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Mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschine.
Die Erfindung bezieht sich auf solche Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Einblase- luft durch Kompressorkolben verdichtet und mit hoher Verdichtungstemperatur in die Arbeits- zylinder überführt wird. Bei der Ausführung dieser Maschinen in Mehrzylinderanordnung ist es von Wichtigkeit, einerseits die Anzahl der Kompressorkolben zu vermindern, wodurch die Einfach- heit des Aufbaues in günstigem Sinne beeinflusst wird, und andererseits die Wärmeverluste der
Einblaseluft auf dem Wege von den Kompressorzylindern zu den Einblasestellen auf ein Minimum zu verringern, damit sich der Brennstoff bei seinem Eintritt in die Verbrennungsräume leichter entzündet.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass bei mehrzylindrigen Verbrennung- kraftmaschinen, deren Zylinderzahl zwei oder ein vielfaches von zwei ist, für je zwei Arbeits- zylinder ein Kompressor für die Einblaseluft vorgesehen ist, dessen Verdichtungsende mit den
Verdichtungsenden der Arbeitszylinder ganz oder nahezu zusammenfällt, wodurch erreicht wird, dass die Zeit, während welcher sich die Einblaseluft in der Leitung befindet, verkürzt wird.
In den Fig. i und 2 ist als Ausführungsbeispiel eine Vierzylindermaschine mit einer gemeinsamen Verbindungsleitung zwischen den Arbeit-und Kompressorzylindern veranschaulicht.
Die Arbeitszylinder sind mit I, 2, 3 und 4 und die kleineren Kompressorzylinder mit 5 und 6 bezeichnet. Letztere sind an das Maschinenende angeschlossen und liegen nebeneinander. Die
Kolben, Treibstangen und Kurbelzapfen tragen die gleiche Bezeichnung wie die einzelnen Zylinder, zu denen sie gehören. Sämtliche Zylinder sind durch eine gemeinschaftliche Einblaseleitung 7 verbunden, deren Abmessungen auf das geringste zulässige Mass verringert werden können.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Kurbelzapfen I, 4 und 6 gleichgerichtet und um 1800 oder angenähert um 1800 gegen die Kurbelzapfen 2, 3 und 5 versetzt. Jedes Verdichtungsende der Arbeitszylinder fällt somit mit einem Druckhubende der Kompressorzylinder zusammen. Die Arbeitszylinder I und 4 werden vom Kompressorzylinder 6 und die Arbeitszylinder 2 und 3 vom Kompressorzylinder 5 mit Einblaseluft versehen. Diese wird während der Einblaseperiode unmittelbar in die Arbeitszylinder überschoben, wodurch die Zeit, während welcher sich die Einblaseluft in der Verbindungsleitung 7 abkühlen kann. auf den Uberströmmoment beschränkt und schädliche Wärmeverluste vermieden werden.
Zweckmässiger ist eine Ausführungsform, bei der zwei oder mehrere Gruppen von je zwei Arbeitszylindern mit in der Mitte liegendem Kompressor, deren Kolbenbewegungen gruppenweise übereinstimmen, gebildet werden, und jede Gruppe eine selbständige Einblaseleltun besitzt. Der Zweck, die Einblaseluft den Arbeitszylindern in möglichst heissem Zustande zuzuführen. wird durch eine solche Anordnung schon vollkommen erreicht. Eine solche beispielsweise Ausführungsform ist in den Fig. 3 und 4 an einer Sechszylindermaschine veranschaulicht.
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sind so aufgestellt, dass sich jeder Kompressorzylinder in der Mitte zwischen je zwei Arbeitzylindern befindet. Die Kurbelzapfen, Kolben und Treibstangen eines jeden Zylinders tragen die gleiche Bezeichnung wie die Zylinder.
Die Kurbelzapfen sind paarweise gleichgerichtet und um I200 gegeneinander versetzt, und zwar stehen, wie in Fig. 4 ersichtlich ist, die Zapfen 7', 2 und 7
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Die entsprechenden Zylinder zerfallen demnach in drei Gruppen von je zwei Arbeitszylindern und einem Kompressorzylinder, wobei in jeder Gruppe jedes Verdichtungsende eines Arbeitzylinders mit dem Druckhubende des Kompressors zusammenfällt, und die Zeit, während welcher sich die Einblaseluft in der Leitung befindet, verkürzt ist. Die Verbindungsleitung zwischen den
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drei Leitungen IO, r und-ra besitzt. Die Gesamtlänge dieser drei Leitungen wird dann kleiner als die Länge einer gemeinschaftlichen Leitung.
Da ferner nur je zwei Arbeitszylinder und ein einziger Kompressor in Verbindung gebracht sind, so ergibt sich als weiterer Vorteil, dass Betriebsstörungen, z. B. infolge von Undichtheiten in der Leitung, nur in einer Gruppe auftreten, aber sich nicht auf die ganze Maschine übertragen können.
Eine andere Art, die Einblaseluft vor Wärmeverlusten zu schützen, besteht in der Verlegung der Verbindungsleitung in das Auspuffrohr oder an Stellen, die mit den heissen Auspuffgasen in Berührung kommen. Da die Temperatur der Auspuffgase unmittelbar hinter den Ventilen ungefähr 300 C beträgt, so können die Verbindungsrohre unterhalb dieser Grenze keine Wärme nach aussen abgeben. Fig. 5 veranschaulicht beispielsweise eine solche Ausführungsform der Maschine mit vier Arbeit-und zwei seitlichen Kompressorzylindern, deren Verbindungsleitung in das Auspuffrohr verlegt ist. Die Arbeitszylinder I, 2, 3 und 4 und die Kompressorzylinder 5 und 6 sind in einem Block gegossen. Die Verbindungsleitung 7 ist für alle Zylinder gemeinsam und führt vom Kompressor in das Auspuffrohr 8, wo sie während des Betriebes durch die Abgase erwärmt wird.
Die Wärmeverluste der Einblaseluft entsprechen der Temperaturdifferenz zwischen der Einblaseluft und den Leitungswänden. Bei der Inbetriebsetzung empfiehlt es sich, die erste Verbrennung im Arbeitszylinder 4 erfolgen zu lassen, der sich in unmittelbarer Nähe des Kompressorzylinders 5 befindet, dessen Kolbenbewegung mit jener des Zylinders 4 übereinstimmt. Die Einblaseluft wird auf dem kurzen Wege von Zylinder 5 zu Zylinder 4 so wenig abgekühlt, dass die erste Zündung leicht und sicher zustandekommt. Damit ferner beim Anlassen der erforderliche Einblasedruck zur Verfügung steht, bleiben die Einblaseventile der Zylinder I, 2 und 3 oder ein Teil dieser Ventile so lange geschlossen, bis der Zylinder 4 sich im Betriebe befindet.
Eine weitere Möglichkeit, die Wärmeverluste der Einblaseluft zu vermeiden, ergibt sich dadurch, dass man die Verbindungsleitung mit heisser Verdichtungsluft und mit Verbrennungsgasen, die den Arbeitszylindern entnommen werden, zusätzlich anfüllt. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass die Einblaseleitung einer Gruppe von zwei Arbeitszylindern und einem Kompressorzylinder mit gleichlaufenden Kolben, an die Arbeitszylinder einer zweiten Gruppe mit entgegengesetzt laufendem Kolben angeschlossen wird, und zwar so, dass die Leitung mit diesen Arbeitszylindern durch Rückschlagventile in Verbindung steht. Fig. 6 zeigt beispielsweise eine solche Ausführungsform an einer Vierzylindermaschine mit zwei Verbindungsleitungen, die zusätzlich mit heisser Arbeitsluft gefüllt werden.
Die Zylinder I und 4 sind an den Kompressor 5 und die Zylinder 2 und 3 an den Kompressor 6 angeschlossen, und zwar durch die voneinander getrennten Verbindungsleitungen 7 und 8. Die Kurbelzapfen der miteinander verbundenen Zylinder sind je gleichgerichtet und um etwa 180 gegeneinander versetzt. Jedes Verdichtungende in den Arbeitszylindern fällt mit dem Druckhubende eines Kompressorzylinders zusammen und die Einblaseluft strömt während der Einspritzperioden über. Der Druck in den Verbindungsleitungen beträgt beim Einspritzen z. B. ungefähr 40 bis 60 Atm. Er sinkt nach dem Einspritzen auf ungefähr 20 Atm. und erreicht seine Höchstspannung erst wieder am Ende des nächsten Verdichtungshubes bzw. des nächsten Kompressordruckhubes.
Da nun je zwei zusammengehörige Arbeitszylinder den beiden anderen vorauseilen, so ist es möglich, die Verbindungsleitungen mit Arbeitsluft zu füllen. Wenn nämlich die Leitung 7 mit den Arbeitszylindern 2 und 3 und die Leitung 8 mit den Arbeitszylindern I und 4 verbunden ist, so dass die beiden Leitungen mit diesen Arbeitszylindern durch Rückschlagventile in Verbindung stehen, so strömt bei jedem Verdichtungshub und während der Verbrennungen eine bestimmte Menge von heisser Arbeitsluft in die Verbindungsleitungen über und füllt letztere auf etwa 30 Atm., d. i. auf die höchste Verdichtungsspannung der Arbeitszylinder. Vom zugehörigen Kompressor strömt die Einblaseluft erst eine halbe Umdrehung später über. Sobald sich das Kompressordruckventil öffnet, steigt der Druck weiter auf 40 bis 60 Atm. und die Einblaseluft wird in die Arbeitszylinder überführt.
Der Vorteil der zusätzlichen Füllung der Verbindungsleitungen liegt darin, dass einerseits die Einblaseluft sehr stark sich erhitzt und vermehrt wird, wodurch den Druck-und Energieverlusten der Verbindungsleitung begegnet wird und andererseits die Dimensionen der Kompressorzylinder geringer gewählt werden können.
Selbstverständlich können zeitweise auch zwei oder mehrere Kompressoren für einen einzigen Arbeitszylinder verwendet werden. Dies ist für das Anlassen zweckmässig bzw. wenn die Maschine kalt ist, wobei durch die erhöhte Verdichtung die Temperatur der Einblaseluft erhöht wird und die Zündung des eingeführten Brennstoffes leichter erreicht wird. Dieb kann
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Organe abgesperrt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fil4. I der Zeichnung z. B. ist für diesen Zweck nur in der Druckleitung 7 zwischen den Arbeitszylindern 3 und 4- ein Hahn oder dgl. einzuschalten.
Ist der Hahn geschlossen, so wird der nach dem Viertaktverfahren arbeitende Arbeitszylinder 4 von den Kompressoren 5, 6 die doppelte Menge Luft erhalten.
Zweckmässig ist die Vewendung einstufiger Kompressoren, die zur Erzeugung der Einblaseluft ausreichen, da letztere nahezu adiabatisch verdichtet und im hocherhitzten Zustande eingeblasen wird.
Die Kompressoren können einfach oder doppelt wirkend sein.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschine, deren Zylinderzahl zwei oder ein Vielfaches von zwei ist, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Arbeitszylinder mit einem Einblaseluftkompressor zusammenarbeiten, dessen Verdichtungsende mit den Verdichtungsenden der Arbeitszylinder ganz oder nahezu zusammenfällt.