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Brennkraftmaschine mit einer an den Auslass für die Verbrennungsgase angeschlossenen
Saugpumpe.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, bei der eine an den Auslass für die Verbrennungsgase angeschlossene Saugpumpe bei geöffnetem Auslass zunächst eine Verbindung des Zylinderinneren mit der Aussenluft herstellt und dann zwecks Absaugens der Verbrennungsgase und Einführung einer neuen Ladung in dem Zylinder einen Unterdruck erzeugt. Bei bekannten Maschinen dieser Art
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letzteren eine Kolbenpumpe verwendet, deren Kolben auf der Stange des Maschinenkolbens sitzt oder mittels eines besonderen Kurbeltriebes von der Maschinenwelle angetrieben wird.
Nach der Erfindung dient als Saugpumpe die an sich bekannte Drehkolbenpumpe mit zwei sich aufeinander abwälzenden und in je einer zylindrischen Kammer eines gemeinsamen Gehäuses angeordneten Drehkolben. Der eine das Widerlager bildende Drehkolben ist in seine Kammer dicht eingepasst, wogegen der andere mit der Wand seiner Kammer einen in die Aussenluft mündenden Ringraum bildet und einen den Querschnitt dieses Ringraumes ausfüllenden und an der Mündung des Auslasskanales für die Verbrennungsgase vorbeistreichenden Flügel trägt, wobei der Widerlagerkolben mit einer den Flügel durchlassenden Aussparung versehen ist. Bei Anwendung einer derartigen Kolbenpumpe wird ein wesentlich gedrängterer Aufbau der gesamten Maschine und eine bedeutende Vereinfachung des Antriebes der Pumpe erzielt.
Zugleich ergibt sich die Möglichkeit, die nach dem Ausdehnungshub des Maschinenkolbens in den Verbrennungsgasen noch vorhandene Spannung, die bisher beim Auspuffen nutzlos verloren ging, in Nutzarbeit umzusetzen. Zu dem Zweck ist nach der Erfindung der Ringraum der Pumpe im Verhältnis zum Hubraum des Maschinenkolbens derart bemessen, dass der Pumpendrehkolben während der ersten bei geöffnetem Auslass stattfindenden Umdrehung bis zur Freigabe des den Pumpenringraum mit der Aussenluft verbindenden Kanals durch die ausströmenden Verbrennungsgase angetrieben wird. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist eine Saugpumpe an mehrere Zylinder angeschlossen, wobei die Pumpe eine derartige Drehgeschwindigkeit hat, dass auf jeden Zylinder bei geöffnetem Auslass zwei Umdrehungen entfallen.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt die Brennkraftmaschine nach der Erfindung in axialem Schnitt, Fig. 2 die Pumpe zum Absaugen der Verbrennungsgase im Längsschnitt und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 2. Die Fig. 4,5, 6 und 7 zeigen schematisch im axialen Schnitt durch die Maschine die Wirkungsweise der Saugpumpe.
In der Zeichnung ist 2 der Zylinder, 3 der Kolben, 4 die Kolbenstange, 5 die Kurbelwelle und 6 das Kurbelgehäuse der Maschine. Der Zylinder 2 ist mit Auslassschlitzen 7 versehen, die durch einen Kanal 8 mit einer Saugpumpe 9 mit umlaufenden Kolben verbunden ist. Diese Pumpe besteht aus einem Gehäuse 10 mit zwei zylindrischen Kammern 11 und 12, von denen die eine 12 einen erheblich grösseren Durchmesser besitzt als die andere. Diese grössere Kammer ist an den Kanal 8 angeschlossen und mit einem Auslassrohr 13 versehen, das dauernd mit der Aussenluft in Verbindung steht. In den Kammern 11 und 12 sind zwei Drehkolben 14 und 15 angeordnet, deren Wellen 16 und 17 in an den Stirnwänden des Pumpengehäuses angeordneten Lagern 18 laufen.
Die Umfangsflächen dieser beiden Drehkolben berühren einander (Fig. 1). Der obere Kolben 14 bildet das Widerlager und ist dicht in die obere Kammer 11 eingepasst, während der untere Kolben 15 derart bemessen ist, dass zwischen seiner Umfangsfläche und der Wand der Kammer 12 ein Ringraum 20 gebildet wird. Der Drehkolben 15 besitzt einen radialen Flügel 21, dessen äusserer Rand an der inneren Umfangsfläche der Wand der Kammer 12 abdichtet. Der Widerlagerkolben 14 ist mit einer Aussparung 22 versehen, die derart gestaltet ist, dass sie bei der Drehbewegung
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Ende der Welle 17 sitzt ein Zahnrad 26, das mit einem zweiten Zahnrad 27 auf der Welle 16 des oberen Kolbens 14 kämmt.
Die Zahnräder 26 und 27 sind gleich gross, so dass die Kolben gleiche Drehgeschwindigkeiten besitzen.
Der Magnetinduktor 28 der Maschine wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von der Welle 11 des unteren Kolbens mittels eines Riemens 29 angetrieben. Statt dessen kann auch die Welle des Induktors unmittelbar mit der Kolbenwelle gekuppelt sein. Das Einlassventil 30 ist in der üblichen Weise als federbelastetes Saugventil ausgebildet und steht mittels der Ansaugeleitung 32 mit dem Vergaser 31 in Verbindung.
Beim Betriebe der Maschine wird die Saugpumpe 9 von der Kurbelwelle 5 mit der sechsfachen Drehzahl angetrieben. Die Drehkolben sind so eingestellt, dass nach dem Freigeben der Auslassschlitze 7 durch den Kolben 3 in dem Zylinder ein Unterdruck erzeugt wird. Beim ersten Takt der Maschine wird durch die mittels einer Zündkerze 33 eingeleitete Verbrennung einer Ladung im oberen Zylinderende der Kolben 3 abwärts getrieben. Dabei gibt er die Auslassschlitze 1 frei, so dass die verbrannten Gase in den Kanal 8 und von da in die Pumpenkammer 12 entweichen können. In diesem Augenblick ist der Flügel 21 des Drehkolbens 15 soeben an der Mündung des Kanales 8 vorbeigelangt (Fig. 4).
Die unter hohem Druck in die Pumpenkammer 12 entweichenden Gase üben durch ihren Druck auf den Flügel 21 ein Drehmoment auf den Drehkolben 15 aus, das durch das Kettenradgetriebe 23, 24, 25 auf die Kurbelwelle 5 übertragen wird. Dieser Antrieb des Drehkolbens findet so lange statt, bis nach etwa einer halben Umdrehung des Kolbens 15 der Flügel 21 vor das Auslassrohr 13 gelangt ist. Dann
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das Auslassrohr 13 in Verbindung. Die Verbrennungsgase strömen infolgedessen so lange aus, bis der Druck innerhalb des Zylinders gleich dem Druck der Aussenluft ist (Fig. 5).
Bei der weiteren Bewegung der Pumpe gelangt der Flügel 21 in die Aussparung 22 des oberen und streicht dann wieder an der Mündung des Kanales 8 vorbei, wodurch die Verbindung zwischen dem Zylinderinnern und dem Auslassrohr 13 abgeschlossen wird (Fig. 6). Dann wird durch die Bewegung des Flügels 21 im Zylinder ein Unterdruck erzeugt, so dass die restlichen Verbrennungsgase aus dem Zylinder abgesaugt werden. Infolge dieses Unterdruckes öffnet sich das Einlassventil 30, um eine neue Ladung des gasförmigen Brennstoffes in den Zylinder einzulassen. Diese einströmende Ladung treibt die etwa noch im Zylinder vorhandenen Verbrennungsgase vor sich her und verdrängt sie durch die Auslassschlitze 7 (Fig. 7).
Während der Einführung der neuen Ladung in den Zylinder beginnt der Kolben sich nach aufwärts zu bewegen und schliesst dabei die Auslassschlitze 7 ab, worauf die neue Ladung verdichtet wird, bis durch die Zündung das beschriebene Spiel von neuem eingeleitet wird.
Die Saugpumpe 9 muss natürlich so gebaut sein, dass sie möglichst alle Verbrennungsgase aus dem Zylinder entfernt, ohne den geringsten Teil der durch das Ventil 30 eingeführten neuen Ladung mitzusaugen. Dies kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass der Pumpenraum 20 etwa gleich dem Rauminhalt des Zylinders gemacht wird, so dass, wenn der Kolben 3 bei seinem Aufwärtsgang die Schlitze 7 schliesst, die letzten Reste der Verbrennungsgase gerade in den Kanal abgesaugt sind.
Bei der Anwendung der Erfindung für mehrzylindrige Maschinen wird die Pumpe 9 an den gemeinsamen Auslasskanal angeschlossen und derart angetrieben, dass er die Verbrennungsgase der einzelnen Zylinder nacheinander absaugt. Bei Dreizylindermaschinen erhält die Pumpe zweckmässig die sechsfache Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Bei Maschinen mit mehr als drei Zylindern muss die Drehgeschwindigkeit der Pumpe entsprechend vergrössert werden, oder aber es müssen mehrere Pumpen vorgesehen sein.
Die Erfindung eignet sich für zahlreiche Arten von Zweitaktol-und-gasmaschinen, für Dieselmaschinen und Halbdieselmaschinen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Brennkraftmaschine mit einer an den Auslass für die Verbrennungsgase angeschlossenen Saugpumpe, die bei geöffnetem Auslass zunächst eine Verbindung des Zylinderinneren mit der Aussenluft herstellt und dann zwecks Absaugens der Verbrennungsgase und Einführens einer neuen Ladung in dem Zylinder einen Unterdruck erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass als Saugpumpe die an sich bekannte Drehkolbenpumpe mit zwei sich aufeinander abwälzenden und in je einer zylindrischen Kammer (11) bzw.
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