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Verfahren zum Betriebe von Viertakt-Brennkraftmaschinen und zugehörige Einrichtung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe von Viertakt-Brennkraftmaschinen, bei denen für die Zufuhr von Luft an beiden Enden des Arbeitsraumes Mittel vorgesehen sind, wie am einen Ende (äusserer Totpunkt) Ventile, am anderen Ende (innerer Totpunkt) vom Kolben gesteuerte Schlitze. Die Erfindung besteht darin, dass nach Öffnen des Auslasses die Spülung durch den nahe dem inneren Totpunkt vorgesehenen Einlass und nach Schliessen des Auslasses der Eintritt der Luft zuerst durch den auf der Seite des äusseren Totpunktes vorgesehenen Einlass erfolgt, worauf durch Schliessen dieses Einlasses und Weiterbewegung des Kolbens im Arbeitszylinder ein Unterdruck erzeugt wird, der entsprechend dem weiteren Hub des Kolbens ein beschleunigte Eindringen der einzuführenden Luft und somit eine Durchwirbelung der bereits angesaugten Luftmenge bewirkt.
Die Öffnungen der nahe dem inneren Totpunkt des Kolbens mündenden Luftleitung können als annähernd tangential in den Arbeitsraum einmündende Schlitze ausgebildet sein.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung an einer stehenden doppeltwirkenden Viertakt-Brennkraftmaschine schematisch dargestellt, aus der auch das Wesen und die Wirkungsweise einer gemäss der Erfindung arbeitenden, einfachwirkenden Brennkraftmaschine abgeleitet werden kann.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch den Zylinder, Fig. 2 das Kurbeldiagramm für den oberen, Fig. 3 das Kurbeldiagramm für den unteren Arbeitsraum des Zylinders. In Fig. 4 ist ein Schnitt durch die Ebene II von Fig. 1 dargestellt.
Im Zylinder 1, der oben durch den Deckel 2 und unten durch den Deckel 3 abgeschlossen ist, geht der Kolben 4 hin und her. Im oberen Deckel 2, somit am äusseren Totpunkt, ist ein Lufteinlassventil 5, ein Brennstoffventil 6 und ein Auspuffventil 7 vorgesehen. Der untere Zylinderteil ist ebenso mit einem Lufteinlassventil 8, zwei im Deckel 3 angeordneten Brennstoffventilen 9 und einem Auspuffventil 10 ausgerüstet. Sowohl der Arbeitsraum 11 als der Arbeitsraum 12 stehen am inneren Totpunkt durch Schlitze 13 bzw. 14 mit einer Luftzuleitung 15 in Verbindung, die durch Abschlussorgane 16 bzw. 17 absperrbar ist.
Das Verfahren, nach dem die Brennkraftmaschine arbeitet. sei an Hand der im Arbeitsraum 11 sich abspielenden Vorgänge und des Kurbeldiagramms nach Fig. 2 erläutert.
Der Kolben 4 bewege sich im Sinne des Pfeiles 18 und befinde sich in der gezeichneten Stellung kurz vor dem Ende des Arbeitshubes. Sowohl das Einlassventil 5 als auch das Auspuffventil 7 sind geschlossen ; auch die Klappe 16 befindet sich infolge des im Raum 11 herrschenden Überdruckes in ihrer Schliesslage. Bevor nun der Kolben 4 in die mit gestrichelten Linien angedeutete untere bzw. innere Totpunktlage 19 kommt (Punkt a in Fig. 2) wird das Auspuffventil 7 geöffnet (mit gestrichelten Linien angedeutet) und die Abgase strömen in die Auspuffleitung 20. Wenn der Druckausgleich im Raum 11 hergestellt ist (Punkt b in Fig. 2) wird die Klappe 16 durch den Druck der aus der Leitung 15 kommenden Luft geöffnet. Die Luft strömt durch die Schlitze 13 hindurch so lange in den Arbeitsraum 11, bis der Kolben 4 bei seinem Rückhub die Schlitze 13 wieder zudeckt (Punkt ein Fig. 2).
Im oberen bzw. äusseren Totpunkt oder kurz vorher oder nachher, wird das Auspuffventil 7 geschlossen und das Einlassventil 5 geöffnet (Punkt d in Fig. 2). Die Zufuhr von frischer Luft durch das Ventil 5 wird aber, bevor der Kolben während des Ansaughubes die Schlitze 1,) erneut freigibt, wieder unterbrochen (Punkt e in Fig. 2), so dass
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leitung 15 ein Unterdruck herrscht. Die Folge hievon ist, dass beim Freigeben der Schlitze 13 der Eintritt der Luft aus der Leitung. wegen des in dem Zylinder erzeugten Unterdruckes beschleunigt wird. Da die Schlitze 13 tangential in den Zylinder einmünden (Fig. 4), erteilt die der Leitung 15 entnommene Luft der durch das Ventil 5 eingeführten Luft eine kreisende Bewegung.
Diese kreisende Bewegung pflanzt sich über den ganzen Zylinderinhalt fort und hält auch dann noch an, wenn die Schlitze 13 schon wieder vom rücklaufenden Kolben 4 zugedeckt worden sind (Punkt gin Fig. 2). Die kreisende Luftbewegung bewirkt eine feine und gleichmässige Verteilung des. Brennstoffes, der in den Arbeitsraum eingeführt wird, sobald der Kolben 4 den oberen Totpunkt erreicht hat. Die nach der Zündung des Brennstoffgemisches einsetzende Ausdehnung der Verbrennungsgase bewegt den Kolben 4 wieder in der Richtung des Pfeiles 18 und die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich.
Dem Arbeitshub im Arbeitsraum 11 entspricht der Verdichtungshub im Arbeitsraum 12, an den sich anschliessend die gleichen, aus Fig. 3 zu ersehenden und für den Arbeitsraum 11 zuvor beschriebenen Vorgänge anreihen.
Die Brennkraftmaschine könnte natürlich auch in der Weise ausgebildet sein, dass dem Arbeitshub des Arbeitsraumes 11 die Auspuffperiode im Arbeitsraum 12 entspricht. Die Anordnung sowie die Anzahl der verwendeten Ventile kann ebenfalls eine andere als beim Ausführungsbeispiel sein. Ebenso können auch die Schlitze 13 und 14 mehr oder weniger weit von der Totpunktlage des Kolbens entfernt liegen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betriebe von Viertakt-Brennkraftmaschinen, bei denen an beiden Enden des Arbeitsraumes Mittel für die Zufuhr von Luft vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass nach Öffnen des Auslasses (7, 10) die Spülung durch den nahe dem inneren Totpunkt vorgesehenen Einlass .'3, 14) und nach Schliessen des Auslasses der Eintritt der Luft zuerst durch den auf der Seite des äusseren Totpunktes vorgesehenen Einlass (J,. 8) erfolgt, worauf durch Schliessen dieses Einlasses und Weiterbewegung des Kolbens im Arbeitszylinder ein Unterdruck erzeugt wird, der entsprechend dem weiteren Hub des Kolbens ein beschleunigtes Eindringen der einzuführenden Luft und somit eine Durchwirbelung der bereits angesaugten Lufcmenge bewirkt.
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Method for operating four-stroke internal combustion engines and associated equipment.
The invention relates to a method for operating four-stroke internal combustion engines, in which means are provided for the supply of air at both ends of the working space, such as valves at one end (outer dead center) and slots controlled by the piston at the other end (inner dead center). The invention consists in that after opening the outlet the flushing takes place through the inlet provided near the inner dead center and after closing the outlet the air first enters through the inlet provided on the side of the outer dead center, whereupon by closing this inlet and further movement of the Piston in the working cylinder a negative pressure is generated, which, in accordance with the further stroke of the piston, causes accelerated penetration of the air to be introduced and thus a swirling of the amount of air that has already been sucked in.
The openings of the air line opening near the inner dead center of the piston can be designed as slots opening approximately tangentially into the working space.
An embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically in the drawing on a standing double-acting four-stroke internal combustion engine, from which the nature and mode of operation of a single-acting internal combustion engine operating according to the invention can be derived.
Fig. 1 is a section through the cylinder, Fig. 2 the crank diagram for the upper, Fig. 3 the crank diagram for the lower working space of the cylinder. 4 shows a section through the plane II of FIG. 1.
In the cylinder 1, which is closed at the top by the cover 2 and at the bottom by the cover 3, the piston 4 moves back and forth. An air inlet valve 5, a fuel valve 6 and an exhaust valve 7 are provided in the upper cover 2, thus at the outer dead center. The lower cylinder part is also equipped with an air inlet valve 8, two fuel valves 9 arranged in the cover 3 and an exhaust valve 10. Both the work space 11 and the work space 12 are connected at the inner dead center through slots 13 and 14 with an air supply line 15 which can be shut off by closing elements 16 and 17, respectively.
The method by which the internal combustion engine works. will be explained with reference to the processes taking place in the working space 11 and the crank diagram according to FIG.
The piston 4 moves in the direction of arrow 18 and is in the position shown shortly before the end of the working stroke. Both the inlet valve 5 and the exhaust valve 7 are closed; The flap 16 is also in its closed position due to the overpressure prevailing in the space 11. Before the piston 4 comes into the lower or inner dead center position 19 indicated with dashed lines (point a in Fig. 2), the exhaust valve 7 is opened (indicated with dashed lines) and the exhaust gases flow into the exhaust line 20. When the pressure equalization in Space 11 is established (point b in Fig. 2) the flap 16 is opened by the pressure of the air coming from the line 15. The air flows through the slots 13 into the working space 11 until the piston 4 covers the slots 13 again on its return stroke (point on FIG. 2).
In the top or outer dead center or shortly before or after, the exhaust valve 7 is closed and the inlet valve 5 is opened (point d in FIG. 2). The supply of fresh air through the valve 5 is, however, interrupted again (point e in FIG. 2) before the piston releases the slots 1,) again during the intake stroke, so that
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line 15 is a negative pressure. The consequence of this is that when the slots 13 are released, the air enters the duct. is accelerated because of the negative pressure generated in the cylinder. Since the slots 13 open tangentially into the cylinder (FIG. 4), the air withdrawn from the line 15 gives the air introduced through the valve 5 a circular movement.
This circular movement is propagated over the entire contents of the cylinder and continues even when the slots 13 have already been covered again by the returning piston 4 (point g in FIG. 2). The circular air movement causes a fine and even distribution of the. Fuel, which is introduced into the working space as soon as the piston 4 has reached top dead center. The expansion of the combustion gases that begins after the ignition of the fuel mixture moves the piston 4 again in the direction of arrow 18 and the processes described are repeated.
The working stroke in the working space 11 corresponds to the compression stroke in the working space 12, to which the same processes as can be seen from FIG. 3 and described above for the working space 11 follow.
The internal combustion engine could of course also be designed in such a way that the exhaust period in the working chamber 12 corresponds to the working stroke of the working chamber 11. The arrangement and the number of valves used can also be different than in the exemplary embodiment. The slots 13 and 14 can also be located more or less far from the dead center position of the piston.
PATENT CLAIMS:
1. A method for operating four-stroke internal combustion engines, in which means for the supply of air are provided at both ends of the working space, characterized in that after opening the outlet (7, 10) the flushing through the inlet provided near the inner dead center. '3, 14) and after the outlet is closed, the air first enters through the inlet (J, 8) provided on the side of the outer dead center, whereupon a negative pressure is generated in the working cylinder by closing this inlet and moving the piston further According to the further stroke of the piston, an accelerated penetration of the air to be introduced and thus a swirling of the air volume already sucked in causes.