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Brennkraftmaschine.
Es sind Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen in einem Zylinder eine feste mittlere Trennung- wand und zwei Kolben zu beiden Seiten der Trennungswand vorgesehen sind, die durch eine durch die Trennungswand hindurchgehende Stange miteinander verbunden sind, wodurch der Zylinder- raum in drei Kammern zerlegt wird. Durch entsprechende in der Zylinderwand, in den Kolbenwänden und in der Stange vorgesehene Steuerschlitz bzw. Steuerkanäle wird bewirkt, dass während der am inneren Zylinderende gebildete Raum als Verbrennungsraum wirkt, der zwischen diesen Raum und der mittleren Trennungswand gebildete Raum als Ladepumpenraum wirkt, während der Raum zwischen der Trennungswand und dem andern Kolben bei seiner Vergrösserung die Verbrennungsgase nach Art einer Saugpumpe aufnimmt.
Dieser bekannten Einrichtung haften jedoch Mängel an. Insbesondere kann das Absaugen der Verbrennungsgase nicht in ausreichendem Masse erfolgen, da nur eine Raumvergrösserung auf das Doppelte des Expansionsraumes möglich ist. Auch besteht nicht genügend Freiheit für die Anordnung der Steuerkanäle, so dass deren Wirksammachung nicht in die günstigsten Abschnitte des gesamten Arbeitsvorganges verlegt werden kann.
Die Erfindung bezweckt bei grundsätzlicher Beibehaltung der angeführten Dreiraumarbeitsweise, eine Verbrennungskraftmaschine mit verbesserter Wirkungsweise zu schaffen und besteht in der Anordnung eines beiderseits geschlossenen Arbeitszylinders, der unter Bildung eines Ringraumes von einem einseitig offenen höheren Steuerzylinder umgeben ist, in dessen den Arbeitszylinder überragenden Raum ein mit dem Arbeitskolben durch eine den oberen Abschluss des Arbeitszylinders durchstossenden Kolbenstange verbundener Kolben spielt, dessen Mantel in den Ringraum zwischen Arbeitszylinder und äusseren Steuerzylinder reicht und sowohl an der Aussenfläche des Arbeitszylinders als auch an der Innenfläche des Steuerzylinders dichtend gleitet und mittels steuernden Schlitzen bzw.
Kanten mit entsprechenden Schlitzen im Arbeit-und Steuerzylinder zusammenwirkend die Ein-, Aus-und überströmung im Sinne der Dreiraumarbeitsweise steuert.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel einer Verbrennungs- kraftmaschine der besonderen an sich bekannten Art dargestellt, bei der an einem Zahnrad in radialer
Richtung zwei oder mehrere Arbeitszylinder mit ihren Kolben derart angeordnet sind, dass die Aussen- flächen der Kolben sich in den Zahnlücken des Zahnrades bewegen und mit Ritzeln in Eingriff stehen, die an einem feststehenden Ring angeordnet sind.
Auf der Welle 1, die in nicht dargestellten Lagern drehbar gelagert ist, sitzt der Grundkörper 2, der mit der Welle durch den Flansch 3 verbunden ist. In dem Grundkörper 2 sind sternförmig die
Arbeitszylinder 4 eingesetzt. Die Arbeitszylinder (Fig. 3) sind am inneren Ende offen und im Grund- körper 2 so eingesetzt, dass dieser den Abschluss der Verbrennungskammern bildet. Im dargestellten
Beispiel sind acht Zylinder sternförmig um die Drehachse angeordnet. Die Zylinder 4 sind mit dem äusseren Zylinderdeckel 5 aus einem Stück hergestellt. Vorteilhaft aus einem Stück mit dem Arbeit- zylinder ist der aussen offene Steuerzylinder 6 gebildet, der den Arbeitszylinder unter Belassung eines
Ringraumes 7 umgibt und ungefähr doppelt so hoch als der Arbeitszylinder ist.
Im Arbeitszylinder spielt der Kolben 8, der mittels einer durch den Zylinderdeckel 5 gehenden
Kolbenstange 9 mit dem im Steuerzylinder 6 spielenden Kolben 10 verbunden ist. Der verhältnismässig lange Mantel 11 des Kolbens 10 greift in den Ringraum 7 ein und dichtet sowohl an der Aussenfläche des Zylindermantels 4 als auch an der Innenfläche des Steuerzylinders 6, so dass er eine Art Kolben-
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schieber bildet. Durch die beschriebene Anordnung werden drei Räume gebildet, u. zw. der Arbeitsraum A unter dem Kolben 8, der Ladepumpenraum B zwischen dem Kolben 8 und dem Deckel 5 und der Absaugeraum C zwischen dem Deckel 5 und dem Kolben 10. Durch die nachstehend beschriebenen besonderen Steuerschlitz und Kanäle wird folgende Arbeitsweise erzielt.
Die Kolben mögen in der inneren Totpunktlage stehen (Fig. 1 unterer Zylinder). Der Raum A ist mit verdichtetem, durch die Zündkerze 12 gezündeten Brenngemisch, der Raum B mit einer andern Menge angesaugtem Ladegemisch von Aussendruck gefüllt. Während die Kolben nach aussen getrieben werden, wird das Ladegemisch im Raum B verdichtet.
Im Raum 0 entsteht ein Unterdruck Bevor die Kolben in die in Fig. 3 gezeichnete Stellung gelangen, überschleift der Schlitz 13 des Kolbensehiebermantels 11 den Kanal 14 des Zylindermantels 4 und stellt dessen Verbindung mit einem übereinstimmenden Schlitz 15 des äusseren Zylindermantels 6 her, so dass die noch nicht vollkommen drucklosen Verbrennungsgase aus'dem'Raum A ins Freie auspuffen, wodurch der Druck rasch auf'den Aussendruck sinkt. Beim weiteren Auswärtsgehen in die in Fig. 3 gezeichnete Stellung schliesst der Schlitz 13 den Schlitz 15 ab und stellt gleichzeitig die Verbindung des Kanals 14 mit einem Kanal 16 her, der in den Raum C mündet.
Im Raum 0 herrscht in diesem Augenblick schon ein bedeutender Unterdruck, so dass der noch im Raum A befindliche Verbrennungsgasrest in den Raum 0 übergesaugt wird. Da der Raum C wesentlich grösser ist als der Raum A, werden die Verbrennungsgase bis auf einen geringen Rest aus letzterem entfernt. Eine Klappe 17 od. dgl. verhindert beim später zu beschreibenden Rückgang der Kolben, dass die Verbrennungsrückstände zum Teil wieder aus dem Raum C nach A zurückgedrückt werden. Gehen die Kolben aus der in Fig. 3 dargestellten Stellung weiter auswärts, so wird vorerst die Verbindung der Kanäle 16 und 14 unterbrochen, sodann überschleift der Kolben 8 den Kanal 18
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sobald die Kolben ihre äussere Endstellung erreichen.
Beim nun folgenden Nachinnengang der Kolben werden das Ladegemisch in A und die Verbrennungsrückstände in 0 verdichtet, während in B ein bedeutender Unterdruck entsteht. Kurz vor dem Erreichen der inneren Endstellung überschleift der Schlitz 19 im Steuerschieber den Schlitz 20 im äusseren Zylindermantel 6, so dass die Verbindung mit der Ansaugleitung 21 hergestellt wird und der Raum B wieder frisches Brenngemisch erhält. Ungefähr gleichzeitig kommt ein Schlitz 22 im Steuerschieber mit einem Ausströmsehlitz 23 im äusseren Zylindermantel in Übereinstimmung, so dass die verdichteten Verbrennungsrückstände ausblasen können. Hiemit ist die Ausgangsstellung erreicht und das beschriebene Spiel beginnt von neuem.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines besonderen Sternmotors wird das äussere Hubende der Kolben nicht zwangläufig begrenzt. Hier sind zur Hubbegrenzung gefederte Pufferscheiben')'i vorgesehen, gegen die der Kolben 8 wirkt und die sich gegen den Zylinderabschluss 5 stützen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Brenngemischzufuhr durch die hohle Welle 1, in der radiale Bohrungen 24 vorgesehen sind. Die Bohrungen sind durch eine Art hohle Manschette 25 umgeben, in deren Hohlraum das vom Vergaser kommende Rohr 26 mündet.
Ein zweiter Kranz radialer Bohrungen 27 mündet in den scheibenförmigen Raum 21, der im Grundsatz nichts anders als die Fortsetzung der Ansaugleitung ist und aus dem auch das Brenngemisch auf die einzelnen Zylinder verteilt wird. In analoger Weise ist auch die Auspuffleitung als scheibenförmiger Ringraum 28 ausgebildet, der dann zu einem Ringrohr'zusammengezogen zum Auspufftopf überführt.
Ein sich mit den Zylindern mitdrehender Zahnkranz 29 greift in Ritzel 30 ein, an deren Welle ein Arm 31 sitzt, der am Ende eine Rolle 32 trägt. Statt des dargestellten Zahnradtriebes kann auch ein Kettentrieb verwendet werden. Der Arm 31 bildet eine Art Einzahnrad, dessen Zahn bei der Drehung in den Zylindermantel 6 eingreift und gegen den Boden des Kolbens 10 wirkt. Statt des einen Armes können auch zwei oder mehrere Arme vorgesehen sein, die nacheinander je in einen Zylinder eingreifen. Es können auch statt des einen Ritzels um den Zylinderstern verteilt zwei oder mehrere Ritzel mit Armen 31 vorgesehen sein. Hiedurch kann die Folge der Arbeitshübe in verschiedener Weise abge- ändert werden.
Während bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung, bei der sich das Zahnverhältnis des Ritzels 30 zum Zahnrad 29 wie 1 : 8 verhält, bei jeder Umdrehung des Zylindersternes acht Arbeitshübe, nämlich je ein Arbeitshub eines Zylinders erfolgt, können bei zwei diametral angeordneten Ritzeln sechzehn Arbeitshübe je Umdrehung erzielt werden. Es kann die Anzahl der Arbeitshübe auch durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Zahnrad und Ritzel beeinflusst werden.
Den Zündkerzen 12 wird der Zündstrom mittels nicht dargestellten Schleifringen in an sich bekannter Weise zugeführt.-
Beim Beginn des beschriebenen Arbeitsvorganges oder beim Ausbleiben einer Zündung oder in allen sonstigen Fällen, in denen eines der Kolbenpaare nicht nach auswärts ginge, würde der Arbeitsvorgang zumindest in dem betreffenden Zylinder unterbrochen. Um dies zu verhindern, ist folgende Anordnung getroffen :
An den Kolben 10 sind seitlich diametral gegenüberstehende Bolzen 34, 34'vorgesehen, die durch Längsschlitze 35, 35' (Fig. 1 und 2) nach aussen ragen.
Auf den Bolzen ruhen die Enden von beiderseits der Zylinder angeordneten gleicharmigen Hebeln 36,36'von innen auf, die somit je zwei
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mit den andern Enden das Kolbenpaar des benachbarten Zylinders nach aussen, falls die Auswärtsbewegung ansonst nicht eintreten würde. Wird das betreffende Kolbenpaar jedoch durch den Verbrennungsdruck nach aussen getrieben, so kann es unabhängig von der Bewegung des andern Kolbenpaares der Hebelbewegung ungehindert voreilen.
Die Kühlung der Zylinder kann durch Kühlwasser erfolgen, das entsprechenden Kühlmänteln durch die Welle zugeführt wird.
Die Maschine kann in an sich bekannter Weise in kinematischer Umkehrung auch so ausgeführt werden, dass die Zylinder mit dem Zahnrad 29 feststehen und die Ritzel 30 als Planetenräder um dasselbe kreisen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Brennkraftmaschine mit Dreiraumarbeitsweise, gekennzeichnet durch die Anordnung eines beiderseits geschlossenen Arbeitszylinders (4), der unter Bildung eines Ringraumes (7) von einem einseitig offenen höheren Steuerzylinder (6) umgeben ist, in dessen den Arbeitszylinder überragenden Raum ein mit dem Arbeitskolben durch eine den oberen Abschluss (5) des Arbeitszylinders durchstossenden Kolbenstange (9) verbundener Kolben (10) spielt, dessen Mantel (11) in den Ringraum zwischen Arbeitszylinder und äusseren Steuerzylinder reicht und sowohl an der Aussenfläche des Arbeitszylinders als auch an der Innenfläche des Steuerzylinders dichtend gleitet und mittels steuernden Schlitzen bzw.
Kanten mit entsprechenden Schlitzen im Arbeit-und Steuerzylinder zusammenwirkend die Ein-, Aus-und Überströmung im Sinne der Dreiraumarbeitsweise steuert.
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Internal combustion engine.
Internal combustion engines are known in which a fixed central partition wall and two pistons are provided on both sides of the partition wall in a cylinder and are connected to one another by a rod passing through the partition wall, whereby the cylinder space is divided into three chambers. By means of corresponding control slots or control channels provided in the cylinder wall, in the piston walls and in the rod, the space formed at the inner end of the cylinder acts as a combustion space, while the space formed between this space and the central partition wall acts as a charge pump space, while the space between the partition wall and the other piston, when it is enlarged, receives the combustion gases in the manner of a suction pump.
However, this known device has shortcomings. In particular, the evacuation of the combustion gases cannot take place to a sufficient extent, since the room can only be enlarged to double the expansion space. There is also not enough freedom for the arrangement of the control channels, so that making them effective cannot be relocated to the most favorable sections of the entire work process.
The aim of the invention is to maintain the cited three-room mode of operation in principle, to create an internal combustion engine with an improved mode of operation and consists in the arrangement of a working cylinder closed on both sides, which is surrounded by forming an annular space by a higher control cylinder open on one side, in which the working cylinder protruding space with the Working piston plays through a piston rod connected to the upper end of the working cylinder, the jacket of which extends into the annular space between the working cylinder and the outer control cylinder and slides sealingly on the outer surface of the working cylinder as well as on the inner surface of the control cylinder and by means of controlling slots or
Edges with corresponding slots in the working cylinder and control cylinder cooperate to control the inflow, outflow and overflow in the sense of the three-space working method.
In the drawing, the subject matter of the invention is shown in an embodiment of an internal combustion engine of the particular type known per se, in which on a gear wheel in radial
Direction of two or more working cylinders with their pistons are arranged in such a way that the outer surfaces of the pistons move in the tooth gaps of the gear and are in engagement with pinions that are arranged on a stationary ring.
The base body 2, which is connected to the shaft by the flange 3, is seated on the shaft 1, which is rotatably supported in bearings (not shown). In the base body 2 are star-shaped
Working cylinder 4 used. The working cylinders (FIG. 3) are open at the inner end and are inserted in the base body 2 in such a way that it forms the end of the combustion chambers. In the illustrated
For example, eight cylinders are arranged in a star shape around the axis of rotation. The cylinders 4 are made in one piece with the outer cylinder cover 5. The externally open control cylinder 6 is advantageously formed from one piece with the working cylinder, which controls the working cylinder while leaving one
Annular space 7 surrounds and is approximately twice as high as the working cylinder.
In the working cylinder, the piston 8, which by means of a through the cylinder cover 5 plays
The piston rod 9 is connected to the piston 10 playing in the control cylinder 6. The relatively long jacket 11 of the piston 10 engages in the annular space 7 and seals both on the outer surface of the cylinder jacket 4 and on the inner surface of the control cylinder 6, so that it forms a kind of piston
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slide forms. The arrangement described three spaces are formed, u. between the working space A under the piston 8, the charge pump space B between the piston 8 and the cover 5 and the suction space C between the cover 5 and the piston 10. The following mode of operation is achieved by the special control slot and channels described below.
The pistons may be in the inner dead center position (Fig. 1 lower cylinder). The space A is filled with compressed combustion mixture ignited by the spark plug 12, the space B with a different amount of sucked in charge mixture from external pressure. While the pistons are driven outwards, the charge mixture in space B is compressed.
A negative pressure arises in space 0 Before the pistons reach the position shown in Fig. 3, the slot 13 of the piston valve jacket 11 loops over the channel 14 of the cylinder jacket 4 and connects it to a matching slot 15 of the outer cylinder jacket 6, so that the Exhaust combustion gases that are not yet completely pressureless from room A into the open, whereby the pressure drops rapidly to the external pressure. When going further out into the position shown in FIG. 3, the slot 13 closes the slot 15 and at the same time establishes the connection of the channel 14 with a channel 16 which opens into the space C.
At this moment, there is already a significant negative pressure in room 0, so that the residual combustion gas still in room A is sucked over into room 0. Since the room C is much larger than the room A, the combustion gases are removed from the latter except for a small amount. A flap 17 or the like prevents the combustion residues from being partially pushed back from space C to A when the pistons retreat to be described later. If the pistons move further outwards from the position shown in FIG. 3, the connection between channels 16 and 14 is first interrupted, and then piston 8 loops over channel 18
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as soon as the pistons reach their outer end position.
When the pistons now move inwards, the charge mixture in A and the combustion residues are compressed in 0, while a significant negative pressure is created in B. Shortly before reaching the inner end position, the slot 19 in the control slide loops over the slot 20 in the outer cylinder jacket 6, so that the connection with the suction line 21 is established and the space B receives fresh combustion mixture again. At approximately the same time, a slot 22 in the control slide coincides with an outflow slot 23 in the outer cylinder jacket, so that the compressed combustion residues can be blown out. With this the starting position is reached and the described game begins again.
In the illustrated embodiment of a special radial engine, the outer stroke end of the piston is not necessarily limited. Here, spring-loaded buffer disks ')' i are provided to limit the stroke, against which the piston 8 acts and which are supported against the cylinder end 5. In the exemplary embodiment shown, the fuel mixture is supplied through the hollow shaft 1 in which radial bores 24 are provided. The bores are surrounded by a kind of hollow sleeve 25, into the cavity of which the pipe 26 coming from the carburetor opens.
A second ring of radial bores 27 opens into the disk-shaped space 21, which in principle is nothing other than the continuation of the intake line and from which the combustion mixture is also distributed to the individual cylinders. In an analogous manner, the exhaust line is also designed as a disk-shaped annular space 28 which is then contracted to form an annular pipe and leads to the muffler.
A toothed ring 29 rotating with the cylinders engages in pinion 30, on the shaft of which an arm 31 sits, which at the end carries a roller 32. Instead of the gear drive shown, a chain drive can also be used. The arm 31 forms a type of single-gear wheel, the tooth of which engages in the cylinder jacket 6 during rotation and acts against the bottom of the piston 10. Instead of the one arm, two or more arms can also be provided which each engage in a cylinder one after the other. Instead of the one pinion, two or more pinions with arms 31 can be provided distributed around the cylinder star. As a result, the sequence of the working strokes can be changed in various ways.
While in the arrangement shown in Fig. 2, in which the tooth ratio of the pinion 30 to the gear 29 is 1: 8, eight working strokes, namely one working stroke of a cylinder, occur with each rotation of the cylinder star, sixteen can be achieved with two diametrically arranged pinions Working strokes can be achieved per revolution. The number of working strokes can also be influenced by changing the transmission ratio between gear and pinion.
The ignition current is fed to the spark plugs 12 by means of slip rings (not shown) in a manner known per se.
At the start of the work process described or if there is no ignition or in all other cases in which one of the piston pairs would not go outwards, the work process would be interrupted at least in the relevant cylinder. To prevent this, the following arrangement has been made:
On the piston 10, laterally diametrically opposed bolts 34, 34 'are provided which protrude outward through longitudinal slots 35, 35' (FIGS. 1 and 2).
The ends of equal-armed levers 36, 36 'arranged on both sides of the cylinders rest on the bolts from the inside, thus each having two
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with the other ends the pair of pistons of the adjacent cylinder outwards, if the outward movement would otherwise not occur. However, if the relevant pair of pistons is driven outward by the combustion pressure, it can lead the lever movement unhindered regardless of the movement of the other pair of pistons.
The cylinders can be cooled by cooling water that is fed to the appropriate cooling jackets through the shaft.
The machine can also be designed in a manner known per se in a kinematic reversal so that the cylinders with the gear 29 are stationary and the pinions 30 revolve around the same as planet gears.
PATENT CLAIMS:
1. Internal combustion engine with three-space operation, characterized by the arrangement of a working cylinder (4) which is closed on both sides and which is surrounded by a higher control cylinder (6) open on one side, forming an annular space (7), in whose space protruding from the working cylinder a with the working piston through a the piston rod (10) connected to the upper end (5) of the working cylinder piercing the piston rod (9) plays, the jacket (11) of which extends into the annular space between the working cylinder and the outer control cylinder and slides sealingly on the outer surface of the working cylinder as well as on the inner surface of the control cylinder and by means of controlling slots or
Edges with corresponding slots in the working cylinder and control cylinder cooperate to control the flow in, out and overflow in the sense of the three-space working method.