DE259168C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- M 259168 KLASSE 46«/ GRUPPE

LEON GUINANS und CHARLES EMONNET in DELLE, Frankr.

Gegenstand der Erfindung ist eine Kolbenmaschine mit einem oder mehreren Zylindern, die sowohl für Verbrennungsmaschinen als auch für Kolbenpumpen geeignet ist, um die bisher zu gleichem Zwecke verwendeten in ihrer Arbeitsweise und besonders in ihrer Leistungsfähigkeit zu verbessern.

Die Erfindung besteht in einem federbelasteten Hilfskolben, welcher durch die im

ίο Zylinderraum entstehenden Druckänderungen sich selbsttätig verschiebt und die Ein- und Auslaßöffnungen der Maschine steuert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel, das aber lediglich zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dient, in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht.

Zwar sind bereits Erfindungen bekannt, bei denen ein Hilfskolben Kanäle und die Ein- und Auslaßöffnungen steuert. Die Erfindung bietet aber gegenüber den vorhandenen Konstruktionen erhebliche Vorteile, da einmal jede Benutzung eines Ventiles fortfällt, dann aber auch der selbsttätig steuernde elastische Hilfskolben ein leistungsfähigeres Arbeiten der Maschine bedingt als die zwangläufige, starre Führung des Hilfskolbens, wie sie in den bisher verwendeten Ausführungen vorhanden war.

In den Fig. 3 bis 5 ist an Hand von Diagrammen die Arbeitsweise der Verbrennungskraftmaschine näher erläutert.

Im folgenden ist mit besonderer Berücksichtigung der auf der Zeichnung gegebenen Ausführungsform des Erfindungsgedankens zunächst eine allgemeine Kennzeichnung der Erfindung und ihrer Merkmale gegeben, die gemeinsam für Kolbenmaschinen jeder Art und im besonderen gleichermaßen für Kolbenpumpen oder Verbrennungsmaschinen usw. zur An-Wendung kommen, im vorliegenden Fall z. B. bei einer Einzylinderviertakt- Verbrennungskraftmaschine.

Die Maschine besteht danach wie gewöhnlich aus einem Zylinder a, einem in diesem Zylinder hin und her gehenden Kolben b und einer geeigneten Einrichtung, wie z. B. einer Kolbenstange und einer Kurbel d, die den Kolben mit der Welle e der Maschine verbinden, die den Kolben treibt (Pumpe) oder von ihm getrieben wird (Motor).

Anstatt aber wie üblich den Zylinderboden und die Arbeitsfläche des Kolbens in fester Verbindung mit dem Zylinder bzw. mit dem Kolben auszuführen, wird wenigstens eines dieser Konstruktionsteile (Zylindeiboden oder Arbeitsfläche des Kolbens) elastisch beweglieh hergestellt. Im vorliegenden Fall z. B. wird an Stelle des Zylinderbodens ein Hilfskolben f angewendet, der mit einer Kolbenstange g in einem Deckel h geführt ist. Zwischen diesem Deckel und dem Hilfskolben sind eine oder mehrere Federn * eingeschaltet, die auf den Hilfskolben stets einen Druck in der Richtung des eigentlichen Kolbens b ausüben.

Die Füllung erfolgt regelbar durch Öffnungen k° in der Zylinderwandung, die den Zylinder mit einem Sammelraum 1° verbinden, der selbst mit einem Speiserohr o. dgl. verbunden ist. Die Öffnungen k° sind über den

Umfang des Zylinders α gleichmäßig verteilt und in solcher Höhe angeordnet, daß sie am Ende des Abwärtsganges des Hilfskolbens f über der Arbeitsfläche desselben liegen. Im Kolben f sind Öffnungen k¹⁰, m¹⁰ vorgesehen, von denen die einen in der Stirnfläche des Kolbens f, die anderen in der Mantelfläche des Kolbens liegen. Die Öffnungen in der Mantelfläche kommen am Ende des Abwärtshubes des

ίο Kolbens f mit den Öffnungen k° im Zylindermantel zur Überdeckung.

Zur Steuerung des Auspuffs sind ähnliche Öffnungen m° in gleichmäßiger Verteilung über den Umfang des Zylinders α vorgesehen. Diese Öffnungen liegen über den Öffnungen k°. Für die Öffnungen m° ist ein Schieber 0 angeordnet, der von der Welle e zwangläufig gesteuert wird und zwar erfolgt die Freigabe der Öffnungen «j⁰ bei Beginn des vierten Taktes. Der Schieber schließt dagegen die Öffnungen in" in dem Augenblick, wo der Kolben am Ende des vierten Taktes angekommen ist. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende:

Während des Saughubes bewegt sich der Kolben b nach unten und der Hilfskolben f, der vom Kolben b bisher gehoben gehalten wurde, macht diese Bewegung mit und gibt in der tiefsten Stellung seines Abwärtshubes ■ die Öffnungen k° frei, so daß die Einführung der Füllung durch den Hilfskolben f in das Innere des Zylinders α erfolgen kann. Der Hilfskolben f steht unter der Wirkung zweier Federn i, i°, die ihn normal in einer Mittelstellung halten, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht ist. Bei dem Saughub des Kolbens b, vor dessen Beginn der Schieber m° bereits geschlossen hat, wird aber in dem Zylinder α unter dem Hilfskolben f ein Unterdruck gebildet. Die Saugwirkung dieses Unterdruckes drückt die Feder i° zusammen und zieht den Hilfskolben f nach unten in eine Stellung (Fig. 1), bei der eben der Eintrittskanal 1° geöffnet ist. Verschwindet der Unterdruck mit Beendigung der Füllung, so geht der Hilfskolben unter der Wirkung der Feder i° in seine Mittelstellung zurück und verschließt den Einlaßkanal 1°, wobei der Schieber 0 noch geschlossen bleibt. Nun beginnt die Kompression, in deren Verlauf der Hilfskolben f unter Zusammendrücken der Feder i weiter nach oben sich bewegt, ohne daß dieser Kolben f aber die oberste Stellung seines Aufwärtshubes erreicht. Bei der Explosion und dem dadurch bedingten Arbeitshub des Kolbens b nach unten setzt daher der Hilfskolben f seine Aufwärtsbewegung zunächst fort. Die Feder i wird dabei noch stärker zusammengedrückt. Die Feder i ist im übrigen so ausgeführt, daß sie vollständig entspannt ist, ehe der Kolben f die tiefste Stellung seines Abwärtshubes erreicht.

Sie wird außerdem durch eine Feder i° von verhältnismäßig geringer Stärke beeinflußt, die im entgegengesetzten Sinne wirkt. Die Feder i veranlaßt am Ende des Arbeitshubes das Herabgehen des Hilfskolbens f so weit, daß die Öffnungen m° verschlossen bleiben. Geht nun der Kolben b nach oben, so entsteht zunächst eine leichte Kompression der verbrannten Gase, die noch in dem Arbeitsraum des Zylinders a enthalten sind. Diese Kompression verstellt den Hilfskolben f so, daß die Öffnungen m°, die gleichzeitig von dem Schieber 0 freigegeben werden, mit den Durchlässen im Kolben f in Verbindung treten, so daß die verbrannten Gase aus dem Zylinder ausgestoßen werden können. Dieser Vorgang erfolgt ebenfalls unter günstigeren Verhältnissen als gewöhnlich, da am Ende des Hubes für den Auspuff kein Zwischenraum mehr zwischen beiden Kolben b und f bleibt und infolgedessen die verbrannten Gase vollständig entfernt werden.

Man kann die Wirkungsweise auch aus den Diagrammen erkennen, von denen

Fig. 3 das Arbeitsdiagramm der Verbrennungskraftmaschine wählend eines Hubes,

Fig. 4 das Hilfskolbenerhebungs-Diagramm darstellt.

Der in Fig. 5 gezeichnete Kurbelkreis ist entgegen der angenommenen Drehrichtung um 90 ° gedreht, um ihn unmittelbar für die beiden Diagramme 3 und 4 benutzen zu können.

Während des Saughubes dreht sich die Kurbel von I nach III; der Hilfskolben f folgt durch den entstehenden Unterdruck nach der Linie I-II dem Arbeitskolben!

In der Lage II eröffnet die untere Kante des Hilfskolbens den Kanal k°, und es beginnt das eigentliche Ansaugen der Ladung (Fig. 3). Mit fortschreitendem Ansaugen vermindert sich der Unterdruck, und schließlich überwindet die Spannung der Feder i° den noch herrschenden Unterdruck und zieht den Hilfskolben f nach oben (H-III der Fig. 4) und hebt den Hilfskolben gemäß des Kurbelweges HI-IV der Fig. 4. Bei der nun eintretenden Zündung wird der Kolben weiter nach oben geschleudert (IV-V) und die Feder i zusammengedrückt. Diese Kompression unterstützt dann in der Folge die Wirkung der Expansion V-VI. Auf der Strecke VI-I werden die verbrannten Gase durch den Kanal m° ausgestoßen.

Dieses Ausführunsgbeispiel erläutert den Erfindungsgedanken, ohne ihn nach irgendeiner Richtung hin zu erschöpfen. Die Erfindung umfaßt im Gegenteil alle möglichen Abänderungen. Solche z. B. bei denen die Federn i mit Regelungsvorrichtungen versehen sind, um nach Erfordernis und Wunsch ihre Wirkung auf den Hilfskolben f regeln zu können und ebenso solche Änderungen, welche einzelne oder alle Öffnungen in der Zylinderwandung und im Kolben f durch Ventile ersetzen.

Durch einfache konstruktive Änderungen

läßt sich die Maschine auch als Pumpe verwenden. Es genügt für diesen Fall bereits, die Steuerung des Schiebers derart zu ändern, daß er im Zweitakt die Kanäle m° öffnet und schließt.

In diesem Falle schließt der Schieber ο die öffnungen m°, während der Kolben von seiner höchsten Totlage sich abwärts bewegt. Der durch den Unterdruck folgende Hilfskolben f

ίο drückt die Feder i° zusammen und kommt in die Stellung der Fig. i. Es wird darauf durch 1° die Flüssigkeit angesaugt. Infolgedessen verringert sich der Unterdruck allmählich und hebt die zusammengepreßte Feder i° den Hilfskolben hoch und schließt den Kanal k° ab. Der. Kolben wird dann in die Stellung der Fig. 2 geführt. Die Feder i verhindert, daß der Hilfskolben diese Stellung überschreitet. Während nun der Pumpenkolben von seiner unteren Totlage nach oben geht, wird der Kanal m° durch den Schieber 0 geöffnet und der Austritt der zu fördernden Flüssigkeit findet statt. Diese Ausführung eignet sich besonders für Ladepumpen von Verbrennungskraftmaschinen, die das Brennstoffluftgemisch mit einem gewissen dauernd gleich bleibenden Druck in den Zylinderraum fördern. Der Hilfskolben f als Steuerungsorgan schließt und öffnet bei dieser Pumpe wie die früher hierzu verwendeten Ventile und Schieber den Kanal, durch den das Brennstoffluftgemisch in den Zylinder der Maschine eingeführt wird.

Das öffnen des Kanals für die Einführung des Gemisches erfolgt erst, wenn der Druck im Zylinder α einen bestimmten Wert φ erreicht hat und der Hilfskolben dann entsprechend gehoben wird. Der Hilfskolben f ist auch hier das einzige Steuerorgan, das den Einlaß in den Zylinder bestimmt. Alle Ventile mit ihren Hilfsorganen kommen in Fortfall.

Es soll noch bemerkt werden, daß die Öffnungen k° und m° der Kanäle ebenso wie die Kolbenöffnungen k¹⁰, m¹⁰ auf der Zeichnung der Deutlichkeit wegen in stark vergrößertem Maßstabe dargestellt sind. In Wirklichkeit haben diese Öffnungen kaum 3 mm Höhe, und die Öffnungen k° und m° im besonderen sind einander so eng benachbart als möglich, damit ihr öffnen und Schließen auf einen Hub des Hilfskolbens von 5 bis 3 mm erfolgt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Verbrennungskraftmaschine oder Pumpe mit federbelastetem Hilfskolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle des selbsttätig sich bewegenden Hilfskolbens je nach dem Takt der Maschine das Zylinderinnere mit den unteren Einlaß- oder den oberen Auslaß Öffnungen, welche durch einen besonderen, zwangläufig gesteuerten Schieber geschlossen und geöffnet werden, verbinden, und daß die Gegenfeder (i°) am Ende des Saughubes vor Beginn der Kompression den Hilfskolben so weit hebt, daß der Einlaßkanal geschlossen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.