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Viertakt-Explosionsmotor mit einer seitlichen, eine Zündkerze enthaltenden
Ventiltasche Die Erfindung betrifft Neuerungen an Viertakt-Explosionsinotoren der
L-Zv@inderl:o@iftype mit seitlichem, nahe dem Zylinderboden befindlicheiii Ventilkasten,
in dein die .Zündkerze angeordnet ist, und besteht in Ausgestaltungen, die eine
heftige Turbulenz ini Ventilkasten knapp vor Zündung sichern, die Verbrennung beschleunigen
und die Detonation vermindern.
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Zu diesem Behufe sperrt der Kolben mit einem bezüglich seiner Scheitelform
dein Zylinderkopf sich anpassenden Fortsatz den seitlichen Durchgang zwischen dem
Zylinder und dein Ventilkasten beinahe vollständig, nicht aber gänzlich ab, so daß
die Geschwindigkeit der aus dein Ventilkasten in den Zylinder strömenden Gase erhöht
wird, wodurch im Ventilkasten eine heftige Turbulenz knapp vor Zündung erzeugt und
die Zündung in der zwischen Kolbenscheitel und Zylinderboden vorhandenen zweiten
Verbrennungskaninier, zeitlich von der in der ersten Kammer - dein Ventilkasten
- erfolgenden Verbrennung v erschieden, durch Flammenübertragung, nicht aber durch
Flaninienfortpfianzung bewirkt wird.
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Es ist bereits bekannt, bei Explosionsinotoren mit zwei Teilladungen
zu arbeiten. deren eine durch einen Ziindfttnlcen und deren andere. die sich nicht
zwischen Zylinderboden und Kolbenscheitel, sondern zwischen Kolbenmantel und Zylinderniantelfläche
in einer in der letzteren vorgesehenen Aussparung befindet, durch die entflaninite
erste Teilladung g Zündet wird, also zeitlich versetzt. Die e 'iindung der
zweiten Teilladung erfolgt hierbei aber nicht durch unmittelbare Übertragung der
Flamme, sondern vielmehr durch Flammenfortpflanzung, d. h. durch Zündung der aufeinanderfolgenden
Schichten der Gasmasse, gegensätzlich zur Erfindung, bei der die Flamme unmittelbar
aus dem Ventilkisten durch den schmalen Raum zwischen Zylinderboden und Kolbenscheitel
in die zweite Verbrennungskammer schießt.
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Es ergibt sich so eine hohe Vorverdichtun-, welche eine erhöhte Leistung
zufolge hat, wie sich aus nachstellender Überlegung er@eiW 1-@ei einem Explosionsmotor,
bei dein die Wärme theoretisch bei konstantem Volumen zugeführt wird, sucht inan
das Arbeitsdiagranini dem idealen durch rasche Verbreilnting zu nähern. welche bekanntlich
durch heftiges Rühren des Gemenges, die sogenannte Turbulenz, beschleunigt wird.
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.Nun wird aber die Steigerung der Vorverdichtung durch die Erscheinung
der Detonation
bzw. der Knallverpuffung beschränkt, welche u. a.
von der Länge der-Flanimenfortpflanzung abhängt.
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Die Erfindung ermöglicht nun dadurch eine Erhöhung der Leistung der
Biotoren, daß sie r. den Grad der voluinetrischen Verdichtung und 2. die Turbulenz
zu steigern gestattet.
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Die Lösung dieser doppelten Aufgabe führt indessen zu erhöhten explosiven
Kräften, so claß die Festigkeit verschiedener Motorteile erhöht werden muß und die
in Bewegung befindlichen Teile schwerer gemacht werden müssen, wodurch aber die
Geschwindigkeit und Leistung vermindert werden.
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Matt hilft bekanntlich dein Auftauchen solcher zu großen Explosivkräfte
durch Verxendung eines gemischten Kreisprozesses ab, welcher teilweise auf Explosion
und teilweise auf innerer Verbrennung beruht und wobei sich die gesamte zugeführte
Wärine zwischen die beiden Prozeßarten verteilt.
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An der Wärmeleistung des Diagramms eines Kreisprozesses mit Explosion
wird nichts geändert, wenn die R-ärmezufülirung bei konstantem Volumen erfolgt.
Diese Leistung wird bei einem Verbrennungskreisprozeß gesteigert.
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Ist der Enddruck eines Elplosionskreisprozesses dem anfänglichen Druck
eines folgenden Verbrennungskreisprozesses gleich, so sind die aus einer zu hohen
Vorverdichtung sich ableitenden Schwierig=;eiten lithoben. Hierbei ist die Leistung
eine günstige, weil sich die bei der Explosion und bei der Verbrennung bewirkten
Teilarbeiten während des nützlichen Kolbenhubes überlagern.
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Die Erfindung ermöglicht gleichfalls den die vorerwähnten Vorteile
bietenden gemischten Kreisprozeß.
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Gemäß der Erfindung werden die Verbrennungskammern des Motors untereinander
durch einen oder mehrere Kanäle geritigei-Ouerschnitte verbunden, wobei eine Verbrennungskammer
durch den Ventilkasten gebildet wird und die andere zwischen Kolben. und Z_vlinderkopfboden
vorgesehen wird. dadurch, daß der Kolben -im oberen Teil. dein Scheitel, anschließend
an den Ventilkasten. einen 1-orsprung erhält, der finit dein entsprechend gestalteten.
d. h. abgesetzten oder. auch nicht abgesetzten Boden des Zylinderkopfes zusaninienwirkt.
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Am Ende des Verdichtungshubes sperrt dieser Vorsprung fortschreitend
und beinalte vollständig den Durchgang zwischen dein Zylinder und dein Ventilkasten
ab. was eine doppelte 'Wirkung zufolge hat, und zwar einesteils.die-Bildung der
vorerwähnten zwei Verbrennuugskaininern und andernteils ein Anwachsen der Durchtrittsgeschwindigkeit
der Gase aus dem Zvlinder in den `@Tentilkasten und eine kräftige Turbulenz ini
letzteren.
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In den beiden Verbrennungskammern erfolgt die Zündung zeitlich versetzt,
wobei die Zündung in der zweiten Kammer durch Flainnienübertragung, nicht durch
Flammenfortpflanzung, bewirkt wird.
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Die Erfindung ist auch an -Ricardo-lIotoren u. dgl. anwendbar. bei
denen die Verbrennungskaitiiner aus dem Ventilkasten und einem Teil des oberhalb
des Kolbens vorhandenen freien Raumes besteht, in welchem Falle der Kolbenvorsprung
derart geformt wird, daß er in diesen freien Raum dringt und das Spiel zwischen
Vorsprung und Zylinderkopf als Leitkanal für die aus dem Ventilkasten schießende
Flaninie -dient. Hierbei wird die zweite Verbrennungskammer zwischen Kolben und
Zylinderkopf einfach durch Erweitern des zwischen diesen beiden Teilen vorhandenen
schmalen Raumes vorgesehen.
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Die Zeichnungen zeigen einige der möglichen Ausführungsformen in Querschnitten.
Abb. r zeigt eine Ausführungsform bei einem Motor mit im Ventilkasten -nebeneinander
angeordneten Ventilen.
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Abb. a zeigt eine Ausführung bei übereinander angeordneten Ventilen,
und Abb. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung hei einem .Ricardo-Motor.
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Bei der Ausführung nach Abb. i ur@l weist der Kolben P oben und seitlich
vom Ventilkasten A einen Fortsatz C auf, der sich mit seinem Scheitel der Form des
Zylinderkopfes E anpaßt.
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Beim Verdichtungshub sperrt der Kolben fortschreitend den Querschnitt
H zwischen (lein Zylinder F und dem Ventilkasten A und trennt am Hubende, d. h.
beim Anlangen in die obere Totpunktlage, die Gasmasse in zwei Ladungen, die sich
in den I,7-ainmern A und ß vorfinden.
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Die fortschreitende Absperrung des Querschnitts - H bewirkt einen
beschleunigten Durchtritt der aus dein Zylinder F in den Ventilkasten getriebenen
Gase, wodurch eine heftige Turbulenz und in der Folge eine rasche Verbrennung erzielt
werden.
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Die entzündeten Gase, die mit großer Geschwindigkeit unl den Vorsprung
bzw. Fortsatz C geschleudert werden, bewirken in der Kammer B die "Zündung, die
also durch Flainnienwauderung (Flaninientratisport) bewirkt wird. Von der ILaninier-I3
aus erfolgen die hlainnienfortpflanzung und die Detonation in gleicher Weise, als
wie wenn sie durch eine unabhängige 7iinclung bewirkt wären.
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Durch entsprechende Bemessung der Kainniern A und B und durch Regelung
der Voreilttng der Zündung in der Kaininer A erhält
man ein gemischtes
Diagramm, zum Teil unter Zugrundelegung der Wärmezuführung bei konstantem Volumen
und andererseits solcher bei konstantem Druck.
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Bei einem Motor mit Zvlinderkopf nach R i c a r c1 o (Abb. 3) weist
der Kolben P, wie vorher, in seinem oberen Teil und seitlich vom Ventilkasten A
einen Vorsprung C auf, welcher in den im Zylinderkopf oberhalb des Kolbens vorgesehenen
freien Raum dringt.
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Bei 'Motoren nach Abb. I, 2 ist der Kolbenscheitel bei K flach oder
beliebig, zweckinüliig konkav, geformt, um die Turbulenz in der Kammer ß zu steigern.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 ist dieser Absatz K vom 7ylinderkopf
abgerückt, so daß sich ein freier Raum ergibt. der die Verbrennungskammer bildet.
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Die Wirkungsweise ist in allen Fällen die gleiche.
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Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf die beschriebenen
Ausführungen, da sie die mannigfaltigsten Abweichungen zuläßt. _.