlossen ist, die auch finit der

Saugseite des Verdichters in Verbindung

stellt. Das Ventil 27 ist von außen z. B. mit-

tels eines Handhebels 29, ei'hes FußlIebels

o. d'-I. einstellbar. Das Glied 29 regelt über

die Stangen 3o auch die Brennstoffzufuhr voll

den Pumpen fit). Das Ventil 27 mit der I3in-

grhungsleitung 28, erinög1icht, daß der Ver-

dichter innerhalb eines ;-wissen niedrigen

Drehzahlbereiches `in Leerlauf arbeiten kann,

1;i11 bei höheren Drehzahlen Luft mit 1-eeigne-

tem L'herrlruck in die Zvlinrler einzuführen.

Zwischen den Zweigleitungen 20 und den

_yrbeitszvlinlern siii-1 Satigvetitile 31 vorge-.

sehen. Die im _@rbeitsz@-linder erzeugten

@Terl)rcnnungsgase werden über _@uslxßventile

3 2 und ein _@llgasrohr 33 abgleitet. Die Z'en-

tile 31, 32 werden in bekannter Weise durch

Nockenhebel3.I und Stangen 35 von j#c einer

\@:Icl:enwelle 36, 37 betätigt. dic voll rler Kur-

beIvelle angetrieben werden.

Wie Fig..I zeigt, hat die Nochens_heil>e 36

rles -@nsaugventils z«-ei locken 38 ui'rl 39.

von (1-1-1l ersterer eitle gr;i(lere Frhebung hat

tils (der letztere. Der Nocken 38 öffnet das

Alisaugventil während des _@nsatighube:, vor-

zugsweise schon etwa: vor der oberoll 1.'ot-

htilllctla#"re des Kolbens 16, vorzugsweise etwa

vorher. Falls Spülung benuizt wird. soll

der Einströniungswinkel größer sein. Der i

\ocl:ell 39 öffnet danach glasselbe Ventil wäh-

rend des Verdichtungshubs. Die Erliebungs-

bewegUngen des Ventils 31 gellen aus dein

Diagramm g-cilläß Fig. ; Hervor, in dein die

1-_@chse die Winkellage der Kurbel und die i

I--_@chse die Erhebungshöhe des Ventils ini

Langunmaß wiedergibt. Das Ventil oftnet Inn

Punkt IS vor der oberen Totpunktlage de

Kolbens, die in Fig. 5 dein Punkt .I6 ent-

#pricht und folgt dann der kurve .I7. Vor I

dein Schluß der unteren Totpunktlage ,I8 des

Kolbens hat das Vellti131 die Frischluftzu-

fuhr zum Zylinder unterbrochen. Während des nachfolgenden Verdichtungshubes, der zwischen der Kurbellage 48 und der um iSo° hiervon versetzten Kurbellage 49 erfolgt, öffnet das Ansaugventil gemäß der Kurve 5o. Das Auslaßventil42 öffnet am Schluß des Entspannungshubes und beginnt zweckmäßig am Schluß des Auslaßhubes zu schließen, so daß es während eines Teiles des Ansaughubes ganz geschlossen ist.

Der Druckverlauf im Zylinder ist im Diagramm der Fig.6 dargestellt, auf dessen Y-Achse das Zylindervolumen und auf dessen Y-Achse der Druck im Zylinder aufgetragen ist. Die Ansaugung der Frischluft bzw. der Ladung erfolgt bei praktisch gleichbleibendem, z. B. i Atm. betragendem Überdruck gemäß der Linie 4o zu dem Punkt 44 wo das Ventil 31 schließt. Die im Zylinder eingeschlossene Luft, die im Schließungsaugenblick selbst ein Volumen entsprechend etwa 8o°% des. Hubvolumens hat, dehnt sich aus bis zum Schluß des Ansaughubes bei 42, wonach eine Verdichtung stattfindet, so daß die Luft im Punkt 41 wieder praktisch denselben Druck und -dieselbe Temperatur wie während der Ansaugung hat. In dem Punkt 41 oder in der Nähe .dieses Punktes öffnet das Ansaugventil wieder unter der Einwirkung ,des Nockens 39, wodurch .ein Teil der Luft in das Ansaugrohr ao zurückgedrückt wird. Das Volumen des Rohres :2o soll größer als das zurückströmende Volumen sein, damit eine Überströmung von einem Zylinder in den anderen verhindert wird. Erst nachdem das Ansaugventil bei 43 das zweitemal geschlossen ist, erfolgt die eigentliche Verdichtung gemäß .dem Kurventeil 44, wonach die Ladung gezündet wird und der Entspannungs- oder Arbeitshub beginnt. Die Ventilbewegungen sind so bemessen, daß das Entspannungsverhältnis während des Arbeitshubes größer als 7 : i, vorzugswei.se otwa io : i wird.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann in mannigfachster Weise verwirklicht werden. Es ist in gewissen Fällen denkbar, .daß die Ausblasung oder die- sozusagen verzögerte Verdichtung der Luft (siehe der Kurventeil 41, 43,der Fig. 6) während.des_Verdichtungs= hubes durch das Auslaßventil 32 oder in .anderer Weise vollzogen wird, so daß also ein Teil des Luftinhaltes des Zylinders durch dieses entweichen kann. Dies bedeutet selbstverständlich an sich einen gewissen Verlust, der jedoch durch die verbesserte Kühlung des Ventils in hohem Grade ausgeglichen wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Brennkraftmaschine, insbesondere Viertäktbrennlzraftmaschine, gegebenenfalls mit Verdichter zur Vorverdichtung der Luft hzw. des Brennstoff-Luft-Gemisches, deren Zylinder vor dem Arbeitshub des Kolbens nur zum Teil mit Luft oder Brennstoff-Luft-Gemisch gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu ,dem Zweck, eine möglichst kleine Veränderung des Motordrehmomentes über einen großen Drehzahlbereich zu erzielen, -die Saug- und gegebenenfalls die Auslaßventile der Maschine derart betätigt werden, daß neben einer an sich bekannten Unterbrechung oder Drosselung der Luftansaugung vor dem Schluß des Saughubes auch in an sich bekannter Weise eine Entfernung eines Teils der eingesaugten Luft aus dem Zylinder während des nachfolgenden Verdichtungshubes erfolgt, wobei die während des Verdichtungshubes eintretende Ventilbewegung eine kleinere Dauer bzw. Größe als die Ventilbewegung während des Saughubes hat. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine das Saugventil betätigende Nockenscheibe zwei Nocken hat, von denen der .erste eine größere Höhe bzw. Länge als der andere hat. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift ...... Nr. 365 190; französische Patentschriften . - 611 984, 81a 976; britische Patentschrift ...... - 28,7489.