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Verbrennungskraftmasehine.
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine jener Art, bei der die hin und her gehende Bewegung der Kolben dadurch in eine drehende Bewegung umgesetzt wird, dass die Kolbenstangen in eine Nutenbahn einer Trommel eingreifen.
Nach der Erfindung besitzt die Nutenbahn an den Umkehrstellen der Kolbenbewegung senkrecht zu dieser Bewegung verlaufende Teile, so dass die Kolben nach jeder der hin und her gehenden Bewegungen in Ruhe bleiben, während welcher Ruhestellungen der Zeitpunkt der Eröffnung des Aus-und Einströmventiles nach Bedarf gewählt werden kann. Verbrennungs-, Verdichtungs-und Auspuffhub können daher unabhängig von den Kolbenhüben beginnen und andauern.
Die Maschine nach der Erfindung ist in der Zeichnung in beispielsweiser Ausführung veranschaulicht. Fig. i zeigt die Maschine in der Ausführung, bei der die Zylinder zu beiden Seiten des Kurvenutgetriebes angeordnet sind, teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt ; Fig. 2 veranschaulicht die Hälfte. des Querschnittes der Maschine ; Fig. 3 zeigt die Abwicklung der Nutenbahn für die Umwandlung der Kolbenbewegung in die Drehbewegung für die Maschine nach Fig. i ; Fig. 4 die Abwicklung der Nutenbahn für eine Maschine mit verschieden langen Kolbenhüben und Fig. 5 ist eine Abwicklung der Nutenbahn für eine Maschine, bei der auf einen vollen Kreislauf weniger ais eine Umdrehung des Getriebes kommt.
Bei der in den Fig. 1, 2 und 3 veranschaulichten Ausführung der Verbrenuungskraftmaschine sind die Maschinenzylinder 1 zu beiden Seiten der Trommel angeordnet die eine Nutenbahn 3 besitzt, in die Leitrollen 4 o. dgl. eingreifen, die im Kopf 5 der Kolbenstange 6 gelagert sind und die Umwandlung der hin und her gehenden Bewegung der Kolben in eine drehende Bewegung bewirken. Die Trommel 2 trägt auf ihren Stirnflächen Hubstücke 7 zur Betätigung der Ventile. Die Hubstücke sind vorteilhaft einstellbar, um die Ventilsteuerung genau regeln zu können.
Fig. 3 zeigt die Nutenbahn der Maschine in der Abwicklung, wobei das Ende a an das Ende b anschliesst. Die Linie f bezeichnet die Stellung, bei der beim Beginn des Arbeitshubes des Kolbens dessen Bewegung auf die Trommel übertragen wird ; fl die Stellung, in der die Kolbenbewegung beim Arbeitshub ihr Ende erreicht hat. Während dieser Zeit, in der der Kolben seinen Arbeitshub vollführt, hat die Trommel sich soweit gedreht, dass sich die Kolbenstange in der Verlängerung der Linie. f1 befindet. Die Trommel setzt ihre Drehbewegung fort und während die gerade senkrecht zur Kolbenbewegung verlaufende Strecke e der Nutenbahn zurückgelegt wird, erfolgt keine Bewegung des Kolbens i in seinem Zylinder.
Der Hubkörper 7 betätigt nun das'Ausströmventil und kann derart angeordnet werden, dass er das Auslassventil zu irgendeinem gewünschten Zeitpunkt öffnet, während die Rolle 4 des Kolbenstangenkopfes sich im Teil e der Nutenbahn befindet. Das Auslassventil wird vorteilhaft unmittelbar nach Eintritt der Rolle 4 in den Teil e der Nutenbahn geöffnet ; während die Rolle sich in diesem Teil der Nutenbahn bewegt, beginnt der Auspuff und der im Zylinder herrschende Druck sinkt bis auf Atmosphärendruck, wenn die Rolle in die Stellung el gelangt. Nun beginnt der Kolben seine Rückbewegung oder seinen Auspuffhub und treibt die im Zylinder befindlichen Abgase aus.
Die Trommel hat sich inzwischen so weit bewegt, dass die Rolle 4 in die Stellung e-gelangt istw Das Auslassventil wird nunmehr geschlossen und das Einlassventil mittels des zugehörigen Hubkörpers geöffnet. Der unter Druck oder unter Einwirkung irgendeiner Zuführungseinrichtung stehende Brenn- stoff tritt in den Zylinder. Wenn die Stellung s in der Nutenbahn von der Rolle 4 erreicht wird, ist das Einlassventil zweckmässig'vollständig offen, der Saughub beginnt und dauert so lange an, bis sich die Rolle von der Stellung s in die Stellung Sl bewegt hat.
Das Einlassventil wird nun geschlossen und während der weiteren Bewegung der Rolle 4 von der Stellung SI in die Stellung c erfolgt zunächst der Verdichtungshub des Kolbens und dann die Verbrennung des verdichteten Ladungsgemisches, die beendet ist, wenn die Rolle wieder die Stellung f erreicht. Der Verdichtungshub erfolgt, während die Rolle 4 den
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bewegung verlaufenden Teile e der Nutenbahn können, falls es wünschenswert erscheint, eine sanfte Krümmung erhalten.
Der besprochene Arbeitskreislauf setzt die Anordnung eines Zylinders mit einer Trommel voraus ; sind mehrere Zylinder auf einer Seite der Trommel angeordnet, dann arbeiten alle
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Zylinder in gleicher Weise. Die auf der entgegengesetzten Seite der Trommel angeordneten Zylinder arbeiten auch in gleicher Weise, aber sie sind in der Phase gegen die Zylinder der anderen
Seite versetzt. Wenn ein Kolben in einem Zylinder auf einer Seite der Trommel seinen Arbeitshub vollführt, hat der Kolben im gegenüberliegenden Zylinder auf der anderen Trommelseite seinen Auspuff-oder seinen Verdichtungshub. Während der Kolben eines Zylinders auf einer Trommelseite seinen Saughub vollführt, hat der Kolben des gegenüberliegenden Zylinders der anderen Trommelseite gerade seinen Verdichtungs-oder seinen Auspuffhub.
Die Zylinder sind zweckmässig derart angeordnet, dass Wenn ein Paar gegenüberliegender Zylinder gerade den Arbeits-bzw. den Auspuffhub vollführt, ein anderes Zylinderpaar sich gerade im Saugund Verdichtungshub befindet. Auf diese Weise wird eine ständige Kraftwirkung auf die Trommel ausgeübt.
Die in Fig. 3 veranschaulichte vollständige Nutenbahn kann so oft auf der Umfläche der Trommel wiederholt werden, als es wünschenswert erscheint. Jede vollständige Nutenbahn sichert einen vollständigen Arbeitskreislauf. Wenn gewünscht wird, dass auf jede Um- drehung mehr als ein Arbeitskreislauf der Maschine kommt, so kann dies durch entsprechende
Gestaltung der Nutenbahn erreicht werden.
Wenn auf je zwei Trommelumdrehungen nur ein voller Arbeitskreislauf stattfinden soll, ist eine Nutenbahn erforderlich, die der in Fig. 5 veranschaulichten entspricht. Der Teil g-h entspricht den Arbeitshub und der Teil i-i den Auspuffhub, worauf bei der zweiten Umdrehung diese Teile dem Ansauge-und Verdichtungshub entsprechen. Während die Rolle 4 sich im geraden, senkrecht zu Kolbenbewegung verlaufenden Teil der Bahn während einer Umdrehung bewegt, entspricht dieser Teil teilweise dem Verbrennungshub ; während der nächsten. Umdrehung entspricht er zum Teil dem Verdichtungshub, obgleich der eigentliche Verdichtungshub beendet ist, bevor die Rolle in den Teil k der Nutenbahn tritt. Die Verdichtung wird während der Bewegung der Rolle 4 im Teil k aufrecht erhalten, bis wieder die Zündstellung erreicht ist.
In ähnlicher Weise erfolgt während der Bewegung der Rolle 4 in dem Teil i der Nutenbahn, wenn das Auspuffventil geöffnet ist, Auspuff oder Expansion und der Auspuff-bzw. der Verdichtungshub erfolgt, wenn die Rolle 4 den Teil i der Nutenbahn durchläuft. Da die Ventile während eines gewissen Teiles der Umdrehung der Trommel geschlossen bleiben müssen, sind die die Ventile betätigenden Hubkörper auf von der Trommel getrennten Teilen anzuordnen, die mit der Trommel durch Getriebe im Eingriff stehen. Der die Hubkörper für die Ventile tragende Teil läuft einmal bei je zwei Umdrehungen der Trommel um. Die Hubkörper der Ventile sind so angeordnet, dass die Teile während der Verbrennungs-und während der Verdichtungsperiode geschlossen bleiben.
Wenn es wünschenswert ist, kann das Getriebe so gewählt werden, dass die Trommel eine grössere Anzahl Umdrehungen ausführt als der die Hubkörper für die Ventile tragende Teil.
Fig. 4 veranschaulicht eine Nutenbahn für eine Maschine mit Zylindern auf einer Seite der Trommel, wobei der Kolben verschieden lange Hübe vollführt. Beispielsweise würde ein kurzer Arbeitshub erfolgen, während die Rolle den Weg y'bis/"zurücklegt, ein längerer Auspuffhub, während die Rolle sich von e4 bis e5 bewegt, ein längerer Ansaugehub während der Bewegung der Rolle von s4 bis S5 und ein kurzer Verdichtungshub bei Bewegung der Rolle von cl bis c2.
In manchen Fällen kann eine vorragende Rippe oder ein anderes gleichwertiges Mittel an Stelle der Nutenbahn angewendet werden und können insbesondere bei grösseren Maschinen parallele Nutenbahnen am Rotor angeordnet und das Querhaupt der Kolbenstange mit mehreren Rollen versehen werden, die in den Nutenbahnen arbeiten. An Stelle der ortsfesten Zylindern kann eine. ortsfeste Trommel angewendet werden ; in diesem Falle sind natürlich die Zylinder drehbar in bezug auf die Nutenbahn angeordnet.
Die Erfindung ist für Viertaktmaschinen beschrieben worden ; sie ist aber natürlich auch für'Zweitaktmaschinen verwendbar, in welchem Falle eine Nutenbahn anzuwenden ist, wie sie Fig. 5 veranschaulicht ; diese Bahn kann, so oft es wünschenswert erscheint, auf der Trommel wiederholt werden. Wichtig ist, dass bei Zweitaktmaschienen der Verbrennungshub erfolgt, während die Rolle 4 den Teil g-h der Nutenbahn durcheilt (Fig. 5). Während die Rolle längs des geraden Teiles der Bahn bewegt wird, findet der Auspuffhub, das Ausspülen des Zylinders und das Einführen der Ladung statt ; dann folgt der Verdichtungshub, während die Rolle 4 sich von i i bewegt. Die Rolle läuft nun durch den graden Teil A der Bahn, bis sie zur Zündstelle g gelangt und die Zündung erfolgt.
Um die Abnützung der Nutenbahn zu verringern, wird sie an den Wendepunkten der Kolbenbewegung mit Einsatzstücken versehen, die auf irgendeine Weise befestigt sind. Die anderen Teile der Nutenbahn können ebenso wie die die Ventile betätigenden Hubkörper mit vulkanisiertem Fiber. oder irgendeinem anderen geeigneten Material bekleidet werden,
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zwischen den Hubkörper und Ventilspindeln 11 (Fig. i) zur Bewegungsübertragung Kugeln 10 an Stelle von Rollen anzuwenden. Die Ventilspindeln 11 sind dann in Zylindern geführt, in denen die Kugeln 10 lose gelagert sind und auf die Spindeln die Bewegung der Hubscheiben 7 übertragen.