DE2624318A1 - IC engine emission control system - has air from compressor cylinder passed to combustion chambers during power strokes and returned as mixt. for expulsion - Google Patents

IC engine emission control system - has air from compressor cylinder passed to combustion chambers during power strokes and returned as mixt. for expulsion

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DE2624318A1 DE19762624318 DE2624318A DE2624318A1 DE 2624318 A1 DE2624318 A1 DE 2624318A1 DE 19762624318 DE19762624318 DE 19762624318 DE 2624318 A DE2624318 A DE 2624318A DE 2624318 A1 DE2624318 A1 DE 2624318A1
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Abstract

The engine consists of two four-stroke cylinders and one two-stroke exhaust gas cylinder. Air only is compressed in the exhaust gas cylinder and passed at a temperature of 150 deg.C to 200 deg.C to the respective four stroke cylinder when its piston is half way through the power stroke. The compressed air mixes with the combustion gases to oxidise the residue CO and HC gases. The oxygen enrichened residual gases are then passed back to the exhaust gas cylinder via the exhaust valve when the respective pistons have finished their power strokes. The exhaust gas piston then begins its power stroke. The gases are finally expelled at atmospheric pressure via scavenging slots in the cylinder wall.

Description

Karl Theodor INGELN 6685 Schiff weile* ti*·* Άζ) ζ, Α<*>% Karl Theodor INGELN 6685 Ship weile * ti * · * Άζ) ζ, Α <*>%

V/iesenstraße 8V / iesenstrasse 8

i/nin

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Beschreibung zur Patentanmeldung: "Thermodynamisches Arbeitsverfahren für Verbundbrennkraftmotor11 Description of the patent application: "Thermodynamic working method for composite internal combustion engine 11

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für Brennkraftmotore zum Antrieb von Fahrzeugen, Arbeitsmaschinen, Werkzeugen, Stromerzeugern usw. Durch den großen Aufschwung der Motorisierung nehmen die Umweltschaden besonders durch die Abgase der tirennkraftmotore gefährliche Ausmaße an, so daß entsprechende Verbesserungen an den Brennkraftmotoren erforderlich sind.The invention relates to a working method for internal combustion engines for driving vehicles, work machines, tools, power generators, etc. Due to the great boom in motorization, the environmental damage is taking on dangerous proportions, particularly due to the exhaust gases of the internal combustion engines, so that corresponding improvements to the internal combustion engines are required.

Das Verfahren gemäß der Erfindung bezieht sich auf einen bekannten Verbundbrennkraftmotor, der aus Verbrennungszylinder und Abgaszylinder besteht um dadurch eine möglichst vollkommene Verbrennung zu erreichen und stellt eine Verbesserung dieses Verfahrens dar. Der Stand der Technik gemäß den angegebenen Patentschriften ist folgender: Bekannt ist eine Ausführung des Verbundmotors als Reihenmotor, bestehend aus zwei 4-Taktverbrennungszylindern und einem 2-'fakt-Abgaszylinder. Im Abgaszylinder wird Frischluft verdichtet, auf den gleichen Druck den die Abgase haben wenn sie aus einem der Verorennungszylinder austreten. Der Zweitaktabgaszylinder nimmt abwechselnd die Abgoss der beiden Viertaktverbrennungszylinder auf und expandiert die Abgase zusammen rait der Frischluft bis zum atmosphärischen Druck. In diesem bekannten Verbundmotor sollte eine vollkommene Verbrennung und wesentliche Wirkungsgradverbesserung erreicht werden. Dies ist aber nicht gelungen, weil beim Ottoprozeß für die Verbrennung des CO-Gases und der CH-Reste in dem Abgasgemisch im Abgaszylinder zwar genug Sauerstoff vorhanden war, aber nicht im richtigen Verhältnis zu den Brennstoff aus CO und CH-Resten.The method according to the invention relates to a known one Combined internal combustion engine, which consists of a combustion cylinder and an exhaust cylinder, thereby ensuring the most complete possible combustion to achieve and represents an improvement of this process. The prior art according to the specified patents is The following: A version of the compound engine is known as an in-line engine, consisting of two 4-stroke combustion cylinders and one 2-fact exhaust cylinder. Fresh air is compressed in the exhaust cylinder to the same pressure as the exhaust gases have when they leave one of the Escape the combustion cylinder. The two-stroke exhaust cylinder takes alternately the exhaust of the two four-stroke combustion cylinders and expands the exhaust gases together rait the fresh air up to atmospheric pressure. In this known compound engine, there should be a perfect combustion and a substantial improvement in efficiency can be achieved. However, this was not successful because in the Otto process for the combustion of the CO gas and the CH residues in the exhaust gas mixture There was enough oxygen in the exhaust cylinder, but not in the right proportion to the fuel made up of CO and CH residues.

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- l- - l-

Beim Überströmen der Abgase aus dem Verbrennungszylinder in die komprimierte Frischluft des Abgaszylinders ist der Luftüberschuß für die geringe Menge der Brennstoffreste zu groß und die sich ergebende Mischtemperatur sinkt tiefer als die Entzündungstemperatur der Brennstoffreste, so daß sie nicht verbrennen können. Es ergibt sich nun die Aufgabe, durch eine Verbesserung des Verfahrens die Verbrennung der CO-Gase und CH-Reste trotzdem zu erreichen.When the exhaust gases flow over from the combustion cylinder into the compressed fresh air of the exhaust gas cylinder, there is excess air Too large for the small amount of fuel residues and the resulting mixed temperature drops below the ignition temperature the fuel remains so that it cannot burn. The task now arises to improve the combustion of the CO gases and CH residues anyway to reach.

Gegenstand der Erfindung ist ein Arbeitsverfahren für einen Ürennkraftverbundmotor, bei dem der Kolben 2 des Abgaszylinders 2a die Frischluft so hoch verdichtet, daß diese in den Verbrennungszylinder la bzw. Ib während der zweiten Hälfte des Arbeitshubes eingeschoben v/erden kann. Im Verbrennungszylinder la bzw. Ib wird die frische Luft nach und nach eingeschoben und diese löst die Verbrennung von CO-Gas und CH-Resten aus, die bei größerem Druck und höherer Temperatur stattfindet als dies im Abgaszylinder der Fall wöre. Dabei stellt sich automatisch das richtige Mischungsverhältnis von Luft und Brennstoffresten ein, so daß die Verbrennung mit möglichst gutem Wirkungsgrad erfolgen kann bis zum Ende des Arbeitshubes. Anschließend findet der Ausschub der Verbrennungsgase aus dem Verbrennungszylinder la bzw. Ib statt, wobei die Expansion der Verbrennungsgase weiter verläuft, während die Gase vom Verbrennungszylinder in den expandierenden Abgaszylinder 2a überwechseln. Sobald die gesamte Gasmenge im Abgaszylinder 2a ist, hat sie sich bis zum atmosphärischen Druck entspannt. Durch die verlängerte Expansion der Abgase wird erreicht, daß im Verbrennungszylinder la bzw. Ib eine längere Zeit für die Verbrennung der CO-Gase und CH-Reste zur Verfügung steht.'The subject matter of the invention is a working method for an integrated power motor, in which the piston 2 of the exhaust gas cylinder 2a compresses the fresh air so high that it enters the combustion cylinder la or Ib inserted during the second half of the working stroke v / can earth. In the combustion cylinder la or Ib, the fresh air is gradually pushed in and this triggers the combustion of CO gas and CH residues, which takes place at greater pressure and higher temperature than would be the case in the exhaust cylinder. Included the correct mixing ratio of air and fuel residues is automatically set so that the combustion is as good as possible Efficiency can take place until the end of the working stroke. The combustion gases are then expelled from the combustion cylinder la or Ib instead, wherein the expansion of the combustion gases continues, while the gases from the combustion cylinder in the expanding Replace exhaust cylinder 2a. As soon as the entire amount of gas is in the exhaust cylinder 2a, it has increased to atmospheric pressure relaxed. The prolonged expansion of the exhaust gases ensures that in the combustion cylinder la or Ib a longer time for the Combustion of the CO gases and CH residues is available. '

Durch das Einschieben der komprimierten Frischluft vom Abgaszylinder 2a in den Verbrennungszylinder la bzw. Ib wird noch ein zusätzlicher Vorteil erreicht und zwar die Herabsetzung der Wärmeverluste an denBy pushing in the compressed fresh air from the exhaust cylinder 2a in the combustion cylinder la or Ib is an additional one Advantage achieved namely the reduction of heat losses to the

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Zylinderwänden des Verbrennungszylinders. Dies wird erreicht in folgender Weise: die komprimierte Frischluft hat eine Temperatur von etwa 150 bis 200 C und vermischt sich beim Eintritt in den Verbrennungszylinder la bzw. Ib mit den glühenden Verbrennungsgasen. Dadurch gelangt ein Teil der Wärmemengen der Verbrennungsgase nicht mehr an die Zylinderwände sondern bleibt im V'erbrennungszylinder und kann zusätzlich in mechanische Arbeit umgewandelt werden.Cylinder walls of the combustion cylinder. This is achieved in the following way: the compressed fresh air has a temperature from about 150 to 200 C and mixes with the glowing combustion gases on entry into the combustion cylinder la or Ib. As a result, some of the heat from the combustion gases no longer reaches the cylinder walls but remains in the combustion cylinder and can also be converted into mechanical work.

In der Patentzeichnung sind drei Ausführungsbeispiele einer konstruktiven Lösung des Arbeitsverfahrens gemäß der Erfindung dargestellt und zwar für den Hubkolbenmotor und für den Kreiskolbenmotor. In der Figur 1 ist ein Hubkolbenverbundmotor im Längsschnitt dargestellt. Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die beiden Viertaktverbrennungszylinder und die Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch den 2-Takt-Abgaszylinder.In the patent drawing, three embodiments of a constructive solution of the working method according to the invention are shown namely for the reciprocating piston engine and for the rotary piston engine. In FIG. 1, a composite reciprocating piston engine is shown in longitudinal section shown. FIG. 2 shows a cross section through the two four-stroke combustion cylinders and FIG. 3 shows a cross section through the 2-stroke exhaust cylinder.

Die folgende Beschreibung beschränkt sich auf die Vorgänge die zum Verständnis des Verfahrens erforderlich sind und den Erfindungsgedanken kennzeichnen.The following description is limited to the processes involved in the Understanding of the process are required and characterize the inventive concept.

Nach erfolgter Kompression und Zündung des Gemisches im Verbrennungszylinder la beginnt der Arbeitshub es einen Kolbens 1, während dem die Verbrennungsgase entspannt werden. Gleichzeitig beginnt im Abgaszylinder 2amit Kolben 2 der Verdichtungshub. Während der ersten Hälfte des Verdichtungshubes ist das Auslaßventil 10 geöffnet und ein feil der Frischluft wird wieder ins Freie geschoben. Sobald das Auslaßventil 10 durch die Nockenwelle 8 geschlossen wird,beginnt im Abgaszylinder 2a die Verdichtung der Frischluft, deren Druck ansteigt. Inzwischen sinkt im Verbrennungszylinder la während des Arbeitshubes der Druck. Sobald die Drücke in beiden Zylindern ungefähr gleich sind, öffnet die Nockenwelle 8 das Auslaßventil 7a und die komprimierteAfter compression and ignition of the mixture in the combustion cylinder la begins the working stroke of a piston 1, during which the combustion gases are expanded. At the same time begins in Exhaust cylinder 2a with piston 2 the compression stroke. During the first Half of the compression stroke, the exhaust valve 10 is open and a heap of fresh air is pushed back into the open. As soon as that Exhaust valve 10 is closed by the camshaft 8 begins in Exhaust cylinder 2a compresses the fresh air, the pressure of which increases. Meanwhile, la sinks in the combustion cylinder during the working stroke the pressure. As soon as the pressures in both cylinders are approximately the same, the camshaft 8 opens the exhaust valve 7a and the compressed one

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Frischluft wird aus dem Abgaszylinder 2 in den Verbrennungszylinder la fast vollständig eingeschoben und vermischt sich mit den glühenden Verbrennungsgasen wobei sei einen Teil deren Wärmemengen aufnimmt.Fresh air is drawn from the exhaust cylinder 2 into the combustion cylinder la almost completely inserted and mixes with the glowing Combustion gases where part of the amount of heat is absorbed.

Der mit der Frischluft eingebrachte Sauerstoff oxidiert das vorhandene CO-Gas und die Cri-Reste. Nach dem Arbeitshub beginnt im Verbrennungszylinder 1a der Ausschub der Abgase, wobei diese immer noch Arbeit leisten und sie gelangen durch das Auslaßventil 7a, das mit Druckausgleichkolben 7c versehen ISt1In den Abgaszylinder 2a, dessen Kolben 2 seinen Arbeitshub zu gleicher Zeit beginnt, und die Abgase v/erden unter Arbeitsleistung während des Überwechseins vom Verbrennungszylinder la bzw. Ib zu dem Abgaszylinder 2 bis zum Atmosphärischen Druck entspannt. Kurz vor Ende des Arbeitshubes im Abgaszylinder 2 gibt der Abgaskolben die Spuelschlitze 11 frei und die Nockenwelle öffnet das Auslaßventil 10. Dann schiebt der Kolben 2 als Kurbelgehäusespülpumpe wirkend neue Frischluft durch den Spülschlitz 11 in den Abgaszylinder 2 und die Abgase entweichen durch das Auslaßventil. Der Druckausgleichkolben am Auslaßventil 7c hat die Aufgaue, ai^. Ventilfeder zu entlasten, wenn der Druck im Arbeitszylinder 2a größer ist als im Verbrennungszylinder la bzw. Ib.The oxygen brought in with the fresh air oxidizes the existing CO gas and the Cri residues. After the working stroke of the ejection of the exhaust gases starts in the combustion cylinders 1a, which still do work, and they pass through the outlet valve 7a, which is provided with pressure compensation piston 7c 1 In the exhaust cylinder 2a, the piston 2 begins its power stroke at the same time, and Exhaust gases v / earth under work performance during the changeover from the combustion cylinder la or Ib to the exhaust cylinder 2 expanded to atmospheric pressure. Shortly before the end of the working stroke in the exhaust cylinder 2, the exhaust piston releases the scavenging slots 11 and the camshaft opens the exhaust valve 10. Then the piston 2, acting as a crankcase scavenging pump, pushes new fresh air through the scavenging slot 11 into the exhaust cylinder 2 and the exhaust gases escape through the exhaust valve. The pressure equalization piston at the outlet valve 7c has the Aufgaue, ai ^. Relieve valve spring when the pressure in the working cylinder 2a is greater than in the combustion cylinder la or Ib.

Beim nachfolgenden Arbeitstakt arbeitet der Verbrennungszylinder Ib in der gleichen beschriebenen Weise mit dem Abgaszylinder 2a zusammen, während im Verbrennungszylinder la neues Gemisch angesaugt wird und ein neues Arbeitsspiel beginnt.The combustion cylinder Ib works in the subsequent work cycle in the same manner as described with the exhaust gas cylinder 2a, while the combustion cylinder la new mixture is sucked in and a new work cycle begins.

Die in Figur 1 bis 3 dargestellte Anordnung ist nicht nur für den Ottomotor sondern auch für den Dieselmotor anwendbar, um eine Wirkungsgradverbesserung zu erzielen, welche durch die Erreichung einer vollständigen Verbrennung der CH-Reste durch den verlängerten Arbeitshub und Expansion bis zum atmosphärischen Druck(sowie durchThe arrangement shown in Figure 1 to 3 is applicable not only for a gasoline engine but also for the diesel engine, to obtain an efficiency improvement obtained by the achievement of a complete combustion of the CH moieties through the extended stroke and expansion up to the atmospheric pressure (as well as by

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eine Verringerung der Wärmeverluste an den ziylinderwänden ermöglicht wird.a reduction in heat losses on the cylinder walls is made possible.

In Figur 4 ist ein Kreiskolbenverbundmotor im Längsschnitt dargestellt mit einer Verbrennungskammer und einer Abgaskammer. Figur b zeigt einen Querschnitt durch die Verbrennungskammer und Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch die Abgaskammer. Die folgende Beschreibung enthält nur die Arbeitstakte, die das Arbeitsverfahren gemäß der Erfindung kennzeichnen.In Figure 4, a rotary piston composite engine is shown in longitudinal section with a combustion chamber and an exhaust chamber. FIG. B shows a cross section through the combustion chamber and FIG. 6 shows a cross section through the exhaust chamber. The following description only contains the work cycles that make up the work process characterize according to the invention.

In dem Verbundkreiskolbenmotorgehäuse 15 sind zwei Kammern vorhanden, nämlich die Verbrennungskammer 16a und 16b (Fig. 5) und die Abgaskammer 17a und 17b (Fig. 6) in denen zv/ei verschiedengroße Kreiskolben 16 und 17 auf einer gemeinsamen Welle 18 laufen. Durch den Einschubkanal 19 mit Rückschlagventil 20 wird komprimierte Frischluft 21 von der Abgaskammer ITa in die Verbrennungskammer 16a während der zweite Hälfte des Arbeitstaktes eingeschoben. Diese komprimierte Frischluft verbrennt C0-Gase und CH-Reste in der Verbrennungskammer 16a und vermischt sich mit den glühenden Verbrennungsgasen, wodurch große Wärmemengen von den inneren Kammerwänden ferngehalten werden. Nach Beendigung des Arbeitstaktes in der Verbrennungskammer 16a werden die Abgase 22 durch den Auspuffkanal 24 in die Abgaskammer 17b geschoben, wo sie möglichst bis zum atmosphärischen Druck entspannt werden. Alle übrigen Takte der beiden Kammern laufen in bekannter V/eise ab. Durch das Gegengewicht 23 wird vollständiger Schwungausgleich bewirkt.In the compound rotary piston engine housing 15 there are two chambers, namely, the combustion chamber 16a and 16b (Fig. 5) and the exhaust chamber 17a and 17b (FIG. 6) in which two rotary pistons 16 and 17 of different sizes run on a common shaft 18. Through the Insertion channel 19 with check valve 20 is compressed fresh air 21 from the exhaust chamber ITa into the combustion chamber 16a during second half of the work cycle inserted. This compressed fresh air burns CO gases and CH residues in the combustion chamber 16a and mixes with the glowing combustion gases, as a result of which large amounts of heat are kept away from the inner chamber walls. After completion of the work cycle in the combustion chamber 16a, the exhaust gases 22 are through the exhaust duct 24 into the exhaust gas chamber 17b, where they are relaxed to atmospheric pressure if possible. All other bars of the two chambers run in known way. The counterweight 23 brings about complete swing compensation.

Der Verbundkreiskolbenmotor kann weiter verbessert werden durch Verringerung des Volumen und Gewichtes, indem die Abgaskammer im 2-Takt-Verfahren betrieben wird, so daß sie gleichzeitig die Abgase aus 2 Verbrennungskammern aufnehmen kann. In Figur 7 ist ein Kreis-The compound rotary piston engine can be further improved by reducing the volume and weight by removing the exhaust chamber in the 2-stroke process is operated, so that it can absorb the exhaust gases from 2 combustion chambers at the same time. In Figure 7 is a circle

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kolbenverbundmotor mit 2 Verbrennungskammern und einer 2-Takt-Abgaskammer im Längsschnitt dargestellt. Die Figur 8 ist ein Querschnitt durch die Abgaskammer .und die Figuren 9 und 10 sind schematische Querschnitte der beiden Verbrennungskammern. Das 2-Taktverfahren erfordert zusätzlich ein Drehkolbengebläse 26, das die Spülluft erzeugt und diese durch ein Rückschlagventil 27a ,oder Drehschieberventil in die Abgaskammer 28a eincchiebt. Die Spülluft drückt die verbrannten Gase durch ein Drehschieberventil 27b ins Freie, in den beiden Verbrennungskammern 16c arbeiten die Kreiskolben 16 um zwei Takte versetzt. Der Kreiskolben 16 in Figur 9 schiebt die Abgase durch den Abgaskanal 24 in die Abgaskammer 28 b, wo sie v/eiter entspannt v/erden. Der Kreiskolben 16 in Fig. 10 führt gerade die zweite rfälfte seines Arbeitstaktes aus und gleichzeitig tritt in die Abgaskammer 28 α die Spülluft 25 ein und drückt die Abgase durch das Drehventil 27 ins Freie. Die übrigen Arbeitstakte verlaufen in bekannter Weise.composite piston engine with 2 combustion chambers and a 2-stroke exhaust chamber shown in longitudinal section. Figure 8 is a cross section through the exhaust chamber. And Figures 9 and 10 are schematic Cross-sections of the two combustion chambers. The 2-stroke process also requires a rotary piston blower 26 that supplies the scavenging air generated and this by a check valve 27a, or rotary slide valve pushes into the exhaust chamber 28a. The purge air presses the burned gases through a rotary slide valve 27b into the open air two combustion chambers 16c, the rotary pistons 16 work by two Bars staggered. The rotary piston 16 in FIG. 9 pushes the exhaust gases through the exhaust gas duct 24 into the exhaust gas chamber 28 b, where they v / pus relaxed v / earth. The rotary piston 16 in FIG. 10 is currently executing the second half of its working cycle and simultaneously enters the exhaust gas chamber 28 α the scavenging air 25 and pushes the exhaust gases through the rotary valve 27 into the open. The remaining work cycles run in known way.

Der wesentliche Fortschritt, der durch das neue Arbeitsverfahren erreicht wird, zeigt sich in mehrfacher Hinsicht.The major advance brought about by the new working method achieved is evident in several ways.

1. F.s ergibt sich eine bedeutende Verbesserung des Wirkungsgrades bezogen auf den Brennstoffverbrauch, der wie folgt abgeschätzt werden kann:1. There is a significant improvement in efficiency based on fuel consumption, which can be estimated as follows:

a) Entspannung bis zum atm. Druck + 9 % a) Relaxation down to the atm. Pressure + 9 %

b) Verbrennung von CO und CH-Resten + 3 % b) Combustion of CO and CH residues + 3 %

c) Innere Frischluftkühlung + 3 % c) zusätzliche Mechanische Verluste - 2 % c) Internal fresh air cooling + 3 % c) Additional mechanical losses - 2%

13 "- 13 "-

Der ßrennstoffwickyogsgxad. airias«normalen Fahrzeug-Vergasermotors / U er ο ο U / U I O £The ßrennstoffwickyogsgxad. airias «normal vehicle carburettor engine / U er ο ο U / U I O £

liegt bei etwa 26 %. Die Wirkungsgradverbesserung von 13 % bringt eine 1,5 fache Leistungssteigerung an der riotorwelle.is around 26 %. The 13 % improvement in efficiency brings a 1.5-fold increase in performance on the riotor shaft.

2. Saubere Abgase durch innere CO-Verbrennung und Senkung der NO-Emmission durch Herabsetzung der maximalen Verbrennungstemperatur im Zylinder infolge der eingeschobenen Frischluft. 2. Clean exhaust gases through internal CO combustion and lowering of NO emissions through lowering the maximum combustion temperature in the cylinder as a result of the fresh air that is pushed in.

3. Verringerung des Auspufflärms durch Entspannung bis zum atmosphärischen Druck.3. Reduction of the exhaust noise through relaxation up to atmospheric Pressure.

4. Einsparung von Schalldämpfervorrichtungen, die besonders bei kleineren Motoren ins Gewicht fallen.4. Saving of muffler devices, which are particularly important in the case of smaller engines.

Der Nachteil beim Verbundmotor ist das größere Volumen und Gewicht. Durch die Gegenüberstellung eines normalen Viertakt-Vierzylindermotors mit einem Dreizylinderverbundmotor soll gezeigt werden, daß der Nachteil gar nicht so groß ist wie oberflächlich vermutet wird.The disadvantage of the compound engine is the larger volume and weight. By comparing a normal four-stroke four-cylinder engine with a three-cylinder compound engine, it should be shown that the disadvantage is not as big as is superficially assumed.

Diese Übersicht zeigt bei Motoren gleicher Leistung:This overview shows motors of the same power:

1. Der Viertakt-Vierzylindermotor:1. The four-stroke four-cylinder engine:

Gesamtleistung 60 PSTotal output 60 hp

Gesamthubraum 1,8 LiterTotal displacement 1.8 liters

Hubraum pro Zylinder 0,45 LiterCubic capacity per cylinder 0.45 liters

Leistung pro Zylinder 15 PSPower per cylinder 15 hp

2. Der Dreizylinder-Verbrennungsmotor2. The three-cylinder internal combustion engine

Die Gesamtleistung von 60 PS wird auf 3 Zylinder verteiltThe total output of 60 hp is distributed over 3 cylinders

1 Viertakt-Verbrennungszylinder zu 0,6 Liter und 20 HS1 four-stroke combustion cylinder of 0.6 liters and 20 HS

1 Viertakt-Verbrennungszylinder zu 0,6 Liter und 20 PS1 four-stroke combustion cylinder of 0.6 liters and 20 hp

1 Zweitakt-Abgaszylinder zu 1,8 Liter und 20 PS1 two-stroke exhaust cylinder of 1.8 liters and 20 hp

Gesamthubraum u. Leistung: 3 Liter und 60 PSTotal displacement and power: 3 liters and 60 hp

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Der Gesamthubraum des Verbundmotors beträgt somit 3 Liter. Davon haben die beiden Verbrennungszylinder je 0,6 Liter. Das ergibt 2 χ 0,6 = 1,2 Liter, die versteuert werden.The total displacement of the compound engine is thus 3 liters. The two combustion cylinders each have 0.6 liters of this. That makes 2 χ 0.6 = 1.2 liters that are taxed.

3. Der Verbundmotor wird trotz des größeren Hubraumes nicht langer, da er nur 3 Zylinder hat und weil der Abgaszylinder leichter ausgeführt werden kann und nicht gekühlt zu werden braucht. Jedoch wird der Verbundmotor etwa um 30 % breiter sein, was ein Mehrgewicht von etwa 25 % ergibt.3. In spite of the larger displacement, the compound engine does not last longer because it only has 3 cylinders and because the exhaust cylinder can be made lighter and does not need to be cooled. However, the composite engine will be about 30 % wider, which results in an additional weight of about 25 %.

Auch für den Kreiskolbenmotor ergibt sich ein wesentlicher Fortschritt. Von den beschriebenen Vorteilen kann die neuartige Kühlung der inneren Kammerwände durch die engeschobene Frischluft bei dem Kreiskolbenverbundmotor eine entscheidende Verbesserung bringen. Die Innenwände der Verbrennungskammern im Kreiskolbenmotor sind bei den bekannten Ausführungen einer ununterbrochenen- stetigen Beaufschlagung durch die glühenden Verbrennungsgase ausgesetzt. Die verhältnismäßig kühle Frischluft tritt bei jedem Arbeitstakt in die Verbrennungskammer ein und bewirkt eine wirkungsvolle Zwischenkühlung der Kammerwände und Kolbenwände. Dadurch wird der Verschleiß verringert und die Lebensdauer des Kreiskolbenmotors erhöht.There is also a significant advance in the rotary piston engine. Of the advantages described, the novel cooling of the inner chamber walls through the compressed fresh air in the rotary piston composite engine bring a decisive improvement. The inner walls of the combustion chambers in the rotary piston engine are in the known designs exposed to an uninterrupted constant exposure to the glowing combustion gases. The relatively cool one Fresh air enters the combustion chamber with every work cycle and effects an effective intermediate cooling of the chamber walls and Piston walls. This reduces wear and increases the service life of the rotary piston engine.

Zum Vergleich herangezogene Patentschriften: Nr. 299 978
Nr. 879 183Patent specifications used for comparison: No. 299 978
No. 879 183

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Claims (10)

Theodor Karl INGELN 6685 Schiffweiler, den 26.5.1976 I/N PATENTANSPRÜCHETheodor Karl INGELN 6685 Schiffweiler, May 26th, 1976 I / N PATENT CLAIMS 1./ Thermodynamisches Arbeitsverfahren zum Betrieb eines Verbundbrennkraftmotors als Vergasermotor, bestehend aus einem Verbrennungszylinder und einem Abgaszylinder mit größerem Volumen, der dem Verbrennungszylinder über dessen Auslaßventil nachgeschaltet ist und in welchem Frischluft komprimiert wird, die sich mit den austretenden Verbrennungsgasen mischt um eine Nachverbrennung der CO-Gase und CH-Reste zu erreichen wonach anschließend im Abgaszylinder eine verlängerte Expansion bis zum atmosphärischen Druck erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen einer besseren Verbrennung, das im Abgaszylinder (2a) ausreichend hoch verdichtete Frischluftvolumen möglichst vollständig in den Verbrennungszylinder (la) bzw. (Ib) v/ährend etwa der zweiten Hälfte des Arbeitshubes eingeschoben wird, um die Verbrennung der CO-Gase und CH-Reste im Verbrennungszylinder bei höherer Temperatur und größerem Druck zu erreichen während des restlichen Arbeitshubes und weiterhin während des anschließenden Ausschubes der Verbrennungsgase in den Abgaszylinder, wobei der Ausschubhub des Verbrennungskolbens (l) als verlängerter Arbeitshub wirkt während des Überwechseins der Verbrennungsgase aus dem Verbrennungszylinder (la) bzw. (Ib) in den expandierenden Abgaszylinder (2a).1. / Thermodynamic working method for operating a Compound internal combustion engine as a carburetor engine, consisting of a combustion cylinder and an exhaust cylinder with larger volume, which is connected downstream of the combustion cylinder via its outlet valve and in which fresh air is compressed, which mixes with the exiting combustion gases to post-burn the CO gases and CH residues to achieve after which a prolonged expansion to atmospheric pressure then takes place in the exhaust cylinder, characterized in that, in order to achieve better combustion, the exhaust gas cylinder (2a) is sufficiently highly compressed Fresh air volume as completely as possible into the combustion cylinder (la) or (Ib) v / uring approximately the second Half of the working stroke is inserted to ensure the combustion of the CO gases and CH residues in the combustion cylinder at higher rates Temperature and pressure to be reached during the rest of the working stroke and during the following one The combustion gases are pushed out into the exhaust gas cylinder, the extension stroke of the combustion piston (l) being longer The working stroke acts during the transfer of the combustion gases from the combustion cylinder (la) or (Ib) into the expanding exhaust cylinder (2a). 2. Thermodynamisches Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die komprimierte Frischluft im Abgaszylinder (2$ zum Zeitpunkt des Uberschiebens in den Ver-2. Thermodynamic working method according to claim 1, characterized marked that the compressed fresh air in the exhaust cylinder (2 $ at the time of shifting into the 709850/0132 -2-709850/0132 -2- brennungszylinder (Ια) bzw. (Ib) höher verdichtet ist als die Verbrennungsgase im Verbrennungszylinder (la) bzw. (Ib) zum Überwinden der Strömungswiderstände.combustion cylinder (Ια) or (Ib) is more compressed than the combustion gases in the combustion cylinder (la) or (Ib) to overcome the flow resistance. 3. Thermodynamisches Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubvolumen des Abgaszylinders (2a) größer ist als die Frischluftmenge, die in den Verbrennungszylinder (la) bzw. (Ib) eingeschoben wird. 3. Thermodynamic working method according to claim 1, characterized characterized in that the stroke volume of the exhaust gas cylinder (2a) is greater than the amount of fresh air which is pushed into the combustion cylinder (la) or (Ib). 4. Thermodynamisches Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Frischluftmenge, die aus dem Abgaszylinder (2}) in den Verbrennungszylinder (la) bzw. (Ib) eingeschoben wird, so groß ist, daß sie nach ihrem Eintritt in den Verbrennungszylinder (la) bzw. (Ib) einen möglichst großen Teil der Wärmemengen von den Verbrennungsgasen aufnimmt und dadurch verhindert, daß die Wärmemengen der Verbrennungsgase an die Zylinderwand gelangen und durch Kühlung verloren gehen, wobei gleichzeitig die Verbrennungstemperatur der Gase im Verbrennungszylinder gesenkt wird, so daß keine NO-Giftgase sich bilden können.4. Thermodynamic working method according to claim 1, characterized in that the required amount of fresh air which is pushed from the exhaust gas cylinder (2}) into the combustion cylinder (la) or (Ib) is so large that it is after its entry into the combustion cylinder (la) or (Ib) absorbs as large a part of the heat from the combustion gases as possible and thereby prevents the heat from the combustion gases from reaching the cylinder wall and being lost through cooling, while at the same time the combustion temperature of the gases in the combustion cylinder is lowered so that NO toxic gases can form. 5. Thermodynamisches Arbeitsverfahren nach Anspruch 1 bis 4 zum Betrieb eines Verbundbrennkraftmotors als Dieselmotor, gekennzeichnet durch die gleichen Merkmale wie in denjenigen der Ansprüche 1 bis 4 jedoch mit einer Abänderung bei dem Merkmal des Einschubes der komprimierten Frischluft in den Verbrennungszylinder (la) bzw. (Ib) wobei im Dieselmotor die komprimierte Frischluft hauptsächlich zur Kühlung; der heißen Verbrennungsgase nach Anspruch 4 verwandt wird, jedoch nicht zur Verbrennung von CO-Gas, das im Dieselmotor kaum gebildet wird.5. Thermodynamic working method according to claim 1 to 4 for operating a composite internal combustion engine as a diesel engine, characterized by the same features as in those of claims 1 to 4 but with a modification in the Feature of the insertion of the compressed fresh air into the combustion cylinder (la) or (Ib) where in the diesel engine the compressed fresh air mainly for cooling; the hot combustion gases according to claim 4 is used, but not for the combustion of CO gas, which is hardly produced in the diesel engine. 709850/0132 -3-709850/0132 -3- 6. Verbundbrennkraftmotor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4 in Ausführung von mindestens einer Zylindergruppe bestehend aus zwei 4-Takt-Verbrennungszylindern (la) und (Ib) und einem 2-Takt-Abgaszylinder (2a) gekennzeichnet durch eine Ventilsteuerung, die das Auslaßventil (1O) des Abgaszylinders (2a) zu Beginn des Kompressionshubes des Abgaskolbens (2) öffnet, so daß ein Teil der Frischluft wieder ins Freie ausgestoßen wird bis die für das Verfahren erforderliche Luftmenge erreicht ist, und in diesem Zeitpunkt das Auslaßventil (1O) schließt und anschließend die Kompression der Frischluft beginnt.6. Compound internal combustion engine for performing the method according to claim 1 to 4 in execution of at least one Cylinder group consisting of two 4-stroke combustion cylinders (la) and (Ib) and a 2-stroke exhaust cylinder (2a) by a valve control, which the exhaust valve (1O) of the exhaust cylinder (2a) at the beginning of the compression stroke of the exhaust piston (2) opens so that part of the fresh air is expelled back into the open air until it is required for the process Air volume is reached, and at this point the outlet valve (1O) closes and then the compression the fresh air begins. 7. Verbundbrennkraftmotor nach Anspruch 6 gekennzeichnet dadurch daß das Auslaßventil (7a) bzw. (7b) des Verbrennungszylinders (la) bzw. (lb) durch die Ventilsteuerung geöffnet wird, etwa in der Stellung des Kolbens (l) im Verbrennungszylinder (la) bzw. (Ib) bei welcher der Verdichtungsdruck der Frischluft im Abgaszylinder (2a) etwas höher als der Verbrennungsdruck im Verbrennungszylinder (la) bzw. (Ib) ist.7. Combined internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the outlet valve (7a) or (7b) of the combustion cylinder (la) or (lb) is opened by the valve control, for example in the position of the piston (l) in the combustion cylinder (la) or . (Ib) at which the compression pressure of the fresh air in the exhaust gas cylinder (2a) is slightly higher than the combustion pressure in the combustion cylinder (la) or (Ib). 8. Verbundbrennkraftmotor nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Auslaßventil (7a) bzw. (7b) des Verbrennungszylinders (la) bzw. (Ib) mit einem Ausgleichskolben (7c) an seinem Schaft versehen ist, der bewirken soll, daß bei einem höheren Druck im Abgaszylinder (2a) gegenüber einem niedrigeren Druck im Verbrennungszylinder (la) bzw. (Ib) im gleichen Zeitraum die Ventilfeder entlastet wird.8. Combined internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the outlet valve (7a) or (7b) of the combustion cylinder (la) or (Ib) is provided with a compensating piston (7c) on its shaft, which is intended to cause a higher pressure in the exhaust gas cylinder (2a) compared to a lower pressure in the combustion cylinder (la) or (Ib) in the same period of time the valve spring is relieved. 9. Verbundkreiskolbenmotor in Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4 gekennzeichnet dadurch, daß dieser mit einer Verbrennungskammer (16a) und (16b) und einer Abgaskammer (17a)9. compound rotary piston engine in performing the method according to claim 1 to 4, characterized in that it is with a Combustion chamber (16a) and (16b) and an exhaust chamber (17a) 709850/0132 _ 4 _709850/0132 _ 4 _ und (17b) arbeitet, deren Kreiskolben (16) und (17) auf einer gemeinsamen Welle laufen, wobei der Abgaskolben (17) Frischluft verdichetet und diese durch einen Einschubkanal (19) mit Rückschlagventil (20), das auch als Drehschieberventil ausgeführt werden kann, in die Verbrennungskammer (16a) einschiebt zur Verbrennung der CO-Gase und CH-Reste in der Verbrennungskammer (16a) und gleichzeitig auch zur Kühlung der glühenden Verbrennungsgase.and (17b) whose rotary pistons (16) and (17) run on a common shaft, the exhaust piston (17) compressing fresh air and passing it through an insertion channel (19) with check valve (20), which can also be designed as a rotary slide valve , inserts for combustion of CO gas in the combustion chamber (16a) and CH-R e ste in the combustion chamber (16a) and at the same time to cool the red-hot combustion gases. 10. Verbundkreiskolbenraotor in Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4 und 9 gekennzeichnet dadurch, daß die Abgaskammer (28a) und (28b) nach dem 2-Takt-Verfahren arbeitet, in der die Abgase aus zwei Verbrennungskammern (16c) gleichzeitig aufgenommen werden können und dadurch der Motor geringeres Gewicht hat und weniger Raum beansprucht. Ein angebautes Gebläse (26) erzeugt die Spülluft (25), welche nach der Expansion der Abgase durch das Rückschlagventil (27a), das auch als Drehschieberventil ausgeführt sein kann, in die Abgaskammer (28a) gedrückt wird und gleichzeitig die Abgase durch das Drehschieberventil (27b) ins Freie hinausdrückt.10. composite circular piston rotor in performing the method according to claim 1 to 4 and 9, characterized in that the exhaust chamber (28a) and (28b) works according to the 2-stroke process, in which the exhaust gases from two combustion chambers (16c) simultaneously can be added and thereby the engine has less weight and takes up less space. An attached Fan (26) generates the scavenging air (25), which after the expansion of the exhaust gases through the check valve (27a), the can also be designed as a rotary slide valve, is pressed into the exhaust gas chamber (28a) and at the same time the exhaust gases through the rotary slide valve (27b) into the open air. 709850/0132709850/0132
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