DE575230C - Brennkraftmaschine mit durch Verlegung des Kolbenhubes sich selbsttaetig der Belastung anpassendem veraenderlichen Verdichtungsraum - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit sich selbsttätig der Belastung anpassendem veränderlichen Verdichtungsraum und bezweckt die Schaffung neuartiger Mittel, durch welche die selbsttätige Änderung des Verdichtungsraumes entsprechend der Änderung der Belastung ohne Beeinflussung der Kolbenhublänge in einfacherer und zuverlässigerer Weise herbeigeführt wird

»ο als bisher.

Bei einer bekannten Maschine der bezeichneten Art erfolgt die selbsttätige Änderung des Verdichtungsraumes ausschließlich durch eine Veränderung der Kolbenhublänge, und zwar durch selbsttätige Verlängerung oder Verkürzung der Kurbel unter Federeinwirkung. Einer Verkleinerung des Verdichtungsraumes bei Abnahme der Belastung entspricht also eine Vergrößerung der Hublänge. Auf diese Weise läßt sich .jedoch ein wirtschaftlicher Betrieb der Maschine bei jeder beliebigen Belastung nicht erzielen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch die während der Bewegung des Kolbens sich dauernd ändernde Länge der Kurbel ein unregelmäßiger Gang der Maschine hervorgerufen wird. Man hat auch schon vorgeschlagen, bei einer Brennkraftmaschine die Kurbellänge durch zwangsläufige Verstellung des Kurbelzapfens in Abhängigkeit von einem Regler zu ändern und gleichzeitig ebenfalls zwangsläufig die Schubstange zu verkürzen oder zu verlängern, um bei stets gleichbleibendem Verdichtungsraum eine den Gang der Maschine beeinflussende Veränderung der Hublänge zu erzielen.

Alle diese bekannten Mittel sind nicht geeignet, um bei jeder beliebigen Belastung der Maschine einen wirtschaftlichen Betrieb, d. h. eine vollkommene Verbrennung und eine mögliehst weitgehende Ausnutzung des Wärmeinhaltes des Treibmittels, zu gewährleisten. Zur Erzielung dieser Wirkung ist es erwünscht, daß bei einer Veränderung der Belastung der Maschine ausschließlich der Verdichtungsraum, nicht aber die Hublänge selbsttätig verändert wird. Zu diesem Zweck hat man bereits zum Abschluß des oberen Zylinderendes einen federnd nachgiebigen Kolben angeordnet. Diese Anordnung hat sich jedoch in der Praxis nicht bewährt, und zwar insbesondere deshalb, weil eine ausreichende Abdichtung des federnd nachgiebigen Kolbens in dem Zylinderende nicht möglich ist.

Es sind sc-hon Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, bei denen eine Veränderung des Verdichtungsraumes ausschließlich durch Verlegung des Kolbenhubes erfolgt, indem beispielsweise die ganze Kurbelwelle parallel verschoben wird oder indem die Achse eines zweiarmigen Schwinghebels verstellt wird, welcher zwischen der am Kolben angreifenden Schubstange und einer zweiten an der Kurbel

angreifenden Schubstange eingeschaltet ist. Bei diesen bekannten Maschinen müssen jedoch die erforderlichen Einstellbewegungen von Hand vorgenommen werden. Dies kommt für Maschinen mit in kurzen Zeitabständen sich stark verändernder Belastung, beispielsweise für Fahrzeugmotoren, nicht in Betracht. Bei der Brennkraftmaschine nach der Erfindung wird die bekannte Verlegung des ίο Kolbenhubes zwecks Anpassung des \^erdichtungsraumes an die Belastung ebenfalls unter Anwendung einer in bekannter Weise aus zwei durch ein Hebelwerk verbundenen Teilen bestehenden Schubstange herbeigeführt, jedoch geschieht die Verlegung des Hubes und damit die Veränderung des Verdichtungsraumes abweichend von dem Bekannten nicht von Hand, sondern unter dem Einfluß eines zwischen dem Arbeitskolben und dem Kurbelzapfen eingeschalteten, unter Zunahme seiner Kraft nachgiebigen und zugleich bremsend wirkenden Widerstandes, z. B. einer an sich bekannten federbelasteten Ölbremse, indem der nachgiebige Widerstand auf das die beiden Schubstangenteile verbindende Hebelwerk einwirkt. Bei einer Veränderung der Belastung der Maschine ergibt sich eine von dem Einfluß des nachgiebigen Widerstandes abhängige Verstellung des zwischen den Schubstangenteilen angeordneten Hebelwerkes und somit eine Veränderung des Abstandes zwischen dem Kolben und dem Kurbelzapfen, d. h. eine selbsttätige Verlegung des Kolbenhubes ohne Veränderung der Hublänge.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung im senkrechten Längsschnitt dargestellt. In dem Kurbelgehäuse 1 ist in der üblichen Weise die Welle 1 mit der Kurbel 2 gelagert. Die den Kurbelzapfen 3 mit dem im Zylinder 5 geführten Kolben 6 verbindende Schubstange besteht aus zwei Teilen 7 und 18, deren einander benachbarte Enden mittels Zapfen 19 bzw. 16 an zwei verschiedenen Punkten mit einem zweiarmigen Hebel 20, 21 gelenkig verbunden sind. Der Einlaß 8 zum Verdichtungsraum des Zylinders 5 wird in üblicher Weise durch ein Ventil 10 verschlossen, welches unter der Einwirkung einer Feder 14 steht und mittels einer Stange 12 und eines Hebels 13 von der Nockenwelle 11 gesteuert wird. Der nicht dargestellte Auslaß des Verdichtungsraumes und die Steuerung des zugehörigen Ventils sind in der gleichen Weise ausgebildet. 15 ist die Zündkerze.

Der die beiden Teile 7 und 18 der Schubstange gelenkig miteinander ■ verbindende zweiarmige Hebel 20 und 21 greift mit dem längeren Arm 21 an einen Zapfen 22 einer Kurbel 23 an. Der gleiche Kurbelzapfen 22 ist mittels einer Schubstange 31 mit dem Kol

ben 25 einer Ölbremse verbunden, dessen Zylinder 26 oberhalb des Kolbens 25 durch eine Leitung 27 mit einer Öldruckpumpe 28 (z. B. einer Zahnradpumpe) in Verbindung steht. 65 Letztere liegt in dem mit öl gefüllten unteren Teil des Kurbelgehäuses 29 und wird mittels einer Welle 30 und eines nicht dargestellten Getriebes von der Maschine angetrieben. Die dem Zylinder 26 dauernd zugeführte ölmenge 7° hängt also von der Geschwindigkeit der Maschine ab. Die Ölzufuhr findet also so lange statt, wie die Maschine läuft. In dem Boden des Kolbens 25 ist ein Ventil 32 angeordnet, durch welches das in den Zylinder 26 hinein- 75 gedrückte Öl in das Kurbelgehäuse zurückfließt. Der Schaft 33 dieses Ventils ist mit einem Bund 34 versehen, unter den die inneren Arme mehrerer in etwa radialer Anordnung von dem Kolben getragener zweiarmiger 80 Hebel 35 greifen. Die äußeren Arme dieser zweiarmigen Hebel stehen unter der Einwirkung einer gemeinsamen Feder 36, die sich mit dem anderen Ende gegen den obenliegenden Boden des Zylinders 26 abstützt. 85 Die Wirkungsweise ist folgende: Solange die Maschine mit normaler Belastung und Geschwindigkeit läuft, findet eine dauernde gleichmäßige Ölströmung von der Pumpe 28 durch den Zylinder 26 in das Kur- 90 belgehäuse 29 zurück statt. Die in dem Zylinder 26 angeordnete Feder 36 hat das Bestreben, das Ventil 32 geschlossen zu halten und den Kolben 25 niederzudrücken. Außerdem wird durch das dem Zylinder 26 züge- 95 führte Öl ein abwärts gerichteter Druck auf den Kolben 25 ausgeübt. Dieser Öldruck bewirkt zugleich, je nach seiner Größe, ein mehr oder weniger weites öffnen des Ventils 32. Der Kolben 25 übt somit auf die Schub- 100 stange 31 und damit auf die mit dem zweiarmigen Hebel 20, 21 verbundene Kurbel 23 die Wirkung eines nachgiebigen Widerstandes aus, dessen Größe von dem Öldruck und der Spannung der Feder 36 abhängig ist. Beim 105 Verdichtungshub des Maschinenkolbens 6 wird der Verdichtungsgrad durch den augenblicklichen Widerstand des Ölkolbens 25 bestimmt. Bei der darauffolgenden Verbrennung kann der auf den, Maschinenkolben aus- 110 geübte Druck so groß werden, daß der Kolben 25 der Ölbremse nachgibt, so daß beim nächsten Aufwärtshub der Maschinenkölben 6 eine tiefer gelegene höchste Stellung erhält. Dadurch wird die Größe des Verdichtungs- 115 raumes 9 für die nächste Verbrennung verändert. Bei gleichbleibender Belastung bleibt auch die Größe des Verdichtungsraumes unverändert.

Wird der Maschine eine größere Menge des Brennstoffluftgemisches zugeführt, so überwindet der Verbrennungsdruck einen Teil des

Widerstandes des Bremskolbens 25, so daß sich dieser in dem Zylinder 26 aufwärts verschiebt und eine Veränderung der Winkelstellung des doppelarmigen Schwenkhebels 20, 21 im Uhrzeigersinne verursacht. Dabei ergibt sich eine Verkleinerung des Abstandes zwischen dem Arbeitskolben 6 und dem Kurbelzapfen 3 und somit eine Vergrößerung des Verdichtungsraumes 9. Gleichzeitig nimmt auch die Federbelastung des Ventils 32 infolge der größeren Zusammendrückung der Feder 36 zu, so daß der Gesamtwiderstand des Kolbens 25 erhöht wird. Der Widerstand stellt sich also selbsttätig nach der jeweiligen Belastung ein.

Durch die Erfindung wird eine bessere Verbrennung des Brennstoffluftgemisches ermöglicht als bisher. Außerdem wird das Anlassen der Maschine beträchtlich erleichtert, da hierbei sich der Kolben 25 zunächst in der höchsten Stellung befindet und sich der zunehmenden Belastung entsprechend einstellen kann. Es ist somit ersichtlich, daß jedem Verdichtungs- bzw. Verbrennungsdruck in Verbindung mit dem Übersetzungsverhältnis (gearing) der Maschine ein bestimmter Widerstand und eine bestimmte Stellung des Bremskolbens 25 entspricht. Bei geeigneter Wahl der Abmessungen der einzelnen Teile wird ein außerordentlich wirtschaftlicher Betrieb bei jeder beliebigen Belastung gewährleistet.

Natürlich kann die Ausführung der Maschine von dem dargestellten Beispiel innerhalb des Rahmens der Erfindung in verschiedener Hinsicht abweichen. Die Erfindung ist für alle Arten von Brennkraftmaschinen anwendbar.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Brennkraftmaschine mit durch Verlegung des Kolbenhubes sich selbsttätig der Belastung anpassendem veränderlichen Verdichtungsraum und mit einer aus zwei durch ein Hebelwerk verbundenen Teilen bestehenden Schubstange, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlegung des Hubes und damit die Veränderung des Verdichtungsraumes unter dem Einfluß eines zwischen dem Arbeitskolben (4) und dem Kurbelzapfen (3) eingeschalteten, unter Zunahme seiner Kraft nachgiebigen und zugleich bremsend wirkenden Wider- , Standes, z. B. einer an sich bekannten federbelasteten Ölbremse, erfolgt, indem der nachgiebige Widerstand auf das die beiden Schubstangenteile (7 und 18) verbindende Hebelwerk (20, 21, 23) einwirkt.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zylinder (26) der Ölbremse dauernd öl unter Druck zugeführt wird und in dem Kolben (25) ein Austrittsventil (32) für das Öl mit veränderlicher Federbelastung angeordnet ist.
3. 3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Öles zu dem Bremszylinder mittels einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Pumpe (28) aus erfolgt.
4. 4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Federbelastung für das Ventil (32) durch die infolge der Änderung des Verdichtungs- oder Verbrennungsdruckes stattfindende Bewegung des Ölbremskolbens (25) verursacht wird.
5. 5. Brennkraftmaschine nach den An-Sprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsfeder (36) für das Ventil (32) gleichzeitig als nachgiebiger Widerstand für den Ölbremskolben (25) dient.
6. 6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen ι bis' 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (36) mittels von dem Kolben (25) getragener Schwenkhebel (35) auf das Ventil (32) einwirkt und gegen den. Boden des Bremszylinders (26) abgestützt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen