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Ladeverfahren für Explosionskraftmaschinen. Die Erfindung bezieht
sich auf ein neues Ladeverfahren für Explosionskraftmaschinen und hat den Vorteil,
die zur Verwendung kommenden Kraftstoffe besser als bisher auszunutzen bzw. schwerverdampfende
Kraftstoffe während .des Arbeitsprozesses innerhalb der Zylinder umzulagern. Zu
diesem Zweck wird die während des Arbeitstaktes an die Zylinderwandungen abgegebene
Wärme dazu benutzt, rückwirkend diese Wärme an die Zylinderladung abzugeben, um
einesteils das Gemisch durch Zuführung von Wärme innerhalb des Zylinders restlos
zu verdampfen, andernteils wird bei diesem Vorgang Wärme aus den Zylindern entzogen,
also eine Kühlung dadurch erreicht.
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Nach der Erfindung wird das in die Zylinder beförderte Kraftstoffluftgemisch
zunächst einmal komprimiert, um dann wieder im Zylinder zu expandieren, um zum zweiten
Male komprimiert zu werden. Bei dem normalen Arbeitsverfahren im Zwei- und Viertakt
wird das Gemisch nach dem ersten Kompressionstakt entzündet. In der kurzen Zeit,
während einer halben Kurbelumdrehung, kann das Gemisch nicht restlos verdampfen.
Wegen ungenügender Verbrennung gehen deshalb erfahrungsgemäß etwa 30 Prozent
vomEnergiewert
der Kraftstoffe im Auspuff verloren. Gemäß dieser
Erfindung entzündet sich das Kraftstoffgemisch erst, nachdem dasselbe mindestens
während dreier halben Kurbelumdrehungen Wärme aus den Zylinderwandungen aufnehmen
konnte. Die Verdampfungs-7eit im Zylinder ist hierbei um das Dreifache länger als
beim bekannten Zwei- und Viertaktarbeitsverfahren. Sehr schwer verdampfliche Kohlenwasserstoffe,
z. B. Stein- und Braunkohlenteeröle, Rohnaphtha usw. können in Explosionsmaschinen
erst dann wirtschaftlich ausgenutzt werden, wenn dieselben zuvor restlos verdampft
sind. Nach der Erfindung geschieht dieses während des Arbeitsprozesses innerhalb
,der Zylinder unter nutzbringender Anwendung der Wärme, welche im Arbeitstakt an
die Zylinderwandungen abgegeben wurde.
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Bei der nach dieser Erfindung gebauten Versuchsmaschine zeigten die
aufgenommenen Diagramme nach Erreichung der normalen Betriebstemperatur, daß die
im dritten Arbeitstakt aufgenommenen Expansionsdrücke höher sind wie die voraufgegangenen
Kompressionsdrücke. Daraus ist zu ersehen, daß das Gemisch durch zusätzliche, von
den Zylinderwandungen abgeleitete Wärme eine höhere Spannung annimmt, so daß zwischen.
dem Saugtakt und dem Explosionsar(beitstakt ein sog. Heißluftarbeitstakt eingefügt
ist. Um diesen Heißluftarbeitstakt vorteilhaft auszunutzen, wird mit Erfolg der
Zylinder zum Teil mit einer wärmeisolierenden ?Tasse umwickelt, um eine Abkühlung
nach außen möglichst zu verhindern. Viele Kraftstoffe machen es infolge ihrer chemischen
Zusammensetzung zur Bedingung, daß nach diesem Arbeitsverfahren @dlieselben nur
zusammen mit Wasserdampf in .die Zylinder eingeleitet werden dürfen, um Frühzündungen
zu vermeiden. Wasserdampf wirkt nicht allein innenkühlend, sondern die Zersetzung
der Kraftstoffe erfolgt unter .dem Einfluß von Wasserdampf bedeutend schneller.
Nach diesem Arbeitsverfahren wird deshalb auch ein höherer Nutzeffekt vom Energiewert
der Kraftstoffe erreicht.
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Als einfachste konstruktive Ausführung gilt die Kolbenmaschine bekannter
Bauart. Um dieses vorbeschriebene Arbeitsverfahren zu erreichen, wird die Maschine
derart gesteuert, daß der Kraftstoff mehrere halbe Kurbelumdrehungen im Zylinder
verbleibt und darin abwechselnd komprimiert und expandiert, bevor er entzündet wird.
Bei größeren Zylinderabmessungen kann derselbe rauch teilweise wassergekühlt sein,
um übergroße Wärmespannungen des Materials zu verhüten; kleinere Maschinengattungen
kommen jedoch mit der Innenkühlung durch das Kraftgas aus. Da sich die Kompressionsdrücke
durch die zugeführte Wärme derart erhöhen, daß sich das Gasgernisch infolge dieser
hohen Drücke von selbst entzündet, so ist gemäß diesem Arbeitsverfahren die Möglichkeit
gegeben, Vergasermaschinen herzustellen, bei welchen sich das Gemisch im Zylinder,
ohne äußeren Einfluß, von selbst entzündet, ähnlich wie beim Glühkopf- oder Dieselmotor.
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Abb. i zeigt das charakteristische Diagramm der höheren Expansionsdrücke.
Die Gerade a ist die sogenannte Nullinie, b zeigt den Kompressionsdruck und c den
Expansionsdruck im Zylinder an. Der zwischen b und c liegende gestrichelte Raum
bedeutet mechanische Arbeit, welche durch Entziehen von Wärme aus den Zylinderwandungen
abgeleitet wird.
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Dadurch, daß das Kraftgasgemisch währenddreier oder mehr halben Kurbelumdrehungen
im Zylinder verdampft und Wärme aufnimmt, wird die Entflammbarkeit günstiger, und
kann dieselbe bei ausgedehnter Wärmezufuhr bis zur Selbstzündung getrieben werden.
Motortechnisch einfach wird das Arbeitsverfahren im Sechstakt anzuwenden sein, jedoch
ist eine weitere Ausdehnung auf noch mehrere Takte dem Vergasungsvorgang nicht hinderlich.
Im Sechstakt wird das Gemisch im ersten Takt angesaugt, im zweiten Takt komprimiert,
im dritten Takt expandiert -dasselbe wieder, um- im vierten Takt wieder zu komprimieren,
im fünften Takt verbrennt das Gemisch und leistet Arbeit, und im sechsten Takt werden
die verbrannten Gase in bekannter Weise aus dem Zylinder getrieben. Eine sechszylindrige,
nach diesem Verfahren arbeitende Maschine hat den Vorteil, daß die Zündfolge der
Zylinder i, a, 3, d., 5, 6 sein kann. Demgemäß entsteht in der gezeichneten Vergaserleitung
keine Gasumkehr, wie ebenfalls im A-uslaßrohr der ausströmende Gasstrom durch die
Saugwirkung der ausströmenden Gase des vorher zündenden Zylinders abgesaugt wird.