DE202463C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

, - Ja 202463 KLASSE 46 0. GRUPPE

Mehrzylinder-Verbrennungskraftmaschine. Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. November 1907 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Mehrzylinder -Verbrennungskraftmaschine (Viertaktmaschine), in welcher der für die Verdichtung des Gasluftgemisches erforderliche Raum durch die Differenzbewegung der Kolben zweier paarweise aneinander gefügten Zylinder gebildet wird unter Vermeidung aller sonst in solchen Maschinen vorhandenen schädlichen Räume.

ίο Bezweckt wird hierdurch erstens eine möglichst hohe spezifische Leistung bei kleinstem Maschinengewicht, weil nur hierdurch Maschinen für Kraftfahrzeuge, Motorboote und Luftschiffe lebensfähig werden, und zweitens die Möglichkeit der Anwendung möglichst verschiedenartiger Brennstoffe neben Benzin (wie z. B. Benzol, Petroleum, Solaröl, Spiritus usw.), weil dies von großer wirtschaftlicher Bedeutung für die Verwendung solcher Maschinen ist.

Zur Erreichung dieses Zweckes sind zwei

Zylinder so dicht wie möglich nebeneinander gelegt und durch einen möglichst kurzen

-: Zwischenkanal untereinander verbunden. Diese Verbindung liegt am oberen Ende der stehend gedachten Zylinder, so daß die Verbrennungsräume der letzteren hierdurch in Verbindung stehen und eigentlich nur einen gemeinsamen Verbrennungsraum bilden. Die Kolben gehen in beiden Zylindern bis unmittelbar an das obere Eride, so daß keine schädlichen Räume vorhanden sind. Die nötigen Ventile sind unmittelbar über den Kolben in den Zylinderköpfen angeordnet. Um nun den für die Verdichtungsarbeit bei Verbrennungsmaschinen nötigen Raum zu erhalten, läßt man die Kolben der beiden Zylinder nicht die gleichen Hubphasen durchlaufen, sondern verschiebt die letzteren gegeneinander, indem beide Kolben mittels ihrer Schubstangen an Kurbein angreifen, welche einen Winkel miteinander bilden. Der Winkel der beiden Kurbeln wird gerade so groß gewählt, daß der hierdurch bedingte Unterschied in den Kolbenstellungen während der Verdichtungsperiode den für die Verdichtung nötigen Raum liefert.

Eine Ausführungsart dieser Maschine ist in den Zeichnungen zur Darstellung gebracht.

In Fig. ι sind I und II die beiden nebeneinandergefügten Zylinder der Verbrennungskraftmaschine. Im Zylinder I ist ein Saugventil α zum Ansaugen der Luft oder des Gasluftgemisches angeordnet, und' zwar unmittelbar über dem Kolben des oberen Zylinderraums. Im Zylinder II dagegen sitzt an entspreehender Stelle ein Auspuff ventil b. Beide Zylinderräume sind oberhalb durch einen Zwischenkanal c miteinander verbunden, welcher nach Bedarf durch einen Drehschieber oder ein Ventil o. dgl. abgeschlossen werden kann.

Die Kolben sind unter einem Kurbelwinkel von etwa 60 ° Hubunterschied gegeneinander versetzt.

I ist der voreilende und II der nacheilende Kolben. Der Arbeitsvorgang der Maschine ist folgender:

Kolben I beginnt seine Saugperiode, nachdem er im oberen Totpunkt angelangt ist

und alle Abgase der letzten Verbrennung durch den Zwischenkanal c in den Zylinder II und aus diesem durch das offene Auspuffventil b ausgeschoben hat. Gleichzeitig wird der Zwischenkanal c durch den Rundschieber abgeschlossen. Da in diesem Augenblick im Zylinder I kein schädlicher Raum und folglich auch keine Restgase vorhanden sind, welche erst bis zu einem gewissen Unterdruck expandiert werden müssen, so beginnt die Saugperiode im Zylinder I bereits im oberen Totpunkt und dauert bis zum Hubende. Kolben I kann also das gesamte Zylindervolumen voll frischer Luft bzw. voll frischen Gasluftgemisches ansaugen. Hierdurch wird der Füllungsgrad des Zylinders der größtmögliche und damit der aus der Verbrennung sich ergebende Mitteldruck auf den Kolben ein sehr hoher.

Beim Herabgehen des Kolbens I geht nun Kolben II zunächst nach oben bis zu seinem oberen Totpunkt, indem er hierbei die Restgase durch das Ventil b restlos ausschiebt. Alsdann beginnt er, dem Kolben I stets um 60 ° nacheilend, seinen Saughub nach unten, wobei sich der Zwischenkanal c öffnet, so daß das durch Ventil α eintretende Gasluftgemisch auch in den Zylinder II überströmen und diesen bis zum Hubende vollkommen ausfüllen kann.

Es kann auch zur Erhöhung der spezifischen Leistung und zwecks einfacher Regelung zunächst nur frische Luft durch Ventil α angesaugt und Brennstoff in die Zylinder eingespritzt werden, beispielsweise in den Zwischenkanal c hinein, so daß sich von hier aus die Vermischung vollziehen kann. Die Einführung des Brennstoffes kann dann bereits während des gemeinschaftlichen Saughubes beider Kolben erfolgen, so daß genügend Zeit und Gelegenheit zur innigsten Vermischung mit der angesaugten Verbrennungsluft gegeben ist.

Der Saugperiode folgt die Verdichtungsperiode, wobei beide Zylinder wieder dauernd miteinander durch den Zwischenkanal c in Verbindung stehen. Die Verdichtung hat ihren Endpunkt erreicht, sobald der voreilende Kolben des Zylinders I im oberen

50. Totpunkt angelangt ist. Wenn er jetzt wieder abwärts geht, geht der Kolben des Zylinders II ganz nach oben und schiebt das verdichtete Gemisch allmählich nach Zylinder I hinüber, wobei ein annähernd konstantes Verdichtungsvolumen während einer Kurbeldrehung von 60 ° bestehen bleibt. Die Zündung erfolgt in dem Augenblick, wenn der nacheilende Kolben des Zylinders II seinen oberen Totpunkt erreicht hat.

Nach Beendigung des Arbeitshubes gehen die Kolben wieder nach oben, Kolben I stets dem Kolben II um den entsprechenden Kurbelwinkel (hier 60 °) vorauseilend, und schieben das verbrannte Gas durch das Ventil b hinaus.

Der Zwischenkanal c ist nur in der sehr kurzen Zeit geschlossen, während welcher Kolben I seinen Auspuff beendet hat und die Saugarbeit beginnt, während Kolben II noch den letzten Rest der Abgase durch das Auspuffventil entläßt. Während der gesamten übrigen Arbeitszeit einer Viertaktperiode bleibt der Zwischenkanal c geöffnet.

Es ist bei Großgasmaschinen beobachtet worden, daß enge Kanäle und plötzliche Querschnittverengungen in denselben dem Durchtritt der Verbrennungsgase während sehr kurzer Betriebszeiten (einige hundertstel Sekunden) einen sehr erheblichen Widerstand entgegensetzen, so daß dieselben auch zur zeitweisen Trennung der betreffenden Zylinderräume Verwendung finden können. Dieser Umstand ist hier zunutze gemacht, da bei dem etwa V₄ Hub betragenden Zeitraum der notwendigen Trennung beider Zylinder die Zeit bei 1200 Umdrehungen in der Minute gleich ¹Z₈₀ Sekunde beträgt, wobei noch zu berücksichtigen ist, ' daß ' die Druckdifferenz zwischen den beiden Zylindern in diesem Augenblick nur etwa eine Atmosphäre beträgt. ' Dagegen vergrößert sich dieser Druckunterschied während des Verdichtungshubes ganz bedeutend. Auch steht die vier mal längere Zeit zum Überströmen zur Verfügung, so daß alsdann eine Trennung beider Zylinder durch diesen Zwischenkanal nicht mehr stattfindet.

Dieser Umstand ermöglicht eine zweite Anordnung, nämlich die, den Zwischenschieber im Kanal c ganz zu ersparen und durch eine Verengung im Kanal c zu ersetzen. Diese Verengung wirkt auf die in der kurzen Zeit der nötigen Trennung beider Zylinderräume überströmenden Gase so stark drosselnd, daß diese Überströmung wegen der Kürze der Zeit fast gänzlich aufgehoben wird. Während der übrigen Arbeitsperioden, in denen beide Zylinder miteinander verbunden sein sollen, stehen zum Überströmen längere Zeiträume zur Verfügung.

Eine dritte Anordnung zeigt Fig. 2, sowie die Fig. 3 und 4 in vergrößertem Maßstabe, nämlich eine Kombination des Auspuffventils mit dem Zwischen ventil derart, daß zu beiden Funktionen nur ein einziges Ventil erforderlieh ist.

Zu diesem Zwecke ist der Sitz des Auspuffventils mit einem ringförmigen Kanal d versehen, welcher, wenn er nicht durch das Ventil b überdeckt ist, mit dem Zwischenkanal c in Verbindung steht und somit beide Zylinderräume miteinander verbindet.

Die Wirkungsweise dieses Ventils ist folgende :

Während des Auspuffhubes ist Ventil b geöffnet, so daß die Auspuffgase sowohl vom Zylinder I als auch vom Zylinder II durch den' im Ventilsitz angebrachten Ringkanal d nach außen entweichen können. Der das Auspuffventil b steuernde Nocken ist nun so geformt, daß während des Zeitraumes der erforderlichen Trennung beider Zylinderräume, also 6o° vor dem Hübende des nacheilenden Kolbens II in der Auspuffperiode das Ventil b nur so weit nach oben schließt, daß die mit Kanal c kommunizierende Öffnung des Ringkanals d von dem Ventilrande gerade abgedeckt und damit die Verbindung nach Zylinder I unterbrochen ist (vgl. Fig. 4). Gleichzeitig aber kann das noch im Zylinder II befindliche Restgas durch den linken Teil d₁ des Ringkanals ausströmen, da Kanal d_x breiter gestaltet ist als Kanal d, und zwar so breit, daß Kanal d_x von dem Ventilrande nicht ganz überdeckt wird, sondern noch einen Raum über dem Ventilteller nach außen freiläßt.

Erst wenn auch Kolben II sein oberes Hubende erreicht hat, schließt Ventil b völlig, gibt aber gleichzeitig die Zwischenöffnung für den Kanal c frei. Während der übrigen drei Hübe der Viertaktperiode bleibt Ventil b geschlossen und Zwischenkanal c geöffnet.

Claims (3)

Pate nt-Ansprüche:

1. Mehrzylinder - Verbrennungskraftmaschine mit Vergaser oder Einspritzung des Brennstoffes in die verdichtete Luft, bei welcher die Phasen der beiden Zylinder um einen gewissen Kurbelwinkel gegeneinander verstellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben und Ventile in ihren Endstellungen keinen schädlichen Raum bilden, zu dem Zwecke, durch ein vollständiges Austreiben der Abgase eine größere spezifische Leistung zu erzielen und durch eine innigere Vermischung eine rationelle Verbrennung auch der bisher schwer verbrennbaren flüssigen Brennstoffe zu erreichen.

2. Mehrzylinder - Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines die Rückströmung der Auspuffgase in der Zeit der notwendigen Trennung beider Zylinder beim Auspuffhube verhindernden Zwischenkanals von engem Querschnitt, zum Zwecke, durch seine starke Drosselwirkung ein Rückströmen der Auspuffgase möglichst zu vermeiden.

3. Mehrzylinder - Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auspuffventil während der Zeit der notwendigen Trennung der beiden Zylinder den Zwischenkanal abschließt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.