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Mellrzylindrige Zweitaktverbrennungskraftmaschine.
Es sind Zweitaktverbrennungskraftmaschinen bekannt, die mehrere rings um die Welle und parallel zu ihr liegende Zylinder aufweisen, deren Kolben mit einer schräg auf der Welle gelagerten, schwingenden Antriebsscheibe in Eingriff sind, wobei die Zylinderräume aut der einen Seite der Kolben als Arbeitskammern und auf der andern Seite der Kolben als Pumpenkammern für die Einsaugung und Vorverdichtung der Ladung ausgebildet sind.
Zweck der Erfindung ist, eine genaue Regelung der Einführung der Ladung in die einzelnen Zylinder und dadurch einen zuverlässigen Betrieb der Maschine zu sichern.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Maschine mit einer sämtlichen Zylindern gemeinsamen, mit einer Vergasungsvorrichtung versehenen Gemischbi1dungskammer und mit einem auf der Welle befestigten und somit an deren Umdrehung teilnehmenden Verteilungsschieber versehen ist, welch letzterer nacheinander die Pumpenkammern der Zylinder mit der Gemischbildungskammer während der Saughübe und mit einer sämtlichen Zylindern gemeinsamen Druckkammer während der DruckhÜbe der Ladepumpen verbindet. Um dabei eine kräftige Vergasung zu sichern, kann die Maschine zweckmässig derart ausgebildet sein, dass nur ein Teil der Verbrennungsluft, gegebenenfalls in vorgewärmtem Zustand, in die Gemischbildungskammer und der übrige Teil unmittelbar in die Ladepumpen durch einen im Verteilungsschieber vorgesehenen Kanal eingesaugt wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen mittleren Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Maschine, Fig. 2 einen dazugehörenden zur Achse senkrechten Schnitt durch den Verteilungsschieber, Fig. 3 einen Querschnitt durch die Mitte der Maschine längs der Linie A-B-C-D der Fig. 1, Fig. 4 einen mittleren Längsschnitt durch die Maschine senkrecht zu dem in Fig. 1 dargestellten Schnitte, Fig. 5 einen dazugehörenden zur Achse senkrechten Schnitt des Schiebers, Fig. 6 einen mittleren Längsschnitt durch die Maschine, der zwischen den in Fig. 1 und 4 dargestellten Schnitten geführt ist, Fig. 7 einen dazugehörenden zur Achse senkrechten Schnitt durch die Mitte der Maschine, Fig. 8 einen Querschnitt einer andern Ausführungsform mit kegeligem Verteilungsschieber, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 in Fig. 8 und Fig.
10 einen Schnitt nach der Linie 10-10 in Fig. 8.
Das Maschinengehäuse ist zweckmässig längs einer Ebene senkrecht zur Achse etwa in der Mitte geteilt, wobei die eine Hälfte des Gehäuses Bohrungen enthält, welche die Arbeitskammern 2 der Arbeitzylinder bilden, wogegen die andere Hälfte 3 Bohrungen enthält, die entsprechende Pumpenkammern 4 für die Ladung bilden. Die Anzahl der Zylinder ist gemäss der dargestellten Ausführungsform vier, kann aber grösser oder kleiner sein. In der Mitte des Gehäuses ist die Welle 5 gelagert und sämtliche Zylinder liegen um die Welle gleichförmig verteilt und zu dieser parallel.
Auf der Welle 5 ist in der Mitte des Gehäuses eine Nabe 6 befestigt, auf der eine Antriebsscheibe 7 in schräger Lage, zweckmässig mittels Kugellager 8, gelagert ist, so dass die auf der Welle befestigte Nabe sich drehen kann, wobei die Antriebsscheibe eine schwingende Bewegung ausführt. In jedem Zylinder ist ein Kolben 9 angebracht, der etwa in der Mitte mit der Antriebsscheibe 7 mittels an dieser angebrachter Kugelzapfen 10 verbunden ist. Der Eingriff zwischen den Kugelzapfen und den Kolben wird durch entsprechende in den Kolben gelagerten Gleitstücke 11 vermittelt, welche die radiale und seitliche Bewegung ermöglichen, die die
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Kugelzapfen gegenüber den Kolben während der Schwingung der Antriebsscheibe ausführen müssen.
Um zu verhindern, dass die Antriebsscheibe an der Drehung der Nabe und der Welle teilnimmt, ist sie mit zwei diametral gegenüberliegenden Führungszapfen 12 versehen, die zwischen den in den Kolben eingreifenden Kugelzapfen liegen und mit GleitstÜcken 13 in axialen Führungen im Gehäuse geführt sind. Dieselbe Wirkung kann auch dadurch erreicht werden, dass zwei diametral gegenüberstehende Kugelzapfen 10 mit den entsprechenden Kolben derart vereinigt werden, dass sich die Zapfen nur in radialer Richtung, nicht aber in der Umkreisrichtung der Scheibe gegenüber den Kolben bewegen können.
Um zu verhindern, dass sich die Kolben in den Zylindern drehen, sind die Kolben mit Vorsprüngen 14 versehen, die in entsprechenden axialen Nuten 15 der Zylinderwandungen eingreifen.
In dem Maschinengehäuse ist zwischen zwei Pumpenkammern 4 eine Gemiscl1bildungskammer 16 vorgesehen, die mit Lufteinsaugungskanälen 17 und mit einer Vergasungsvorrichtung für den Brennstoff (Benzin, Spiritus, Petroleum od. dgl.) versehen ist. Die Vergasungsvorrichtung ist in der Zeichnung lediglich als ein Roher 18 mit Einspritzkanal angedeutet, sie kann aber aus einem beliebigen Vergaser bestehen, durch den die Ladeluft eingesaugt wird.
Ein ausserhalb der Enden der Ladepumpen angeordneter, auf der Welle befestigter und sich daher mit ihr drehender Schieber 19 vermittelt die Einführung der Ladung in die Ladepumpen und deren ÜberfÜhrung nach einer im mittleren Teil des Gehäuses vorgesehenen, die Antriebsscheibe 7 enthaltenden Druckkammer 20, in der die angereicherte und durch die Ladepumpen vorverdichtete Ladung zunächst aufgespeichert wird, ehe sie in die Arbeitskammern der Zylinder eingeführt wird.
Der Schieber 19 hat zu diesem Zweck einen Kanal 21, durch den die Ladepumpen nacheinander während der Saughübe mit der Gemisehbildungskammer 16 über einen in der Stirnfläche des Gehäuses vorgesehenen ringförmigen Kanal 22 und eine in der Bodenwand der Pumpenkammer vorgesehene Öffnung 2. 3 verbunden werden, und einen Kanal 24, durch den die Ladepumpen nacheinander während der Verdichtungshfibe mit der Druckkammer 20 über die Öffnung 2 : 1 und einen in der Stirnfläche des Gehäuses vorgesehenen ringförmigen Kanal 25 verbunden werden. In dem Schieber ist ausserdem ein Kanal 26 vorgesehen, durch den reine Luft unmittelbar in die Pumpenkammern eingesaugt werden kann. Zur Dichthaltung wird der Schieber 19 gegen die Stirnfläche des Zylindergehäuses durch eine fede : nde Scheibe 27 gepresst.
Die Zylinder sind in gewöhnlicher Weise mit elektrischen Zündkerzen 28 versehen. Die Ladung wird von der Druckkammer 20 durch in der Zylinderwandung angeordnete, durch die Kolben gesteuerte Schlitze 29 in die Arbeitskammern (Verbrennungsräume) eingeführt, die Abgase entweichen durch von den Kolben gesteuerte Schlitze 30 in bei Zweitaktmaschinen üblicher Weise.
Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende, wobei lediglich die Wirkung eines Zylinders beschrieben zu werden braucht, da die übrigen in derselben Weise arbeiten, nur mit dem Zeitunterschied, der durch die Verbindung der entsprechenden Kolben mit verschiedenen Punkten der schwingenden Antriebsscheibe bedingt ist : Wenn die Kolben durch den Explosionsdruck nach rechts getrieben werden, wird die Scheibe 7 angetrieben, die dabei infolge ihrer Lagerung eine schwingende Bewegung ausführt, die eine Umdrehung der Nabe 6 und der Welle 5 herbeiführt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Lage des unteren Kolbens 9 hat in der Arbeitskammer seines Zylinders die Ausdehnung stattgefunden und die Abgase sind duch die Schlitze 30 entwichen, während gleichzeitig eine neue Ladung aus der Druck-
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Kanal 25 in de : Stirnwand des Gehäuses nach der Druckkammer 20 überführt worden. Wenn der Kolben jetzt seine Bewegungsrichtung umkehrt und sich nach links bewegt, wird die Ladung in der Arbeitskammer des Zylinders verdichtet und dann entzündet. Während dieser Periode dreht sich der Schieber 19 so weit, dass der Sehieberkanal 21 die Pumpenkammer 4 mit der Gemischbildungskammer 16 während eines Teiles des Saughubes des Kolbens verbindet.
Um dabei eine stark angereicherte Luft zu erhalten, wird zweslnmässig vorgewärmte Luft benutzt, in welchem Falle die Maschine auch mit verhältnismässig schwervergasenden Brennstoffen, wie Spiritus oder Petroleum, betrieben werden kann. Gegen das Ende des Einsaugungshubes wird die Pumpenkammer von der Verbindung mit der Kammer 16 abgesperrt und statt dessen in unmittelbare Verbindung mit der Atmosphäre durch den Kanal 26 gesetzt, so dass kalte reine Luft eingesaugt wird, welche die vorher eingesaugte Ladung verdünnt und deren Temperatur herabsetzt.
Nachdem die verdichtete Ladung in der Arbeitskammer des Zylinders entzündet worden ist und der Kolben seine Bewegung von der linken Endlage nach rechts unter Ausdehnung der Verbrennungsgase in der Arbeitskammer des Zylinders begonnen hat, wird die in die Pumpenkammer eingesaugte Ladung durch die Öffnung 23, den Kanal 24 und den Kanal 25 in die Druckkammer 20 verdrängt, worauf das beschriebene Spiel sich wiederholt.
Die Ausführungsform gemäss den Fig. 8-10 unterscheidet sich von der beschriebenen Ausführungform lediglich dadurch, dass der auf der Welle 5 befestigte Verteilungsschieber 19 kegelförmig ausgebildet und durch eine an dem Zylindergehäuse befestigte Scheibe 31 abgedeckt ist, die Öffnungen 32 besitzt, die mit dem Schiebe'-kanal 26 für die unmittelbare Lufteinsaugung in die Zylinder zusammenwirken. Die Kanäle des Schiebers 19 sind im übrigen im wesentlichen in derselben Weise wie bei der Ausführung- f] i'm m,') h den Fig. 1-7 angeordnet mit den Unterschieden, die durch die kegelige Form des Schiebers besoin, t sind.
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Mellr-cylinder two-stroke internal combustion engine.
Two-stroke internal combustion engines are known which have several cylinders around the shaft and parallel to it, the pistons of which are in engagement with a vibrating drive pulley mounted obliquely on the shaft, the cylinder spaces on one side as the piston as working chambers and on the other Side of the pistons are designed as pump chambers for suction and pre-compression of the charge.
The purpose of the invention is to ensure precise control of the introduction of the charge into the individual cylinders and thereby reliable operation of the machine.
The invention consists essentially in the fact that the machine is provided with a mixture formation chamber which is common to all cylinders and is provided with a gasification device, and with a distribution slide which is fixed on the shaft and thus participates in its rotation, the latter successively the pump chambers of the cylinders with the mixture formation chamber during the Suction strokes and with a pressure chamber common to all cylinders during the pressure strokes of the charge pumps. In order to ensure vigorous gasification, the machine can expediently be designed in such a way that only part of the combustion air, possibly in a preheated state, is sucked into the mixture formation chamber and the remaining part is sucked directly into the charge pumps through a channel provided in the distribution valve.
The invention is illustrated in the drawing. 1 shows a central longitudinal section through an embodiment of the machine, FIG. 2 shows an associated section through the distribution slide, perpendicular to the axis, FIG. 3 shows a cross section through the center of the machine along the line ABCD in FIG. 1, FIG. 4 shows a central section Longitudinal section through the machine perpendicular to the section shown in Fig. 1, Fig. 5 is a corresponding section of the slide perpendicular to the axis, Fig. 6 is a central longitudinal section through the machine which is guided between the sections shown in Figs. 1 and 4, 7 shows a corresponding section through the center of the machine, perpendicular to the axis, FIG. 8 shows a cross section of another embodiment with a conical distribution slide, FIG. 9 shows a section along line 9-9 in FIGS. 8 and 9.
10 shows a section along line 10-10 in FIG. 8.
The machine housing is expediently divided along a plane perpendicular to the axis approximately in the middle, one half of the housing containing bores which form the working chambers 2 of the working cylinders, while the other half contains 3 bores which form the corresponding pump chambers 4 for the load. According to the embodiment shown, the number of cylinders is four, but can be larger or smaller. The shaft 5 is mounted in the center of the housing and all the cylinders are uniformly distributed around the shaft and parallel to it.
A hub 6 is attached to the shaft 5 in the center of the housing, on which a drive disk 7 is mounted in an inclined position, suitably by means of ball bearings 8, so that the hub attached to the shaft can rotate, the drive disk having an oscillating movement executes. A piston 9 is mounted in each cylinder and is connected approximately in the middle to the drive pulley 7 by means of ball studs 10 mounted thereon. The engagement between the ball studs and the piston is mediated by corresponding sliding pieces 11 mounted in the piston, which allow the radial and lateral movement that the
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Ball studs must run opposite the piston during the oscillation of the drive pulley.
In order to prevent the drive pulley from participating in the rotation of the hub and the shaft, it is provided with two diametrically opposite guide pins 12, which are located between the ball pins engaging in the piston and are guided with sliding pieces 13 in axial guides in the housing. The same effect can also be achieved in that two diametrically opposite ball pins 10 are combined with the corresponding pistons in such a way that the pins can only move in the radial direction, but not in the circumferential direction of the disk relative to the piston.
In order to prevent the pistons from rotating in the cylinders, the pistons are provided with projections 14 which engage in corresponding axial grooves 15 in the cylinder walls.
In the machine housing, a mixture chamber 16 is provided between two pump chambers 4, which is provided with air intake channels 17 and with a gasification device for the fuel (gasoline, spirit, kerosene or the like). The gasification device is only indicated in the drawing as a pipe 18 with an injection channel, but it can consist of any desired carburetor through which the charge air is sucked in.
A slide 19 arranged outside the ends of the charge pumps, fastened on the shaft and therefore rotating with it, facilitates the introduction of the charge into the charge pumps and their transfer to a pressure chamber 20 provided in the middle part of the housing and containing the drive pulley 7, in which the enriched and pre-compressed by the charge pumps charge is first stored before it is introduced into the working chambers of the cylinders.
For this purpose, the slide 19 has a channel 21 through which the charge pumps are successively connected during the suction strokes to the mixture formation chamber 16 via an annular channel 22 provided in the end face of the housing and an opening 2, 3 provided in the bottom wall of the pump chamber, and a channel 24 through which the charge pumps are successively connected during the compression phase to the pressure chamber 20 via the opening 2: 1 and an annular channel 25 provided in the end face of the housing. In addition, a channel 26 is provided in the slide through which pure air can be sucked directly into the pump chambers. To keep it sealed, the slide 19 is pressed against the end face of the cylinder housing by a spring-loaded disk 27.
The cylinders are provided with electric spark plugs 28 in the usual manner. The charge is introduced from the pressure chamber 20 through slots 29 arranged in the cylinder wall and controlled by the pistons into the working chambers (combustion chambers), the exhaust gases escape through slots 30 controlled by the pistons in the usual way in two-stroke engines.
The operation of the machine is as follows, whereby only the operation of one cylinder needs to be described, since the others work in the same way, only with the difference in time caused by the connection of the corresponding pistons with different points of the vibrating drive pulley: When the pistons are driven to the right by the explosion pressure, the disk 7 is driven, which, as a result of its mounting, executes an oscillating movement which causes the hub 6 and the shaft 5 to rotate.
In the position of the lower piston 9 shown in Fig. 1, the expansion has taken place in the working chamber of its cylinder and the exhaust gases have escaped through the slots 30, while at the same time a new charge from the pressure
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Channel 25 in de: end wall of the housing has been transferred to the pressure chamber 20. If the piston now reverses its direction of movement and moves to the left, the charge in the working chamber of the cylinder is compressed and then ignited. During this period, the slide 19 rotates so far that the Sehieberkanal 21 connects the pump chamber 4 with the mixture formation chamber 16 during part of the suction stroke of the piston.
In order to obtain highly enriched air, air that has been preheated to a certain extent is used, in which case the machine can also be operated with fuels that are relatively difficult to gasify, such as alcohol or petroleum. Towards the end of the suction stroke, the pump chamber is shut off from the connection with the chamber 16 and instead is placed in direct contact with the atmosphere through the channel 26, so that cold, pure air is sucked in, which dilutes the previously sucked in charge and lowers its temperature.
After the compressed charge has been ignited in the working chamber of the cylinder and the piston has started its movement from the left end position to the right with expansion of the combustion gases in the working chamber of the cylinder, the charge sucked into the pump chamber is passed through the opening 23, the channel 24 and displaces the channel 25 into the pressure chamber 20, whereupon the game described is repeated.
The embodiment according to FIGS. 8-10 differs from the embodiment described only in that the distribution slide 19 fastened on the shaft 5 is conical and covered by a disk 31 fastened to the cylinder housing, which has openings 32 which connect with the slide 'channel 26 cooperate for the direct suction of air into the cylinder. The channels of the slide 19 are otherwise arranged essentially in the same way as in the embodiment of FIGS. 1-7 with the differences that are particular due to the conical shape of the slide .