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Einfachwirkende Verbreunungskraftmaschine mit Hilfskolben.
Es sind einfachwirkende Verbrennungskraftmaschim'n l1Pkannt. bei denen im Zylinderkopf der Maschine ein Hilfszylinder untergebracht ist, der kleineren Durchmesser besitzt als der Maschinenzylinder. Dieser Hilfszylinder bildet den Verdichtungsraum für die aus einem brennbaren Geniisch bestehende Ladung und enthält einen einfachwirkenden Kolben, der, wenn die Verdichtung der Ladung vor sich geht, auswärts bewegt wird und während des Auspuffens eine Einwärtsbewegung erhält.
Bei diesen bekannten Maschinen befinden sich die Mündungen der von Ventilen gesteuerten Einlass-und Auslasskanäle nur zum Teil innerhalb der lichten Weite des Verbrenuungszylinders und die einwärts öffnenden Ventile sind so angeordnet, dass ihre Hubstreeke an die Hubstrecke des Arbeitskolben anschliesst. Diese Anordnung bringt es
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, den schädlichen Raum bei Verbiennungskraft- maschinen dieser Art auf ein Mindestmass zu verringern. Dies wird dadurch erreicht. dass die Hubstrecke der Ventile von der Hubstrecke des Arbeitskolbens überdeckt wird und die Mündungen der von den Ventilen gesteuerten Kanäle ganz oder mindestens zum grössten Teil innerhalb der lichten Weite des Verbrennungszylinders auf jenem Teil der inneren Stirnfläche des Zylinderkopfes liegen, der sich ausserhalb des Hilfszylinders befindet.
Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass die untere Stirnfläche des Hilfszylinderkolbens, die Tellerfläche des Auslassventils und die obere Stirnfläche des Arbeitskolbens am Ende des Auspuffhubes nahezu in gleicher Höhe liegen, so dass als schädlicher Raum nur ein ganz schmaler Spalt verbleibt.
Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes eine Vier- zylinderverbrennungskraftmasehine dargestellt ; die Fig. 1 und 2 zeigen zu einander senkrechte Schnitte durch die Achse eines Zylinders und Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 30-30 der Fig. 2.
Es sei angenommen, dass die Maschinenzylinder lotrecht angeordnet sind und dass sich der Maschinenkolben beim Saug-und Arbeitshub abwärts, beim Verdichtungs-und Auspuffhub aufwärts bewegt. Das obere Ende jedes Zylinders 1 ist mit einem Kopf 2 ausgestattet, der den Hilfszylinder 3 enthält. Der Hilfszylinder bildet eine Fortsetzung des Hauptzylinders und liegt, in der Achsenrichtung betrachtet, innerhalb der lichten Weite des Hauptzylinders. Der Hilfszylinder 3 wird vorteilhaft aus einem Stück mit dem Zylinderkopf 2 hergestellt, der den Einlasskanal 4 für die brennbare Ladung und den Auspuffkanal 5 enthält.
Einlass und Auspuff werden von Ventilen 6 und 7 gesteuert, deren Mündungen ganz oder wie dargestellt zum grössten Teil innerhalb der lichten Weite des Maschinenzylinders liegen, u. zw. in jenem Teil der inneren Stirnfläche des Zylinderkopfes, der sich ausserhalb des Hilfszylinders befindet. Die Ventile werden durch Daumen 8 und 80 bewegt, die auf einer Welle 9 sitzen, die von irgendeinem umlaufenden Teil der Maschine angetrieben wird. Federn 10 halten die Ventile in geschlossener Stellung. Die Hubstrecke der Ventile wird fast zur Gänze von der Hubstrecke der Maschinenkolben überdeckt, wodurch der schädliche Raum zwischen Zylinderkopf und Kolben auf ein Mindestmass verringert wird. Die Steuerung der bewegten Teile ist so eingerichtet, dass die Ventile mit dem Kolben niemals in Eingriff kommen können.
Im Hilfszylinder 3 befindet sich ein Kolben 11, der durch eine Kurbel 12 der Hilfswelle 13 bewegt wird. Die Bewegungsübertragung auf die Hilfswelle erfolgt von der Hauptkurbelwelle 14
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aus in der Weise, dass die Drehgeschwindigkeit auf die Hälfte herabgesetzt wird. Das Volumen des Hilfszylinders 3, dessen Kolben 11 zum Austreiben der Verbrennungsrückstände dient. wird je nach dem Grad der Verdichtung gleich einem Sechstel oder einem Achtel des Hauptzylinders bemessen. 15 ist die Zündkerze, die am unteren Ende oder nahe dem unteren Ende des Hilfszylinders untergebracht ist.
Während des Saughubes bewegt sich der Kolben 16 nach abwärts, der Einlasskanal 4 wird geöffnet und die Ladung wird eingesaugt, bis sich der Kolben am oder nahe dem unteren Ende des Zylinders 1 befindet. Sodann wird der Einlasskanal geschlossen. Der Kolben 11 befindet sich dabei am Boden des Zylinders 3 in der Stellung 31 (Fig. 1). Beide Kolbens 16 und 11 steigen nun aufwärts, wobei das brennbare Gemisch aus dem Zylinder 1 in den Hilfszylinder 3 gefördert und dort zusammengepresst wird. Zu Ende des Verdichtungshubes befinden sich die Kolben 16 und 11 nahe dem oberen Ende ihres Hubes (Stellung 32). Nunmehr erfolgt die Zündung.
Zu Ende des Arbeitshubes steht der Kolben 11 noch immer nahe dem oberen Ende seines Hubes in der Stellung 33, während der Kolben 16 seine Tiefstellung einnimmt. Sobald der Auspuffhub beginnt, öffnet sich das Ventil 7 nach einwärts und die gegeneinander bewegten Kolben 16 und 11 treiben die Verbrennungsgase durch den Kanal 5 aus. Das Ventil 7 bleibt so lange offen, bis die Stirnfläche des Arbeitskolbens an den Ventilteller nahe herangekommen ist ; sodann beginnt das Abschliessen, indem sich das Ventil und der Arbeitskolben aufwärts bewegen. Während der Bewegung des Arbeitskolbens auf jenem Teil seiner Hubstrecke, der die Hubstrecke des Ventils 7 überdeckt, wird der Auslasskanal gedrosselt.
Der vollständige Abschluss findet aber erst statt, wenn der Arbeitskolben seine höchste Stellung einnimmt. Zu Ende des Auspuffhubes steht der Kolben 16 am oberen Ende des Zylinders 1, der Kolben 11 am unteren Ende des Hilfszylinders 3 (Stellung 34) und das Ventil 7 mit seinem Teller in der gleichen Höhe wie die obere Stirnfläche des Arbeitskolbens und die untere Stirnfläche des Hilfszylinderkolbens.
Als schädlicher Raum verbleibt somit nur der schmale Spalt 17, der oben vom Hi1fskolben, den Ventiltellern und der unteren Stirnfläche des Zylinderkopfes, unten vom Arbeitskolben begrenzt wird. ferner kleine Säcke im Arbeitszylindermantel unterhalb der Ventile, wenn, wie dies beim dargestellten Ansführungs- beispiel der Fall ist, die Ventile nicht ganz innerhalb der lichten Weite des Verbrenlmgs- zylinders liegen.
Haupt- und Hilfszylinder müssen in wirksamer Weise gekühlt werden. so dass eine Vor- zündung infolge Überhitzung der den Verdichtungsraum bildenden Wände vermieden wird. Zu
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Zylinderwänden Kammern 18 bilden, in denen Wasser oder ein anderes Kühlmittel umläuft. das bei 19 zu-und bei 20 abgeleitet wird.
Durch die Ausgestaltung der Verbrennunkskraftmaschine gemäss der Erfindung ist es möglich gemacht, die verbrannten Gase beinahe zur Gänze aus den Zylindern auszutreiben.
Da die Ladung rein ist und verbrannte Gase in nennenswerter Menge nicht enthält. wird die Verbrennung vollkommener und der thermische Wirkungsgrad besser sein als bei den bekannten Maschinen. Der Verbrennungsraum erhält dabei eine solche Gestalt, dass das Gas stärker zusammengepresst werden kann als bisher, was gleichfalls den thermischen Wirkungsgrad günstig beeinflusst.
Die Mündungen der Ein- und Auslasskanäle, die gemäss dem dargestellten Ausführungs- beispiel zum Teil innerhalb, zum Teil ein wenig ausserhalb des Maschinenzylinders angeordnet sind, können selbstverständlich so angeordnet sein, dass sie vollständig innerhalb der lichten Weite des Zylinders liegen. Auch kann man die Ventile für den Ein-und Auslass durch Daumen steuern, die auf der Welle 18 sitzen.