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DE396477C - Steuerung fuer Explosionsmotoren - Google Patents

Steuerung fuer Explosionsmotoren

Info

Publication number
DE396477C
DE396477C DEB105830D DEB0105830D DE396477C DE 396477 C DE396477 C DE 396477C DE B105830 D DEB105830 D DE B105830D DE B0105830 D DEB0105830 D DE B0105830D DE 396477 C DE396477 C DE 396477C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
valve
cylinder
compressed air
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEB105830D
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Publication date
Priority to DEB105830D priority Critical patent/DE396477C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE396477C publication Critical patent/DE396477C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • F01L9/16Pneumatic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

  • Steuerung für Explosionsmotoren. Die Erfindung betrifft eine Steuerung für Explosionsmotoren mit freifliegendem Stufenkolben, der zur Erzeugung von Druckluft dient, welche die Ventile steuert.
  • Es ist bekannt, daß in Maschinen dieser Art keine außerhalb der Zylinder liegenden Organe mechanisch mit dem Kolben verbunden sind, und es erscheint schwierig, eine derartige brauchbare Verbindung vorzusehen, zumal die Hublänge der Kolben nicht notwendigerweise gleichbleibend ist.
  • Es sind bereits verschiedene Einrichtungen bekannt, bei welchen die Ventile von Explosionskraftmaschinen durch Druckluft geregelt werden. Die im folgenden beschriebene Erfindung bezieht sich auf eine. Einrichtung dieser Art, bei welcher die durch die Maschine selbst oder durch einen Hilfsluftkompres#-or erzeugte Druckluft benutzt wird. Sie besteht in der eigenartigen Ausbildung des Antriebs von Einlaß- und Auslaßventil.
  • Eine Ausführungsform der Einrichtung, welche den Gegenstand der Erfindung bildet, wird nachstehend beschrieben und ist in den Zeichnungen dargestellt.
  • Abb. i ist eine schaubildliche Ansicht des Motorkompressors.
  • Abb. 2 ist eine schematische Darstellung des Steuerungssystems.
  • Abb. 3 und' -l zeigen die Stellung der Organe nach Abb. 2 in den verschiedenen Phasen ihres Arbeitsganges.
  • Der in Abb. i schematisch dargestellte Motorkompressor ist wesentlich in folgender Weise eingerichtet Der Zylinder i liegt oberhalb des Pumpenzylinders 2, in dessen oberem Teil das Ansaugen und die Verdichtung der Luft stattfindet, während sein unterer Teil mit der äußeren Luft in Verbindung steht. Ein unterer Zylinder 3, der Gegendruckzylinder, steht ferner mit einem großen Behälter q. für Druckluft in Verbindung, in welchem durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Regler der gewünschte Druck aufrechterhalten wird. Die Bohrung dieses Zylinders 3 ist etwas kleiner als diejenige des Zylinders r. Der gemeinsame Kolben 5 weist daher drei verschiedene Querschnitte auf.
  • Das frische Gemisch wird unter dem Druck des Behälters 4 in den Zylinder i eingelassen, wenn der Kolben 5 sich am oberen Ende seines Hubes befindet. Dieses Gemisch drückt den Kolben 5 während des ersten Teiles seines Hubes langsam nach abwärts, infolge des Unterschiedes der Querschnitte der Zylinder i und 3. Die Explosion, welche darauf erfolgt, bewirkt das Zurückdrücken der Druckluft aus dem Zylinder 3 in den Behälter q. und gleichzeitig das Ansaugen einer Luftmenge in die Pumpe 2. Sobald der Kolben seinen Abwärtshub beendet hat, wird er durch den Druck der im Behälter q. befindlichen Druckluft nach aufwärts gedrückt. Er drückt dabei aus dem Zylinder x die verbrannten Gase in die Außenluft und drückt die in der Pumpe 2 enthaltene Luft in den Behälter q, und der Arbeitsvorgang beginnt von neuem.
  • Die Steuervorrichtung ist in Abb. 2 dargestellt. In dem erweiterten oberen Ende des Explosionszylinders x ist ein beweglicher Kranz 6 konzentrisch angeordnet, dessen Bohrung den gleichen Durchmesser hat wie der Zylinder und der mit einer Anzahl von schraubengangartig angeordneten Öffnungen 7 versehen ist. Dieser Kranz hat einen gezahnten Flansch 8, mit welchem der Ritzel g in Eingriff steht, der durch die mit gerilltem Kopf versehene Stange io angetrieben werden kann.
  • In der Wand des Zylinders i und parallel zur Achse desselben ist eine Bohrung ii vorgesehen, die als Zylinder für den Kolbenschieber i2 dient. Ein senkrechter Kanal 13 und ein. wagerechter Kanal 14 dienen dazu, irgendeine der Öffnungen 7 mit dem unteren Ende des Zylinders ii in Verbindung zu setzen, so daß durch Vermittlung des Ritzels g eine dieser Öffnungen auf den senkrechten Kanal 13 eingestellt werden kann. 15 ist das Einlaßventil.
  • Das auf ungefähr 5 Atm. komprimierte Gemisch gelangt durch eine Leitung 16 in die Kammer 17, über welcher zwei Zylinder 18 und ig von verschiedenem Durchmesser angeordnet sind, von denen der letztere durch den Deckel 2o abgeschlossen ist. Die Stange 21 des Ventiles 15 trägt zwei Differentialkolben 22 und 23, die in den Zylindern 18 und ig gleiten. Der Kolben 22 ist von größerem Querschnitt als die Scheibe des Ventiles 15, und der Kolben 23 ist von größerem Querschnitt als der Kolben 22. Auf dem Kolben 23 sitzt eine gut abgedichtete durch den Deckel geführte Stange 24.
  • Die Zündung des Gemisches erfolgt z. B. durch Unterbrechung eines Primärstromes, der von der Feder 25 zur platinierten Schraube 26 fließt, so daß beim Schließen des Ventiles 15 die Stange 24 die Feder 25 anhebt. Eine schräge Leitung 27 mündet im oberen Ende des Zylinders ig. Der ringförmige Raum, der zwischen dem Unterteil des Zylinders ig und dem unteren Teile des Kolbens 23 entsteht, kann entweder geschlossen oder durch eine enge Öffnung 28 mit der Außenluft in Verbindung gebracht werden, um als Luftpuffer zu dienen, oder er kann auch weit offen sein.
  • Das Auspuffventil 29 trägt eine Stange 30, die in einer gut abgedichteten Führung 31 gleiten kann und am oberen Ende einen Kolbenschieber 32. trägt, der sich in einem Zylinder 33 verschieben kann.
  • Dieser Schieber 32 hat am oberen Ende einen Kolben 34 von kleinerem Querschnitt, der in dem zur Außenluft geöffneten Zylinderdeckel 35 geführt ist. Die untere Fläche des Schieberkolbens 32 ist mit einer Öffnung versehen, von der aus ein Winkelkanal 36 zur Ringnut 37 des Zylinders 33 führt. In dieser Ringnut mündet das untere Ende des obenerwähnten Kauales 27. In diese Ringnut 37 mündet ferner ein Kanal 38. Ein Kanal 3g mündet ferner noch in den Zylinder 33 etwas oberhalb des unteren Endes seines Bodens. Der obere ringförmige Raum des Zylinders 33 ist durch einen Kanal 40 mit dem Behälter für Druckluft verbunden.
  • Der Kolbenschieber 12 weist zwei verschiedene Querschnitte 41 und 42 auf und hat zwei ringförmige Nuten 43 und 44. In die Nute 43 kann einerseits die Leitung 39 und anderseits eine Leitung 45 einmünden, die mit dem Behälter 4 für Druckluft in Verbindung steht. In die Nut 44 kann von der einen Seite der Kanal 38 lind von der anderen Seite ein Kanal 46 münden, der mit der Außenluft in Verbindung steht.
  • Der Arbeitsgang dieser Vorrichtung ist folgender: Nachdem das Volumen der Mischungsladung vorher bestimmt worden ist, dreht man mit Hilfe des Ritzels g den Zahnkranz 6, um diejenige der Öffnungen 7 auf den Kanal 13 einzustellen, welche vom Arbeitskolben 5 bei seinem Abwärtsgang genau in dem Augenblick freigegebcn wird, wo die gesamte Ladung sich im Zylinder i befindet.
  • Abb. 2 stellt die Vorrichtung in dem Augenblick dar, wo der Arbeitskolben 5 nach Beendigung des Aufwärtshubes bei der Scheibe des geöffneten Auspuffventiles 29 angelangt ist, das sich zu schließen beginnt. In diesem Augenblick ist das Einlaßventil 15 aus Gründen geschlossen, die weiter unten auseinandergesetzt werden sollen, und der Kolbenschieber 12 befindet sich am unteren Ende seines Hubes.
  • Wenn die Scheibe des Ventiles 2g dicht an ihrem Sitze angelangt ist, gibt der untere Rand des Kolbenschiebers 32 den Kanal 39 frei. Die durch den Kanal 45, die Nut 43 des Kolbenzylinders 12 und durch den Kanal 39 zugeführte Druckluft dringt in den unteren Raum des Zylinders 33 ein, hebt den Kolbenschieber 32 an und vollendet so den Abschluß des Ventiles 29. Diese komprimierte Luft fließt dann durch den Kanal 36, die Nut 37 und den Kanal 27 über den Kolben 23 und öffnet somit das Einlaßventil 15, das sich sofort auf den Kopf des Kolbens 15 stützt. Der Druck des Gemisches, welches durch das Ventil i5 in den Zylinder i eingedrungen ist, hält plötzlich den Kolben 5 (Abb. 3) an, bevor er den Zylinderkopf berührt hat, und bei weiterem Eindringen in den Zylinder i bewirkt dieses Gemisch dann den Rückgang des Kolbens 5. Dieser Rückgang verursacht die Arbeitsbewegung des Kolbens 5, welche das vollkommene Öffnen des Ventiles 15 gestattet, worauf die Öffnung 7 freigegeben wird, welche der Menge des eingeführten Gemisches entspricht. Das komprimierte Gemisch gelangt auf diese Weise durch die Kanäle 13, 14 unter den Kolbenzylinder 12 und hebt diesen an.. Durch diese Bewegung wird zuerst die Verbindung des Kauales 39 mit dem Behälter für die Druckluft unterbrochen und dann die Leitung 38 durch die Nut 44 des Kolbenzylinders z2 und den Kanal 46 mit der Außenluft in Verbindung gebracht. Der Druck des Frischgasgemisches, welches in den Zylinder i durch das Ventil 15 gelangt, bevor der Kolben 5 ganz zur Berührung mit dem Zylinderkopf I' gekommen ist, hält diesen Kolben an. Der Hub dieses Kolbens wird also nicht mechanisch begrenzt und hängt von der guten Regelung der Öffnung des Einlaßventiles 15 ab. Diese Einzelheit läßt sich jedoch nicht in den Abb. 3 und 4 darstellen.
  • Die Druckluft, welche auf die obere Fläche des Kolbens 23 des Einlaßventiles 15 gedrückt hat, entweicht nun durch die Leitung 27, Nut 37, Kanal 36, Kanal 38, Nut 44 und Kanal 46, und das Ventil 13 schließt sich wieder unter dem Druck des durch den Kanal 16 einströmenden Gemisches, das dann allein auf die untere Fläche des Kolbens 22 wirkt. Beim Aufwärtshub dieses Kolbens hebt die Stange 24 die Feder 25 an, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird, und die Zündung erfolgt. Zur gleichen Zeit hat sich der Druck im unteren Teile des Zylinders 33 verringert und ist gleich dem atmosphärischen Druck geworden.
  • Trotzdem bleibt das Auspuffventil 29 unter der Wirkung des Druckes geschlossen, der auf dessen Scheibe wirkt, und zwar zuerst unter dem Drucke der Mischung, welche den Zylinder füllt, und dann unter dem Drucke der Explosionsgase.
  • Wenn der durch die Explosion . fortgetriebene Arbeitskolben 5 am unteren Ende seines Hubes anlangt (Abb. 4), so verringert sich der Druck der verbrannten Gase hinreichend, damit deren Wirkung auf die Scheibe des Ventiles 2o schwächer wird als der Druck der Druckluft auf die ringförmige Oberfläche des Kolbenzylinders 23. Infolgedessen öffnet sich das Ventil 29, und die verbrannten Gase können in die Außenluft entweichen. Zur gleichen Zeit und infolge des Druckes der Druckluft, welcher auf die ringförmige Nut 44 wirkt, geht der Kolbenschieber i2 in seine niedrigste Stellung zurück. Von diesem Augenblick an sind also alle Teile wieder zu einem neuen Arbeitsgang bereit.
  • Es ist klar, daß mit dieser Steuerungseinrichtung jeder Arbeitsgang in dem Augenblick, wo er selber zu Ende geht, den unmittelbar folgenden Arbeitsgang veranlaßt. Dank diesen pneumatischen Verriegelungen kann das Versagen eines Organes niemals eine Gefahr verursachen, sondern lediglich den Stillstand der Maschine veranlassen. Wegen der großen Geschwindigkeit des Kolbens, die sich aus der Arbeitsweise des Motors ergibt, ist man dazu übergegangen, den Durchtrittsöffnungen für die Luft größere Querschnitte zu geben und folglich eine Einrichtung von Mehrfachventilen zu verwenden, sowohl für das Ansaugen als für das Ausstoßen der Luft in der Pumpe 2.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Steuerung für Explosionsmotoren mit frei fliegendem Stufenkolben, der zur Erzeugung von Druckluft dient, welche die Ventile steuert, dadurch gekennzeichnet, daß erstens ein Einlaßventil (i5) für das explosible, vorher komprimierte Gemisch vorgesehen ist, über dem zwei Kolben von zunehmendem Querschnitt (22, 23) angeordnet sind, von denen der eine (22) unter dem Druck des Arbeitszylinders und der andere (23) unter dem Druck des Druckluftbehälters (4) steht, zweitens ein Auspuffventil (2g) für die verbrannten Gase vorgesehen ist, über dem zwei Kolben von abnehmendem Querschnitt (32-34) angeordnet sind, welche von der Druckluft des Behälters betätigt werden, wobei der erste Kolben (32) den Schieber für die Betätigung des Einlaßventiles (2g) bildet, wobei das Schließen dieses Ventiles durch den Arbeitskolben (5) begonnen und durch die Wirkung des Schiebers des ersten Kolbens (32) vollendet wird und wobei das Öffnen dieses Ventiles selbsttätig durch den Druckabfall infol;e der Expansion der Explosionsgase vcrursacht wird, drittens ein Kolbenschieber (r2) vorgesehen ist, welcher den Zylinder des Auspuffventilkolbens (32) abwechselnd mit dem Behälter (4) für Druckluft und mit der Außenluft verbindet, wobei dieser Kolbenschieber (i2) in dem Augenblick, wo die gesamte Ladung in den Zylinder eingedrungen ist, durch den Druck des Gemisches angetrieben wird, welches durch eine vom Arbeitskolben freigegebene Öffnung unter den Kolben gelangt.
  2. 2. Steuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Arbeitszylinders (5) einen von einer Anzahl von Öffnungen (7) verschiedener Höhe durchbohrten drehbaren Ring (6) trägt, der nach Belieben zwecks Einlaß des Gemisches unter den Kolbenschieber (r2) eingestellt werden kann und dadurch das Volumen der Ladung regelt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2788777A (en) * 1954-12-20 1957-04-16 Henry S Bartosiewicz Internal combustion engines
EP1242721A1 (de) * 1999-12-30 2002-09-25 Ecoforce Pty Ltd. Brennkraftmaschine mit ventilsteuerung

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2788777A (en) * 1954-12-20 1957-04-16 Henry S Bartosiewicz Internal combustion engines
EP1242721A1 (de) * 1999-12-30 2002-09-25 Ecoforce Pty Ltd. Brennkraftmaschine mit ventilsteuerung
EP1242721A4 (de) * 1999-12-30 2009-08-12 Ecoforce Pty Ltd Brennkraftmaschine mit ventilsteuerung

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