DE125142C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES PATENTAMT.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren für Petroleumkraftaiaschinen, welches darin besteht, dafs bei geringerer Belastung der Maschinen durch Verminderung der Ladung von stets gleichem Gehalte der Gang der Maschine geregelt wird. Zu diesem Zweck wird nach Ausstofsen der verbrannten Rückstände ein Theil der im Cylinder befindlichen reinen Luft der jeweiligen Arbeitsleistung . entsprechend ausgestofsen. Der übrige Theil der Luft wird unter Einspritzen von Brennstoff in bestimmtem Verhältnifs zu der im Cylinder gelassenen Luft verdichtet. Auf diese Weise wird ein Gemisch von stets gleichem Gehalte gebildet.

Die Maschine \vird somit durch Ladungen verschiedener Menge, aber stets" gleichem Gehalte geregelt.

Dies Verfahren ist sowohl bei Zweitakt- als auch Viertaktmaschinen anwendbar.

Auf der Zeichnung ist eine nach diesem Verfahren', arbeitende Zweitaktmaschine dargestellt.

An jeder Seite der Explosionskammer 24 schliefst sich je ein Cylinder 1 an, deren Kolben 2 sich stets in entgegengesetzter Richtung bewegen. Die Triebwelle 3 ist unterhalb der Maschine gelagert und durch Stangen 4 und Scheiben 5 mit den Kurbelwellen 6 verbunden. Die Verlängerung und Erweiterung 8 des einen Arbeitscylinders 1 bildet eine Pumpe, in welcher der ringförmige Ansatz 9 des Kolbens 2 sich bewegt. Der mittlere Theil der Cylinder ist in Fig./3 durch einen Schnitt nach a-b in Fig. 1 in etwas vergröfsertem Maisstabe dargestellt. Die Explosionskammer 24 steht mit einem Luftauslafsventil 20 (vergl. Fig. 1) in Verbindung. Die Umhüllung. 45 des Arbeitscylinders 1 steht durch Oeffnungen 46 mit der freien Luft und durch Ventil 10 (Fig. ι und la) mit der Pumpe 8 in Verbindung, welch' letztere während des Vorganges des Kolbens die erhitzte Luft aus der Umhüllung 45 saugt, so dais die Cylinderwandungen abgekühlt werden.

Die. Pumpe 8 drückt beim Rückgange des Kolbens 9 die durch Ventil 10 angesaugte Luft durch das Rohr 11 und Ventil 12 in den Arbeitscylinder 1 behufs Ausspülens des verbrannten Gases und Bildung der neuen Ladung, bis der Kolben 9 das Ventil des Rohres 11 überschritten hat und dann die Luft bis zum ,.Todtpunkte vermittelst des Rohres 13 und Ventils 14 in den Sammelraum 30 drängt, der die Preisluft zur Einführung des Brennstoffes in die Explosionskammer liefert. Der Kolben 9 überschreitet die Oeffnung 11 in demselben Augenblick, in dem der Kolben 2 das Auslafsventil 15 abschlieist, so dais nach Ab- . schluis des Auslaisventils 15 keine Luft mehr in den Cylinder gedrückt wird.

Das Ventil 12 öffnet sich unter dem Drucke der beim Rückgange des Kolbens 9 durch Kanal 11 gepreisten Luft. Sobald der Kolben 9 den Kanal 11 überschritten hat, wird die dann noch in der Pumpe 8 befindliche Luft zusammengepreist, bis sie die im Behälter 30 herrschende Pressung übersteigt, das Ventil 14 öffnet und den Behälter 30 speist.

Das Luftauslafsventil 20, welches dazu dient, die Luftmenge des Cylinders auf das Volumen zu vermindern, welches der verlangten Arbeits-

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leistung entspricht, wird durch das Excenter 2i unter dem Einflüsse des Reglers gesteuert (vergl. Fig. 3). Das Excenter 21 (Fig. 2 und 3) ist in der Längsrichtung auf der Steuerwelle 17 verschiebbar angeordnet und mit Daumen 1, 2, 3, 4 von verschiedener Länge versehen. Bei normalem Gange der Maschine beeinflufst der kürzeste Daumen 1 den Hebel 23 des Ventils 20 und dasselbe bleibt so lange offen, bis die 'Luftmenge im Cylinder der stärksten Belastung angemessen vermin dert worden ist. ' Bei schwächerer Belastung und zunehmender Geschwindigkeit wirkt der längere Daumen 2 auf den Hebel 23, so dafs das Ventil 20 länger offen bleibt, und bei anhaltender wachsender Geschwindigkeit steuert der längste der Daumen den Hebel 23 und bleibt das Ventil 20 so lange offen,· bis der Kolben nahe an seinen hinteren Todtpunkt gekommen ist, also fast keine Verdichtung von Luft stattfindet. Sobald die Geschwindigkeit der Maschine abnimmt, wird das Ventil 20 wieder durch einen der kürzeren Daumen gesteuert, bis nach Erzielung des normalen Ganges der kürzeste Daumen 1 wieder den Hebel 23 beeinfiuist.

Die Pumpe 34 (Fig. 2, 3 und 4) saugt den Brennstoff aus einem Behälter 35 mit unveränderlichem Flüssigkeitsstande und spritzt ihn in eine Aussparung 36 des Kanal es 33, worauf der Brennstoff durch Preisluft in die Explosionskammer 24 eingeblasen wird. Um dieses auszuführen, wird das Pumpengehäuse 34 durch ein auf der Steuerwelle 17 angeordnetes . Excenter 37 (Fig. 4) mittels Hebels 38 und Feder regelmäfsig auf- und abbewegt. Das Pumpengehäuse 34 nimmt bei dieser Bewegung den Kolben 39 mit. Die Länge der Kolbenwege wird durch zwei Anschläge begrenzt, wovon der eine fest, der andere dagegen durch den Regler verstellt werden kann. Der feste Anschlag" 40 begrenzt den aufwärts gellenden Kolbenhub, welcher immer gleich grofs ist, und der verstellbare Anschlag, welcher den Hub abwärts begrenzt, besteht aus einem Gleitstück 41 mit Absätzen I, 2, 3, 4 von verschiedener Höhe.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Wenn die Pumpe abwärts geht und die Oeffnung 42 des Pumpengehäuses 34 in die Flüssigkeit des Behälters 35 taucht, so wird der Kolben durch den Anschlag 43, .der sich auf eine der Absatzflächen des Gleitstückes 41 legt, gehemmt, und indem das PumpengehäUse fortfährt, sich hinunterzube wegen, bildet sich zwischen dem Boden des Gehäuses 34 und dem Kolben ein leerer Raum, . der sich mit Brennstoff anfüllt. Das Pumpengehäuse 34 geht hierauf wieder aufwärts sammt dem Kolben, welcher bezüglich des Gehäuses seihe Stellung so lange beibehält, bis seine Kolbenstange 44 den festen Anschlag 40 berührt. Von diesem Augenblick an nähert sich der Boden des Pumpengehäuses dem Kolben und der flüssige Brennstoff wird in die Aussparung 36 eingespritzt. Die verschiedenen Höhen der Absatzflächen des Gleitstückes 41 bestimmen demnach die Menge des einzuspritzenden Brennstoffes.

Die Preisluft im Sammelraum 30 (Fig. 2 und 5) steht unter höherem Druck, als der höchste Druck der Luft im Cylinder ist. Die verdichtete Luft dringt in das Rohr 33 und Aussparung 36, wenn der Daumen 31 das Ventil 32 öffnet; gleichzeitig wird der Sammelraum 30 gespeist durch die- Pumpenvprrichtnrig 8, da der Kolben 9 sich seinem hinteren Todtpunkte nähert. Die Prefsluft Avird durch das,Rohr 13 und das selbsttätige Ventil 14 in den Raum 30 eingetrieben. Der Raum 30 ist mit einem Sicherheitsventil versehen, welches die Spannung der Luft regelt. Die Preisluftmenge, welche den Brennstoff in den Cylinder einführt, ist für jede Ladung, ob klein oder grofs, stets gleich und wird durch dieselbe die Verdichtung in der ■ Explosionskammer erhöht.

Die Wirkung der Maschine ist folgende:
Nach Entzündung des Gemisches werden die Kolben 2 nach aufsen getrieben. Sobald die Oeffnungen 18 freigelegt werden, strömen die verbrannten Gase aus. Beim Rückgange des Kolbens liefert die Pumpe 8, bis ihr Kolben den Kanal 11 überschritten hat, die nöthige Luft zum Ausblasen des Cylinders und für die neue Ladung. Nach Ueberschreitung der Oeffnungen 18 beim Rückgange der Kolben werden die noch etwa im Cylinder befindlichen Verbrennungsrückstände durch das vom Daumen 16 gesteuerte Ventil 15 ausgestofsen, und wenn der Kolben dasselbe überschritten hat, wird von der dann im Cylinder befindlichen reinen Luft so viel durch Ventil 20 ausgestofsen, bis dieselbe auf die der verlangten Arbeitsleistung entsprechende Menge vermindert ist. Dann schliefst sich das Ventil 20 und die Verdichtung beginnt; die Pumpe befördert die der Ladung entsprechende Brennstoffmenge in die Aussparung 36 und die Preisluft führt den Brennstoff mit sich durch die Zerstäuber 22 in die Explosionskammer 24, wo sich letztere mit der verdichteten Luft mischt und ein stark verdichtetes Gemisch bildet, welches dann entzündet wird und die Kolben wieder arbeit verrichtend vorwärts treibt.
j Der Brennstoff kann auch direct von der kleinen Pumpe im geeigneten Augenblick in die verdichtete Luft der Explosionskammer eingespritzt werden, desgl. auch stofsweise und so lange, bis nach Entzündung der Gase der Druck der brennenden Gase den Druck, der die Einspritzung bewirkt, übersteigt.)

Um den Brennstoff stets im bestimmten Verhältnisse zur Menge der zur Verdichtung kommenden Luft einzuführen, sind die verschiedenen Längen der Daumen des Excenters 21 und die verschiedenen Höhen der Stufen des Gleitstückes 41 derart abgemessen, dafs, wenn der kürzeste Daumen 1 das Ventil 20 steuert, so regelt der höchste Absatz 1 des Gleitstückes 4.1 den Zuflufs des Brennstoffes. Hierdurch wird die für die stärkste Belastung der Maschine passende Ladung gebildet. Wenn infolge zunehmender Geschwindigkeit der Regler das Excenter 21 so verschiebt, dafs der längere Daumen 2 das Ventil 20 steuert, also weniger Luft im Cylinder verbleibt,, so wird gleichzeitig durch die in Verbindung mit dem Excenter 21 stehende Zugstange 25 das Gleitstück 41 so- verschoben, dafs sich dessen niedriger Absatz 2 unter den Anschlag 43 der Pumpe stellt, und diese so viel weniger Brennstoff einsaugt, als die geringere im Cylinder verbleibende Luftmenge erfordert, um ein Gemisch von demselben Gehalte zu bilden. Dasselbe findet bei den Daumen und Absätzen 3 und 4 statt.

Dieses Verfahren ist auch bei Viertaktmaschinen anwendbar, wenn den gewöhnlichen Organen einer solchen Maschine die beiden Ventile 15, 20 mit zweckentsprechenden Regelungsvorrichtungen hinzugefügt werden und der Verdichtungsraum sehr klein gehalten wird. Die Oeffnungen 18 vor dem vorderen Todtpunkt, sowie auch die Pumpvorrichtungen zum Ausblasen des Cylinders und Einspritzen von frischer "Luft zur Bildung der neuen Ladung sind bei einer Viertaktmaschine nicht erforderlich. Die Wirkungsweise einer solchen Viertaktmaschine ist folgende: Nach Entzündung des Gemisches werden die Kolben arbeitverrichtend nach vorn getrieben; beim Rückgange der Kolben werden die verbrannten Gase durch die Auslafsventile ausgestofsen, beim Vorgehen des Kolbens saugt derselbe reine Luft ein und führt die Menge verbrannter Gase mit sich, die in der Explosionskammer zurückblieben. Diese Gase werden dann beim Rückgange des Kolbens, nachdem das Auspuffventil geschlossen ist, durch das besondere^ zu diesem Zweck dienende Ventil 15 ausgestofsen, so dafs, wenn der Kolben dieses Ventil überschreitet, sich nur reine Luft in dem Cylinder befindet. Letztere wird dann auch theilweise durch Ventil 20 ausgestofsen, um sie auf die Menge zu vermindern, welche nach ' Einspritzung des Brennstoffes eine Ladung bildet, die der verlangten Arbeit angemessen ist. Das Ventil 15 ist sowohl bei Viertakt, als auch bei Zweitaktmaschinen so auf der Wandung des Cylinders angebracht, dafs der Kolben beim Rückgange dasselbe überschritten hat, wenn noch die genügende Luft zur Bildung einer neuen Ladung für die stärkste Kraftentwickelung der Maschine im Cylinder vorhanden ist.

Bei Zweitaktmaschinen werden auch die Oeffnungen vor dem vorderen Todtpunkte, sowie eine Pumpvorrichtung zum Ausblasen des Cylinders überflüssig, wenn das Ventil 20 so lange offen bleibt, bis sich eine Ladung für die stärkste Belastung bildet, bei welcher die Gase, bevor der Kolben seinen vorderen Todtpunkt erreicht, expandiren und eine gewisse Leere im Cylinder erzeugen, wodurch frische Luft eingesogen wird. Diese wird dann beim Rückgange des Kolbens nach Ausstofsung der verbrannten Gase durch Ventil 15 vermittelst Ventil 20 wieder auf die Menge vermindert, welche nach Einspritzen von Brennstoff die passende Ladung giebt. Ferner kann eine solche Maschine so eingerichtet sein, dafs beim Rückgange des Kolbens der Druck der Atmosphäre zur Kraftentwickelung der Maschine beiträgt. Zu diesem Zweck werden die verschiedenen Ein- und Auslafsventile so gesteuert, dafs sie sich nicht sofort beim Rückgange des Kolbens öffnen, und ferner wird die Ladung für die stärkste Belastung der Maschine so bemessen, dafs die Ausdehnung der Gase eine gewisse Leere im Cylinder bildet, bevor der Kolben seinen vorderen Todtpunkt erreicht. Infolge dessen wird ■ durch die lebendige Kraft des Schwungrades der Todtpunkt überschritten und beim Kolbenrückgange wirkt der atmosphärische Druck arbeitverrichtend auf den ■ Kolben, bis letzerer sich dem Ventil 15 nähert. Dann werden die verschiedenen Ventile geöffnet, Prefsluft dringt in den Cylinder und schiebt die verbrannten Gase gegen den Kolben, der dieselben dann durch Ventil 15 ausstöfst. Nachdem endlich beim ferneren Rückgange des Kolbens das Ventil 1.5 überschritten ist, wird der Ueberschufs der im Cylinder befindlichen Luft durch Ventil 20 ausgestofsen und dann durch Einspritzen von Brennstoff die neue Ladung gebildet.

Die Menge der Prefsluft, welche zur Einführung des Brennstoffes dient, ist stets dieselbe und genügt, um mit der Luft, die sich im Verdichtungsraume befindet, eine Ladung zu bilden, die stark genug ist, das Schwungrad anzutreiben. Das Anlassen der Maschine ist daher sehr leicht und bedarf, keiner besonderen Vorrichtung. ' Es genügt vielmehr, das Excenter so zu stellen, dafs das Ventil 20 so lange offen bleibt, bis der Kolben ziemlich an seinen hinteren Todtpunkt gekommen ist, dann das Schwungrad zu drehen und zwar mit Leichtigkeit, da fast keine Verdichtung von Luft stattfindet. Durch die Ventile dringt Luft und Brennstoff in^die Explosionskammer ein, und sowie der Kolben den hinteren Todtpunkt überschreitet, wird das Gemisch entzündet und der Kolben nach vorn getrieben.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   Regelungsverfahren für Petroleumkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dafs beim Eingang" des Kolbens von der im Cylinder befindlichen Luft; entsprechend der jeweilig verlangten Arbeitsleistung, eine gröisere oder geringere Menge ausgestofsen wird, worauf während der nun folgenden Verdichtung der Brennstoff in bestimmtem A^erhältnifs zu der im Cylinder zurückbleibenden Luft eingeführt \vird. V'
   Eine Viertaktmascliine zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dafs behufs völliger Entfernung der Verbrennungsrückstände und Reinhaltung der neuen Ladung auf der Wandung des Cylinders in der Nähe der äufseren Kolbenstellung ein besonderes Auslafsventil 15 angebracht wird.

   Hierzu i Blatt Zeichnungen.