Brennkraftmaschine Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesse rung an einer Brennkraftmaschine gemäss dem schwei zerischen Hauptpatent Nr. 510 820. Sie bezweckt, den Platzbedarf einer solchen Brennkraftmaschine zu redu zieren und ihren Wirkungsgrad zu erhöhen, insbeson dere beim maximalen Volumen des Verbrennungsrau mes.
Die Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und einer diesem zugeordneten Verbrennungs kammer ist nach dem Patentanspruch des Hauptpaten- des dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Verbrennungskammer veränderbar ist und dass eine Aufladevorrichtung vorgesehen ist, um der Verbren nungskammer Luft mit einem solchen Druck zuzufüh ren, dass der Verbrennungsdruck bei verschiedenen Brennkammervolumina etwa konstant ist.
Der in dem Hauptpatent Nr. 510 820 beschriebene Motor gibt, wie jede Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, eine gewisse Normalleistung bei einem gewissen spezifischen Kraftstoffverbrauch ab, ist aber auch imstande, falls der Kraftstoffverbrauch keine Rolle spielt, zu jedem gewünschten Zeitpunkt eine be trächtliche Mehrleistung abzugeben, indem der Brenn- raum vergrössert wird, und zwar durch Verlängerung der Zylinderbohrung und Erhöhung des Ladedruckes des Kraftstoff/Luft-Gemisches. Die Maximalleistung kann auf das 2- bis 3-fache der Normalleistung und dar über gesteigert werden.
Die vorliegende Erfindung resultiert aus der Auf gabe, eine noch kleinere Bauhöhe des Motors zu errei chen, als es bei einem Motor nach dem Hauptpatent möglich ist, wobei die Ausdehnung der Brennkammer gleich sein und die Verbrennungsgase wirksam abge dichtet werden sollen.
Die Abdichtung ist besonders wichtig, da die Dicht elemente Gleitdichtungen sind und beträchtlichen Wär meschwankungen unterliegen und ausserdem nur spora disch arbeiten müssen. Trotz des erhöhten Verbren nungsdruckes infolge der Aufladung, insbesondere auch trotz des erhöhten Gegendruckes der Auspuffgase, kön- nen die gleichen Aus- und Einlassventile verwendet werden, wie sie für ein möglichst wirtschaftliches Arbei ten des Motors verwendet werden und dies erlaubt es, normale Motoren zwecks Leistungssteigerung umzu bauen, wobei lediglich ihre Zylinderköpfe und Kolben stangen, abgesehen von einigen sonstigen Komponen ten, ausgewechselt werden müssen. Es lassen sich also Motoren schnell und billig umbauen.
Die erfindungsgemässe Brennkraftmaschine ist ge kennzeichnet durch eine starr mit dem Motorblock ver bundene Führungseinrichtung mit einer zur Zylinder bohrung koaxialen Bohrung, einen in dieser Bohrung der Führungseinrichtung verschiebbar eingebauten Zylinderkopf sowie durch Mittel, die die Bohrung der Führungseinrichtung zumindest teilweise umgeben und zur Verschiebung des Zylinderkopfes dienen.
Zum besseren Verständnis sind im folgenden in der Zeichnung dargestellte, vorteilhafte Ausführungsbei spiele näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungs form eines teleskopisch verschiebbaren Zylinderkopfes, Fig. 2 bis 6 schematische Darstellungen verschiede ner Varianten der Ausführungsform nach Fig. 1, Fig.7 einen verschiebbaren Zylinderkopf ähnlich jenem nach Fig. 1, mit einer Dichtung im Zylinderkopf, der sich in seiner tiefsten Stellung befindet, Fig. 8 und 9 Ausschnitte aus Fig. 7, wobei sich der Zylinderkopf in der höchsten bzw.
in einer Zwischen stellung befindet und Fig. 10 eine weitere Ausführungsform in Verbin dung mit einer flüssigkeitsdichten Flüssigkeitszufuhr.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist ein Zylinderkopf 1 in einem Führungskopf 2 mittels einer Hauptbüchse 5 und einer Innenbüchse 6 geführt. Die Hauptbüchse 5 besitzt ein Aussengewinde, das mit einem Innengewinde einer Aussenbüchse 4 zusammenwirkt. An der letzteren ist ein Rad 3 befestigt, durch dessen Drehung die Hauptbüchse 5 und damit auch der Zylinderkopf 1 auf und ab bewegt werden können. Der Zylinderkopf 1 lässt sich mittels eines mit Gewinde versehenen Spannrades 7 in jeder gewünschten Stellung längs des Führungskopfes sichern.
Ein Haltering 8 mit einem Innengewinde, der am Führungskopf 2 mittels Schrauben 9 gesichert ist, dient dazu, die vorstehend beschriebenen Teile in ihrer Lage zu halten. Nach Entfernen des Halteringes 8 kön nen diese Teile vom Führungskopf 2 entfernt werden.
In Fig. 1 stellt die Achse X-X eine vorteilhafte Lage für die Anbringung einer Kraftstoffeinspritzvor- richtung für den Normalbetrieb des Motors dar, bei dem sich der verschiebbare Zylinderkopf 1 in seiner tiefsten Stellug befindet. Bei anderen Stellungen des Zylinderkopfes 1 bezüglich des Führungskopfes 2 gibt die Achse Y-Y den Ort für eine vorteilhafte Anbrin gung einer Hilfseinspritzvorrichtung an. Am Führungs kopf 2 ist ein Zapfen 10 befestigt, der in einem vertika len Schlitz der Hauptbüchse 5 gleitet, um ein Mitdrehen derselben mit der Aussenbüchse 4 zu verhindern.
Gemäss den Fig. 1 und 2 ist der Durchmesser D der Zylinderbohrung gleich dem Durchmesser D' des Zylin derkopfes, wobei die grösste Aussenhöhe h" beträgt. Diese Höhe h" ist variierbar, ohne das maximale Volu men des Brennraumes zu ändern, indem man gemäss den Fig. 3 und 4 das Verhältnis D:D' ändert oder ent sprechend den Fig. 5 und 6 eine oder mehrere Neben kammern n, n', n'' vorsieht.
Der in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellte Zylinderkopf 1 ist mit zwei Gruppen von Dichtringen ausgestattet, um das Entweichen von Gas aus dem Zylinder zu ver hindern. Die Dichtringe sind ähnlich wie normale Kol benringe ausgeführt.
Während des Normalbetriebes des Motors, bei dem die Kraftstossausnutzung am wirtschaftlichsten ist, be findet sich der Zylinderkopf in seiner tiefsten, in Fig. 7 gezeigten Stellung oder in einer Zwischenstellung ge- mäss Fig. 9, wobei die Nebenkammer n nicht, wie be reits erklärt, als Brennraum funktioniert, sondern mit einem Gas oder einer Flüssigkeit, beispielsweise Was ser, gefüllt ist, welche Füllung als zusätzliches Dichtmit tel wirkt.
Die Flüssigkeit wird aus einem Hilfstank 11 geliefert. Eine Einspritzvorrichtung 12 dient zum Füllen der Nebenkammer n und zum Ersetzen von eventuell während des Betriebes entwichener Flüssigkeit, ohne den Motor stillsetzen zu müssen. Zum Entfernen des Gases oder der Flüssigkeit aus der Nebenkammer n und zur Rückförderung des- bzw. derselben in den Hilfstank 11 dient ein Ventil 13.
Ein Dampfabsauger 14, der automatisch betrieben werden kann, dient zum Entfernen des sich im oberen Teil der Nebenkammer n ansammelnden Dampfes, den er in einen Kondensator oder Kühler 15 fördert, aus dem das Kondensat wieder in den Hilfstank 11 zurück gelangt.
Ein zweiter Absauger 16 ist für das Abführen von Flüssigkeit oder Dampf vorgesehen, die bzw. der über die oberen Dichtringe des Zylinderkopfes entwichen sind. Eine zweite, beispielsweise aus Fig. 6 ersichtliche Nebenkammer n" kann vorgesehen sein und dient dem gleichen Zweck wie die erwähnte Nebenkammer n.
Wenn sich der verschiebbare Zylinderkopf 1 in sei ner obersten, in Fig. 8 dargestellten Lage befindet, kann die Einspritzvorrichtung 12 zum Kühlen der Gase in der Brennkammer dienen, und zwar zu dem Zeitpunkt, zu dem das Auslassventil öffnet. Das Kühlen erfolgt durch Wassereinspritzung, wobei das verdampfte Was ser ebenfalls durch das Auslassventil oder den Auslass- kanal entfernt wird. Eine ähnliche Kühleinrichtung liesse sich für andere, von den Verbrennungsgasen er wärmten Teile verwenden, deren Temperatur überwacht werden muss.
Die Fig. 10 zeigt eine vollkommen flüssigkeitsdichte Verbindung der Einrichtung, welche den Antrieb -auf eine Hilfseinspritzvorrichtung 17 überträgt sowie ein Luftventil 18 für Spülungszwecke. Das Luftventil 18, durch das nur Niederdruckluft zugeführt wird, kann durch ein flexibles Rohr 19 versorgt werden.
Ein sol ches eignet sich aber infolge der auftretenden hohen Drücke nicht für die Einspritzvorrichtung. Will man übermässigen Kraftstoffverlust in den sich bewegenden Anschlüssen vermeiden, welche die Bewegung des ver schiebbaren Zylinderkopfes 1 nicht behindern dürfen, dann sollte die in Fig. 10 gezeigte Anordnung verwen det werden.
Ein Niederdruckkraftstoffbehälter 20, welcher eine Einspritzpumpe 23 enthält, ist im oberen Teil der Ein spritzvorrichtung 17 vorgesehen. Die Pumpe 23 wird über eine flexible Leitung 25 mit einer konstanten Kraftstoffmenge bei einem bestimmten niedrigen Druck gespeist, welche Kraftstoffmenge jederzeit grösser ist als die vom Arbeitszylinder 24 benötigte und in den Nie derdruckbehälter 20 gefördert wird.
Der durch die Lei tung 25 zugeführte Kraftstoff bewirkt einen konstanten Hub eines Kolbens 26 und auch einen Rückfluss über schüssigen Kraftstoffes durch ein Rückströmventil 27 und eine biegsame Rohrleitung 28 nach aussen. Die Verschiebung des Kolbens 26 betätigt auch die Ein spritzpumpe 21, die aus dem Behälter 20 Kraftstoff mit hohem Druck durch die Einspritzvorrichtung 17 in den Zylinder 24 einspritzt.
Für die Pumpe 21 ist eine Regel einrichtung 22 vorgesehen, die einen mittels einer Regelstange 32 waagrecht verschiebbaren Keil 30 auf weist, der ausserdem in Führungen in den Wänden des Behälters 20 vertikal verschiebbar ist. An der Pumpe 21 ist eine Rückstellfeder 31 und im Behälter 20 ist ein Druckregler 29 vorgesehen.
Als zusätzlichen Vorteil des beschriebenen Ausfüh rungsbeispiels des erfindungsgemässen Motors soll noch erwähnt werden, dass seine Temperaturen angemessen beherrschbar sind, nicht nur in der Nähe des Brennrau mes, sondern auch an anderen Stellen der Triebwerks anlage.