Brennkraftmascbine mit freifliegendem Kolben. Ähnlich wie bei Maschinen mit Kurbel wellen richtet sich das Leistungsgewicht (Ge wicht pro Leistungseinheit) von Maschinen mit freifliegenden Kolben nach der Maschinen grüsse.
Es wird geringer, je kleiner die Ma schine ist, da angenommen werden kann, dass bei konstantem Verhältnis zwischen Kolben hub und Bohrung und gleichbleibender Kol bengeschwindigkeit die Klubzahl grösser wird. So ist z.
B. bei einer Maschine mit freiflie gendem Kolben von 100 PS das Leistungs- gewicht etwa 26 kg/PS, bei einer Maschine von 35 PS etwa 18 kg,lPS, und eine nach gleichen Grundsätzen gebaute Maschine von 16 PS wfirde nur ein Leistungsgewicht von etwa 12 kg/PS haben. Dies ist dadurch zu erklären, dass bei konstantem Verhältnis zwischen Kol= benhub und Bohrung sowie bei gleicher Kol bengeschwindigkeit eine Vergrösserung des Kolbendurchmessers z.
B. auf das Doppelte, nicht nur einen doppelten Zylinderdurch- messer, sondern auch doppeItes Hubmass, also doppelte Maschinenlänge und dazu noch an nähernd doppelte Wandstärken erfordern, so dass schliesslich der vierfachen Leistung etwa das achtfache Gewicht der Maschine gegen übersteht. Bei diesem Beispiel ergibt sich also eine Vergrösserung des Leistungsgewichtes auf das Doppelte.
Das Beispiel lässt aber auch die Regel erkennen, dass das Leistungs gewicht bei konstantem Verhältnis von Kol benhub zu Bohrtrog im Energie-Erzeugerteil und gleicher Kolbengeschwindigkeit propor tional dem Kolbendurchmesser ansteigt. _.
In der Absicht, diesen Nachteil zu vermei den, hat man zur Steigerung der Maschinen- lei,stung nicht die Zylinder vergrössert, son dern mehrere Zylinder (in den unterschied liebsten Anordnungen zueinander) benutzt und die Kolben durch Gestänge, Hebel oder dergleichen miteinander gekuppelt. Wenn diese Einheiten versetzt zueinander arbeiten, ergibt das eine grosse Belastung der Kupplungsglieder wegen der zu übertragen den hohen Kräfte.
Die Belastung wird ganz besonders stark für den Fall, dass eine der Zylindereinheiten wegen Betriebsstön-mgen oder dergleichen ausfällt.
Gemäss der Erfindung wird zur Vermei dung der erwähnten Nachteile eine Brenn- kraftmaschine mit freifliegenden, durch ein Getriebe synchronisierten Kolben und parallel angeordneten Motorzylindern, die aus einem Energie-Erzeugerteil und einem aus zwei Verdichtern bestehenden Verdichterteil be steht, in der Weise ausgebildet, dass die Kol benstangen gleichsinnig arbeitender Motor kolben achsparallel zu den Zylinderachsen laufen 'und mit einem gemeinsamen Kolben eines Verdichters verbunden sind.
In Fig. 1 und 2 der beiliegenden Zeich nung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung mit acht Motorzylindern dargestellt. In den Motorzylindern 1 mit den Spülschlitzen 2 und den Auspiüfschlitzen 3 arbeiten gegen läufige Gruppen von Motorkolben 4, von de nen auf jeder Seite je acht Kolben mit einem gemeinsamen Verdichterkolben 5 verbunden sind. Dieser arbeitet im Verdichterzylinder 6, der mit Saugventilen 7 und Druckventilen 8 -estattet ist.
Die Motorzylinder sind in <B>i</B> aust) einem Kreis um einen zentralen Raum 9 herum so angeordnet, dass die geometrische Verlängerung der Resultierenden der An triebskräfte der Motorkolben, 4 in der Achse der Verdichter liegt. Im Ratim 9 ist zur Synchronisierung der Kolbenbewegung ein Kupplungsgetriebe untergebracht, das aus den Zahnstangen 10, dem im Gehäuse 16 an geordneten Zahnrad 11 und der Welle 12 besteht.
Das Kupphlngsgetriebe ist so aus gebildet, dass die Zahnstangen 10 sowie das Zahnrad 11 mit ihren Lagerteilen in Richtung der Längsachse der Maschine, wie weiter unten beschrieben, demontiert werden können. Ausserdem sind zwei radiale Zwischenräume 73 zwischen je zwei Zylindern vorgesehen. Durch diese Zwischenräume ist die Welle 12 hindurehgeführt. Es könnte auch nur ein ein ziger Zwischenraum 13 vorgesehen sein. Die Welle 12 treibt auf der einen Seite die Brenn stoffpumpe 14 an und auf :der andern Seite die Kühlwasserpumpe 15.
Zum Ausbau des Kupplungsgetriebes werden zuerst die Zy linderdeckel der Verdichter entfernt, wonach die Verdiehterkolben 5 mit den Zahnstangen 10 und .den Kolben 4 in axialer Richtung herausgenommen werden können. Nach dem Ausbau der Welle 12 durch einen der Zwi schenräume 13 kann auch das Gehäuse 16 mit dem Zahnrad 11 nach einem Verdichter zylinder 6 hin demontiert werden.
Zweckmässig wird man die Verhältnisse so wählen, dass die eine hin und her gehende Bewegung ausführende Antriebswelle der Brennstoffpumpe 14 einen Drehwinkel aus führt, der wesentlich kleiner als 360 ist, damit pro. Kolbenhub der Maschine nur 1 Kolbenhub der Brennstoffpumpe erfolgt. Die Einspritzung wird, wenn die Einspritzpumpe durch eine oszillierende Nockenwelle betätigt wird, wegen der bekannten Eigenschaft jeder Freikolbenmaschine,
dass sämtliche bewegten Teile in der innern und äussern Umkehrstel lung die Geschwindigkeit Null erreichen, be reits vor dem Totpunkt beendet sein. Soll jedoch die Einspritzung über den Totpunkt hinaus ausgedehnt werden, so lässt sich dies z. B. durch Verwendung einer bekannten, mit Speicherung arbeitenden. Brennstoffpumpe verwirklichen. Für die Kühlwasserpumpe kann eine beliebige Pumpe für hin und her gehenden Antrieb, z. B. eine Kolben- oder Flügelpumpe, verwendet werden.
Internal combustion engine with free-flying piston. Similar to machines with crankshafts, the power to weight ratio (weight per unit of power) of machines with free-floating pistons is based on the machine size.
The smaller the machine, the lower it is, since it can be assumed that the number of clubs increases with a constant ratio between piston stroke and bore and constant piston speed. So is z.
For example, a machine with a free-flying piston of 100 hp would have a power-to-weight ratio of about 26 kg / hp, a machine of 35 hp about 18 kg, lPS, and a machine of 16 hp built according to the same principles would only have a power-to-weight ratio of about 12 kg / hp. This can be explained by the fact that with a constant ratio between piston stroke and bore and with the same piston speed, an increase in the piston diameter z.
For example, double the cylinder diameter, not only double the cylinder diameter, but also double the stroke dimension, i.e. double the machine length and almost double the wall thickness, so that in the end four times the power is about eight times the weight of the machine. In this example, the power-to-weight ratio is doubled.
However, the example also shows the rule that the power-to-weight ratio increases proportionally to the piston diameter with a constant ratio of piston stroke to drilling trough in the energy generator part and the same piston speed. _.
In order to avoid this disadvantage, the cylinders were not enlarged to increase machine performance, but several cylinders were used (in the most varied of configurations) and the pistons were coupled to one another by means of rods, levers or the like. If these units work offset to one another, this results in a great load on the coupling members because of the high forces to be transmitted.
The load becomes particularly strong in the event that one of the cylinder units fails due to operating faults or the like.
According to the invention, to avoid the disadvantages mentioned, an internal combustion engine with free-floating pistons synchronized by a gearbox and motor cylinders arranged in parallel, which consists of an energy generator part and a compressor part consisting of two compressors, is designed in such a way that the Kol benstangen engine working in the same direction, pistons run parallel to the cylinder axes' and are connected to a common piston of a compressor.
In Fig. 1 and 2 of the accompanying drawing voltage, an embodiment of the inven tion is shown with eight engine cylinders. In the engine cylinders 1 with the scavenging slots 2 and the exhaust slots 3, groups of engine pistons 4 running against each other work against each other, of which eight pistons are connected to a common compressor piston 5 on each side. This works in the compressor cylinder 6, which is equipped with suction valves 7 and pressure valves 8.
The motor cylinders are arranged in a circle around a central space 9 in such a way that the geometric extension of the resultant of the driving forces of the motor pistons 4 lies in the axis of the compressor. In Ratim 9, a clutch gear is housed to synchronize the piston movement, which consists of the racks 10, the gear 11 and the shaft 12 in the housing 16 to be ordered.
The coupling gear is formed so that the racks 10 and the gear 11 with their bearing parts in the direction of the longitudinal axis of the machine, as described below, can be dismantled. In addition, two radial spaces 73 are provided between each two cylinders. The shaft 12 is guided through these spaces. There could also be only one space 13 provided. The shaft 12 drives the fuel pump 14 on one side and the cooling water pump 15 on the other side.
To remove the clutch gear, the cylinder cover of the compressor Zy are first removed, after which the twisting piston 5 with the racks 10 and .den piston 4 can be removed in the axial direction. After the expansion of the shaft 12 through one of the inter mediate spaces 13, the housing 16 with the gear 11 can be dismantled towards a compressor cylinder 6.
Expediently, the ratios will be chosen so that the drive shaft of the fuel pump 14 executing a reciprocating movement leads to an angle of rotation that is significantly smaller than 360, so that per. Piston stroke of the machine only takes place 1 piston stroke of the fuel pump. When the injection pump is actuated by an oscillating camshaft, the injection is due to the well-known property of every free-piston engine,
that all moving parts in the inner and outer reversing position reach zero speed, and have already ended before dead center. However, if the injection is to be extended beyond dead center, this can be done, for. B. by using a known memory working. Realize fuel pump. For the cooling water pump, any pump for reciprocating drive, e.g. B. a piston or vane pump can be used.