DE314788C - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbundverbrennungskraftmaschinen, bei welchen der Hochdruckkolben als Schieber für .den Niederdruckzylinder wirkt, indem er sowohl die Einströmung wie die Ausströmung für diesen Zylinder steuert, und bei welchen der Niederdruckzylinder auf seiner vorderen Seite als Frischluftpumpe zwecks Spülung des Hochdruckzylinders arbeitet. Bei diesen Maschinen werden nach erfolgter Expansion die beiden Zylinderräume des Niederdruckzylinders durch den Hochdruckzylinder hindurch miteinander in Verbindung gesetzt. Verbrennungskraftmaschinen dieser Art sind schon bekannt. Die Erfindung bezweckt den Wirkungsgrad derartiger Maschinen zu erhöhen, und zwar ohne allzu große Zylinderabmessungen zu verwenden. Dieses wird dadurch erreicht, daß im Niederdruckzylinder

während des letzten Teiles des Rückgangshubes die Gase soweit verdichtet werden, daß bei \⁷erbindung beider Zylinder der Druck im Niederdruckzylinder dem Druck im Hochdruckzylinder gleich oder annähernd gleich

ist. Hierdurch wird ein plötzlicher Druckabfall und ein entsprechender Arbeitsverlust während der Expansion verhindert. Um eine möglichst große Leistung zu erhalten, muß die darauffolgende Expansion bis zum atmosphärischen Druck getrieben werden, was aber bei bekannten Ausführungen von Verbrennungskraftmaschinen verhältnismäßig große Zylinderabmessungen voransetzt. Gemäß der Erfindung werden die Gase im Niederdruckzylinder dadurch vollständig ausgenutzt, daß der Arbeitsraum des Niederdruckzylinders nach erfolgter Expansion in beiden Zylindern und vor dem Auspuffen durch den rückgehenden Hochdruckkolben vollständig abgeschlossen wird, wobei eine zweite Expansion im Niederdruckzylinder herbeigeführt wird. Die Anordnung einer derartigen zusätzlichen Expansion durch Absperrung der Verbindung zwischen den Zylindern ist zwar . an sich bekannt, aber in den bisherigen Ausführungen war sie mit einem Kraftverlust verbunden, indem ein Unterdruck im Nieder₇ druckzylinder erzeugt wurde. Dies wird ge- _s;. maß der Erfindung dadurch beseitigt, daß die Spülung unter einem Überdruck erfolgt, der so groß ist, daß ein Überdruck während der Schlußexpansion gesichert wird.

Wesentlich für die Erfindung ist somit die Kompression der Gase im Niederdruckzylinder bis auf den Druck des Hochdruckzylinders im Augenblicke der Öffnung der Verbindung' zwischen beiden Zylindern in Verbindung mit der weiteren Expansion im Nieder- ■ druckzylinder und der Aufrechterhaltung eines Überdruckes während der Spülung zwecks Erhaltung einer effektiven Arbeit aus dem Niederdruckzylinder während der Schlußexpansion.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung ver-'

anschaulicht, und zwar zeigen Fig. i, 2 und 3 drei verschiedene gegenseitige Lagen der Kolben einer Ausführungsform und Fig. 4, 5 und 6 eine andere Ausführungsform..
Der Deutlichkeit halber sind sämtliche Teile auf der Zeichnung in derselben Ebene angeordnet, obwohl tatsächlich die Ausführung eine andere ist.
■ α bezeichnet den Hochdruckzylinder, b den Hochdruckkolben, c den Niederdruckzylinder und d den Niederdruckkolben, e bezeichnet das Drucklufteinlaßventil des Hochdruckzylinders, / ein Einlaßventil für Frischluft zum Pumpenraum unter dem Niederdruckkolben und g das Druckventil des Pumpenraumes. h bezeichnet einen Kanal, der die beiden Ventile e und g miteinander verbindet. ; i bezeichnet ein Einlaßventil für Brennstoff oder' Brennstoff und Luft. j

Durch eine · vom Hochdruckkolben gesteuerte öffnung k wird der Niederdruckzylinder teils mit dem Hochdruckzylinder oberhalb des Kolbens b, teils mit dem Auspuff m durch eine ringförmige Aussparung I des Hochdruckkolbens in Verbindung gesetzt.

Zur Erreichung eines ■ günstigen Wirkungsgrades ist es zweckmäßig, die Kurbeln für beide Kolben so zueinander zu versetzen, daß der Hohdruckkolben einen mehr als 90⁰ . oder weniger als i8o° entsprechenden Weg zurückgelegt hat, ehe der Niederdrückkolben seinen Arbeitshub beginnt. Wenn die Kolben in üblicher Weise auf je eine Kurbel wirken, soll demnach der AVinkel zwischen den Kurbeln größer als 90⁰ und weniger als i8o°, zweckmäßig iio°, sein.

Die Wirkungsweise der Maschine ist die folgende. Bei der Stellung der PIg. 1 beginnt der Hochdruckkolben b seinen Krafthub, während der dem Hochdruckkolben & um iio° nacheilende Niederdruckkolben d sich nach 'aufwärts bewegt, wobei der Nie- ! derdruckz)'linder mit dem Auspuff m durch den Kanal k und durch die Kolbenaussparung I in Verbindung steht. Bei seiner Abwärtsbewegung sperrt der Hochdruckkolben die Verbindung zwischen dem Nieder- ;, druckzylinder und dem Auspuffkanal in in der in Fig. 2 dargestellten Lage ab, so daß darauf eine Kompression der im Niederdruckzylinder noch verbliebenen Gase ein- ; tritt. Während der folgenden Abwärtsbewegung des Hochdruckkolbens und Auf- | wärtsbewegung des Niederdruckkolbens steigt der Druck im Niederdruckzylinder, bis er dieselbe oder annähernd dieselbe Höhe

, wie im Hochdruckzylinder erreicht hat.

Wenn der Kolben sich in der in Fig. 3 dargestellten Lage befindet, beginnt der Hochdruckkolben b die öffnung k freizugeben, so daß die Expansion der Gase in beiden Zylindern erfolgen kann. Der niedergehende Niederdruckkolben bewirkt dabei gleichzeitig eine Kompression der Spülluft in seinem vorderen .Pumpenraum und im Kanal h. Während des letzten Teiles des Abwärtshubes des Niederdruckkolbens, wenn der Hochdruckkolben schon seine Bewegungsrichtung geändert hat und sich aufwärts be- wegt, ist die Expansion in den ■ Zylindern und die Kompression der Spülluft so weit getrieben, daß Spülluft unter einem gewissen Überdruck durch das Ventil e eingepreßt wird, wobei die Gase durch die Sp.ülluft aus dem Hochdruckzylinder in den Niederdruckzylinder getrieben werden. Trotzdem der Hochdruckkolben b sich aufwärts bewegt, wird die Expansion der Gase fortgesetzt, da der Niederdruckkolben d, der größer ist als der Hochdruckkolben, sich abwärts bewegt, und da die Geschwindigkeit des letzteren in diesem Augenblicke beträchtlich höher ist und demzufolge die Raumvergrößerung im Niederdruckzylinder um ein mehrfaches größer ist als die Raumverminderung im Hochdruckzylinder.

Während der fortgesetzten Aüfwärtsbewegung des Hochdruckkolbens b wird die Spülung fortgesetzt, bis dieser Kolben die Öffnung Ic schließt, wobei der Niederdruckkolben d immer noch im Niedergang begriffen ist. Dann wird der Niederdruckzylinder durch den aufwärtsgehenden Hochdruckkolben vollständig abgeschlossen und demzufolge tritt nun eine zweite Expansion der Gase im Niedetdruckzylinder ein, indem der Niederdruckkolben sich fortwährend abwärts bewegt, wobei die Gase bis nahe zum atmosphärischen Druck expandieren. Der Niederdruckkolben erreicht seine) untere Endlage erst dann, wenn der hochgehende Kolben b mit seiner unteren Fläche den Kanal k wieder aufdeckt. Dieses erfolgt, wenn die Kurbel des Kolbens b sich um 110° aus ihrer unteren ■ Totlage gedreht hat. Nun werden. die Gase aus dem Niederdruckzylinder durch die Kanäle k, I, m nach außen geschoben, bis der niedergehende Hochdruckkolben, bei dessen oberer Totlage die Zündurig im Hochdruckzylinder erfolgt, nach seiner Umkehr den Kanal k zu schließen be- ; ginnt. Hierauf wiederholen sich die Arbeitsvorgänge.

j Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 4. bis 6 sind die Ventile/ und g im oberen Teile des Niederdruckzylinders und die öffnung k im unteren Teile desselben vorge-] sehen..Die Wirkungsweise ist dieselbe wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3, nur 120· mit dem Unterschiede, daß der obere Teil des Niederdruckzylinders die Pumpe und sein

unterer Teil den Expansionsraum bildet. Außerdem ist die gegenseitige Bewegung der Kolben eine andere, da bei dieser Ausführungsform der Niederdruckkolben dem Hoch-5. druckkolben voreilt und nicht nacheilt wie bei der Maschine der Fig. ι bis 3·. Wenn bei der Maschine der Fig. 1 bis 3' die Hochdruckkurbel der Niederdruckkurbel um iio° vorangeht, geht die .Hochdruckkurbel bei der

ίο Maschine der Fig. 4 bis 6 der Niederdruckkurbel um 290⁰ voran oder in anderer Weise ausgedrückt, um 70° hinter derselben.

Die Vorteile der Ausführungsform gemäß Fig. 4 bis 6 sind teils darin zu sehen, daß der

Kanal h beträchtlich kürzer als bei der Aus-. führungsform gemäß Fig. 1 bis 3 wird, teils darin, daß die Ventile / und g besser zugänglich werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Arbeitsverfahren bei Verbundverbrennungskraftmaschinen, bei welcher der Hochdruckkolben als Schieber für den Niederdruckzylinder wirkt und sowohl die Einströmung wie die "Ausströmung der Gase steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die im Niederdruckzylinder während des letzten Teiles dessen Rückganghubes und während des ersten Teiles des Krafthubes des Hochdruckkolbens erfolgende Kompression so weit getrieben wird, daß bei Verbindung der.beiden Zylinderräume der Druck im Niederdruckzylinder gleich ist dem Druck im Hochdruckzylinder, und daß nach erfolgter Expansion in beiden Zylinderräumen Spülluft in den Hochdruckzylinder eingeführt wird, und zwar unter Aufrechterhaltung eines kleinen' Überdruckes in beiden Zylindern, worauf der Druckraum des Niederdruckzylinders zuerst durch den rückkehrenden Hochdruckkolben vollständig abgeschlossen und dann mit dem Auspuffkanal in Verbindung gesetzt wird, welche Verbindung so lange dauert, bis der Hochdruckkolben nach Zurücklegen eines Teiles seines Krafthubes den * Druckraum des Niederdruckzylinders wieder vollständig abschließt, wobei die Kompression im Niederdruckzylinder beginnt und die Vorgänge sich wiederholen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.