DE2647244A1 - Paired cylinder two stage combustion IC engine - has valve connecting cylinders for second stage lean fuel, rich oxygen combustion - Google Patents
Paired cylinder two stage combustion IC engine - has valve connecting cylinders for second stage lean fuel, rich oxygen combustionInfo
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Abstract
Description
3353 Bad Gandershelm, 19o Oktober 1976 Postfach 129 Hohenhöfen5 Telefon: (05382) 28423353 Bad Gandershelm, October 19, 1976 P.O. Box 129 Hohenhöfen5 Telephone: (05382) 2842
Telegramm-Adresse: Siedpatent BadgandershelmTelegram address: Siedpatent Badgandershelm
Unsere Akten-Nr. 2876/1Our file no. 2876/1
Fräser A. HurdMilling cutter A. Hurd
Pat entgesuch vom 19. Oktober 1976Patent application dated October 19, 1976
I1RASER A. HURD
103 Fifth Street, Liverpool, IIew York 13088 (.V.St.A.)I 1 RASER A. HURD
103 Fifth Street, Liverpool, IIew York 13088 (.V.St.A.)
S70S70
KraftmaschinePower machine
Die Erfindung bezieht sich auf eine im UmIaufverbund betriebene Kraftmaschine mit acht Ereignissen und ein Verfahren zu deren Betrieb.The invention relates to an in the UmIaufverbund operated engine with eight events and a method for their operation.
In der Vergangenheit sind eine Reihe von Forschungsprojekten durchgeführt und Geldmittel aufgewandt worden, um ein geeignetes Antriebssystem für Kraftfahrzeuge und andere Arten von Fahrzeugen zu entwickeln, bei denen die Abgasprodukte des Motors vom ökologischen Standpunkt aus akzeptabel und ungefährlich sind. Gerade Kraftfahrzeuge haben einen großen Anteil an der Verschmutzung der Atmosphäre mit Stickstoffoxiden, Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen, die in den Abgasen der Motoren der in sehr großer Anzahl auf den Straßen befindlichen Fahrzeugen enthalten sind. Im Grunde genommen arbeiten alle derzeitigen Kraft-A number of research projects have been carried out and funds have been used in the past to to develop a suitable propulsion system for automobiles and other types of vehicles in which the exhaust products of the engine are environmentally acceptable and harmless. Just have motor vehicles a large proportion of the pollution of the atmosphere with nitrogen oxides, carbon monoxide and unburned hydrocarbons, contained in the exhaust gases of the engines of the very large number of vehicles on the roads are. Basically, all of the current power
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Fr/HeFri / He
fahrzeugmotoren mit interner Verbrennung und verbrennen ein Kraftstoffgemisch aus Luft und Benzin oder anderen erdölartigen Brennstoffen. Es wird im allgemeinen als wirtschaftlich undurchführbar angesehen, in einer kurzen Zeit von den konventionellen mechanischen Motorkonstruktionen auf radikal andere Typen von Antriebsanlagen umzuschwenken. Entsprechend sind jene Aufwendungen, denen man das größte Interesse vom wirtschaftlichen Standpunkt her zuwendet, jene, bei denen lediglich Modifikationen der bestehenden Einrichtungen erforderlich sind, um gefährliche Emissionen zu reduzieren, z.B. durch Hinzufügung von Filtern, Tiaaktoren, usw.vehicle engines with internal combustion and burn a fuel mixture of air and gasoline or other petroleum-based ones Fuels. It is generally considered economically impracticable in a short period of time to switch from conventional mechanical engine designs to radically different types of propulsion systems. Corresponding are those expenses to which one pays the greatest interest from an economic point of view, those at which only require modifications to the existing facilities in order to reduce hazardous emissions, e.g. by adding filters, Tiaactuators, etc.
Unglücklicherweise tendieren die bisher eingesetzien Ausführungen und andere, bei denen an.-;enoinnen wird, daß sie akzeptable Eraissionswerte erzeugen, wobei mehr o1(fe:1rI"er Standardinotoren zugrunde gelegt sind, dazu, daß im wesentlichen der Wirkungsgrad der „Ausgangsleistung bezogen auf die Einheit verbrauchten Brennstoffes verringert wird. Hier Liegt deshalb eine besondere Schwierigkeit, weil man einerseits die schädlichen Abgase verringern, andererseits aber die Grundenergiequellen beibehalten will.Unfortunately, the designs used up to now and others, in which it is suggested that they produce acceptable emission values, with more o 1 (fe : 1 r I " er standard motors being used as a basis), tend to mean that essentially the efficiency of the" Output power is reduced based on the unit of fuel consumed.This is a particular difficulty because on the one hand one wants to reduce the harmful exhaust gases, but on the other hand want to maintain the basic energy sources.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt deshalb darin, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art zu I schaffen, die ökologisch akzeptable Abgaswerte aufweist, während gleichzeitig die Ausgangsleistung pro Einheit verbrauchten Brennstoffes erhöht wird. Weiterhin sollen bei besseren Betriebseigenschaften ein kleinerer Raum und geringeres Gewicht bei gleicher Ausgangsleistung erzielt werden Ferner sollen eine niedrige Abgasmenge und ein hoher V/irkungsgrad erzielt v/erden, obwohl die Maschine aus solchen mechanischen Bauteilen aufgebaut ist, die derzeit bei derartigen Maschinen allgemein im Gebrauch sind. Auch soll der V/äfineenergieverlust an das Kühlmedium minimalisiert werden durch ein günstiges Verhältnis von Fläche zu Volumen.One object of the invention is therefore to provide an internal combustion engine of the type mentioned at the beginning create that has environmentally acceptable emissions levels while at the same time consuming the output power per unit Fuel is increased. Furthermore, with better operating properties, a smaller space and lower weight can be achieved with the same output power Furthermore, a low amount of exhaust gas and a high efficiency achieved even though the machine is constructed from mechanical components that are currently used in such Machines are commonly in use. The loss of energy to the cooling medium should also be minimized thanks to a favorable ratio of area to volume.
Schließlich, soll der Ausstoß gefährlicher Gase verringert werden, während weite Einstellmöglichkeiten für die Steuerung der Brennstoff-Luft-Gemische ermöglicht v/erden. Weitere Teilaufgaben ergeben sich aus den sonstigen Unterlagen.Finally, the aim is to reduce the emission of dangerous gases while a wide range of settings for controlling the fuel-air mixture is possible. Further subtasks result from the other documents.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Kraftmaschine gelöst durchThis object is achieved by the engine according to the invention solved by
a) wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite umschlossene Verbrennungskammer, von denen jede ein bewegliches Element zur-Erzeugung eines alternierend sich vergrößernden und verkleinernden umschlossenen Volumens aufweist; a ) at least one first and at least one second enclosed combustion chamber, each of which has a movable element for producing an alternately increasing and decreasing enclosed volume;
b) ferner durch mit jeder der Kammern in Verbindung stehende Einlaßmittel;b) further by inlet means communicating with each of the chambers;
c) weiterhin durch Mittel zum Auslassen in die Atmosphäre lediglich durch die zweite Kammer hindurch;c) further by means for venting to atmosphere only through the second chamber;
d) Ferner durch zurückziehbare Yfandbauteile zwischen der ersten und zv/eiten Kammer, welche zwischen einer zurückgezogenen und einer geschlossenen Stellung bev/egbar sind und durch welche die umschlossenen Volumina der ersten und zweiten Brennkammer direkt miteinander dann in Verbindung stehen, wenn die Vandbauteile sich in der zurückgezogenen Stellung befinden,, wobei hierdux'ch ein gemeinsamer Brennraum gebildet wird;d) Furthermore by retractable Yfandbauteile between the first and second chambers, which are between a retracted and a closed position are movable and through which the enclosed volumes of the first and second combustion chambers directly with one another then connect when the wall components are in the retracted position, creating a common combustion chamber will;
e) weiterhin durch Mittel zum Einführen einer brennstoffreichen, sauerstoffarmen ersten Füllung durch die Einlaßmittel hindurch in die erste Brennkammer;e) further by means for introducing a fuel-rich, low-oxygen first charge through the inlet means through into the first combustion chamber;
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f) ferner durch Kittel zur Zündung öer ersten Füllung, um einen Energieimpuls auf das bewegbare Element innerhalb der ersten Kammer zu erzeugen;f) furthermore by means of gowns for the ignition of the first filling in order to generate an energy pulse on the create movable members within the first chamber;
g) ferner durch Mittel zum Einführen einer kraftstoffarmen, sauerstoffreichen zweiten Füllung durch die Einlaßmittel in die zweite Brennkammer; undg) further by means for introducing a fuel-poor, oxygen-rich second Filling through the inlet means into the second combustion chamber; and
h) endlich durch Mittel zum Öffnen der zurückziehbaren Wandbauteile auf den Energieimpuls in der ersten Brennkammer hin und zum Einführen der zweiten Füllung, wo-durch eine brennbare Mischung aus der zweiten Füllung und den Nebenprodukten der teilweisen Verbrennung der ersten Füllung in dem gemeinsamen Brennraum erzeugt wird.h) finally by means of opening the retractable wall components on the energy pulse in the first combustion chamber and for the introduction of the second filling, whereby one combustible mixture of the second filling and the by-products of partial combustion the first filling is generated in the common combustion chamber.
Die Kraftmaschine umfaßt also Mittel, v/elcheThe prime mover thus comprises means, v / which
wenigstens einJPaar von schwingenden (undulating)Csich ständig entweder vergrößernden oder verfeinernden) Volumina bilden, die in der bekanntesten Form als Kolben beschrieben v/erden, die innerhalb von Zylindern hin- und hergehen. Die Zylinder eines jeden Paares sind normalerweise nebeneinander angeordnet, wobei die erste und zweite Stufe nebeneinander liegen für differentiell miteinander verknüpfte Expansion, wobei die Achsen parallel und in enger Nachbarschaft angeordnet sind. Sir Einlaßventil ist in oder nahe bei dem Kopf eines jeden paarweise angeordneten Zylinders vorgesehen, und geeignete Vergasereinrichtungen zur Erzeugung einer Füllung eines luftgemisches mit günstigem Kraftstoff-Luftverhältnis sind außerhalb der Brennkammer und mit dem Einlaßventil speziell der ersten Stufe und wahlweise der zweiten Stufe verbunden, wasat least one pair of undulating Cs constantly either enlarging or refining) volumes, described in the best-known form as pistons, which to go back and forth within cylinders. The cylinders of each pair are usually arranged side by side, wherein the first and second stages are adjacent to each other for differentially linked expansion, the Axes are arranged parallel and in close proximity. The inlet valve is in or near the head of each pair arranged cylinder is provided, and suitable carburetor devices for generating a filling of an air mixture with a favorable fuel-air ratio are outside the combustion chamber and with the inlet valve especially the first stage and optionally the second stage connected what
von der Art der Arbeitsweise abhängt. Ein weiteres Ventil ist vorgesehen, mn eine direkte Verbindung zwischen den paarweisen Kammern mit differentieller Verschiebung zu bestimmten ausgewählten Zeiten während des Arbeitszyklus zu gestatten, und ein Auslaßventil zum Auslaß der Gase in die Atmosphäre ist nur im Zylinder der zweiten Stufe vorgesehen, wobei hierdurch eine erweiterte Expansion in der zweiten Stufe und Spülung der ersten Stufe dorthindurch ermöglicht werden. In einem vollständigen Arbeitszyklus der Zylinder, welche zur Erzielung einer differentiellen Verschiebung im Verbund paarweise einander zugeordnet sind, finden insgesamt acht identifizierbare Ereignisse statt. Biese Ereignisse laufen in vier im wesentlichen gleichlaufenden Paaren ab, wie folgenderweise beschrieben wird:depends on the type of working method. Another valve is provided, mn a direct connection between the paired chambers with differential displacement at certain selected times during the duty cycle allow, and an exhaust valve for releasing the gases into the atmosphere is provided only in the cylinder of the second stage, this enables expanded expansion in the second stage and flushing of the first stage through it will. In a complete working cycle of the cylinders, which are used to achieve a differential displacement in Group are assigned to each other in pairs, a total of eight identifiable events take place. These events run in four essentially parallel pairs, as described below:
a) Einlaß in den Zylinder der ersten Stufe oder Aufnahme einer kraftstoffreichen, sauerstoffarmen Füllung gleichzeitig mit dem Auslassen seines zugehörigen Zylinders der zweiten Stufe in die Atmosphäre;a) Inlet into the cylinder of the first stage or inclusion of a fuel-rich, low-oxygen charge concurrent with the venting of its associated second stage cylinder into the atmosphere;
b) Kompression in der ersten Stufe und Einlaß einer kraftstoffarmen, sauerstoffreichen Füllung in die zweite Stufe;b) Compression in the first stage and admission of a fuel-lean, oxygen-rich charge into the second step;
c) Verbrennung und Arbeitshub in der ersten Stufe gleichlaufend mit der Verdichtung in der zweiten Stufe; undc) Combustion and working stroke in the first stage concurrently with the compression in the second Step; and
d) auf die zeitlich so abgestimmte Öffnung des Ven-' tiles, daß die beiden Kammern miteinander in Verbindung stehen, um eine gemeinsame Brennkammer zu bilden, wobei sich die Kolben der ersten und der zweiten Stufe nahe bei der unteren Stellung und der oberen Stellung ihres zugehörigen Hubes befinden, hin die Verbrennung und der differentielle Arbeitshubd) on the timed opening of the ven- ' tiles that the two chambers are in communication with one another to form a common combustion chamber form, with the pistons of the first and second stages close to the lower position and the upper position of their associated stroke, towards the combustion and the differential working stroke
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in der zweiten Stufe, wobei die kleinere erste Stufe in die wesentlich größere zweite Stufe ausschiebt und dabei gespült wird. Die Verschiebung der zweiten Stufe ist bedeutend größer als die in der ersten Stufe, um zusätzliche Arbeit aus der stark vergrößerten Expansion zu erhalten, wobei der Endauslaßdruck so nahe an dem atmosphärischen Druck liegt, daß man den energie raubenden Auspufftopf durch einen günstig arbeitenden, die Leistung nicht verringernden Resonator ersetzen kann.in the second stage, with the smaller first stage pushing out into the much larger second stage and is rinsed in the process. The second stage shift is significantly larger than that in the first stage to get additional work from the greatly increased expansion, the The final outlet pressure is so close to atmospheric pressure that you get the energy-draining muffler can be replaced by a resonator that works cheaply and does not reduce the output.
Weitere Ausgestaltungen und besondere Merkmale und Einzelheiten sowie Vorteile der Erfindung sind den Ansprüchen und den sonstigen Unterlagen zu entnehmen.Further refinements and special features and details as well as advantages of the invention are defined in the claims and the other documents.
Gemäß der Erfindung soll also eire Verbrennungskraftmaschine mit innerer Verbrennung geschaffen werden, der ein oder mehrere miteinander verknüpfte Paare von schwingenden Volumina aufweist, wie sie z.B. durch einen Kolben, der sichAccording to the invention, an internal combustion engine should be can be created with internal combustion of one or more linked pairs of vibrating Has volumes, for example, by a piston that
"D O "f" O T* "DO" f "O T *
innerhalb eines Zylinders hin- und herbewegt, oder einen mit Dreierkonfiguration erzeugt werden, welcher Rotor innerhalb einer epitrochoidal geformten Kanuner umläuft, die in diesen Unterlagen zur Vereinfachung als "Zylinder" bezeichnet sind.reciprocated within a cylinder, or one with a three-way configuration, which rotor within an epitrochoidal shaped Kanuner revolves around that Documents are referred to as "cylinders" for the sake of simplicity.
Dabei läuft eine Gesamtheit von acht Ereignissen oder Takten innerhalb der paarweise einander zugeordneten Zylinder ab, welche nebeneinander in möglichst enger ITachbarschaft angeordnet sind, so daß sie periodisch an gemeinsamer Verbrennung teilhaben und mit brennbaren Kraftstoffgemischen versorgt werden, welche außerhalb der Brennkammer nittels konventionelia Einrichtungen, wie z.B. Vergaser- oder Einspritzsysteme, er-A total of eight events or cycles run within the cylinders that are assigned to one another in pairs which are arranged next to each other in the closest possible neighborhood are so that they participate periodically in joint combustion and supplied with combustible fuel mixtures which are carried out outside the combustion chamber by means of convenelia Facilities such as carburetor or injection systems
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zeugt werden. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch (wenn ein erdölartiger Kraftstoff verwendet wird) ist positiv so programmiert daß es intern in zwei Stufen verbrannt werden kann, wobei die erste Verbrennung bei erhöhten Temperaturen mit einem kraftstoffreichen, sauerstoffarmen Gemisch zur Minimalisierung der Stickstoffoxide und die zweite Verbrennung bei niedrigeren Temperaturen mit einem kraftstoffarmen, sauerstoffreichen Gemisch erfolgt, um vor dem Auslassen in die Atmosphäre im wesentlichen die Verbrennung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen zu vervollständigen und Kohlenmonoxid weiter zu oxidieren. Um so die Verbrennung zu unterteilen, sind die Gemische nicht ausschließlich abhängig von geschichteten fluidischen Füllungen innerhalb jedes Zylinders, sondern paarweise angeordnete Zylinder stehen miteinander in Verbindung, um zur Erzielung der Verbrennung in der zweiten Stufe und zur Erzielung einer erhöhten Energieexpansion durch differentielle Verschiebung eine gemeinsame Brennkammer zu bilden. Beide Zylinder besitzen Einlaßventile 5 nur die zv. eite Stufe besitzt einen Auslaß; außerdem ist ein bewegbares Ventil vorgesehen, um die Verbindung zwischen den beiden Zylindern zu bestimmten Zeiten während des Betriebes zu ermöglichen. be procreated. The fuel-air mixture (if a petroleum-like Fuel is used) is positively programmed so that it can be burned internally in two stages, whereby the first combustion at elevated temperatures with a fuel-rich, low-oxygen mixture for minimization the nitrogen oxides and the second combustion at lower temperatures with a fuel-poor, oxygen-rich one Mixing is done to essentially burn unburned hydrocarbons before releasing them into the atmosphere to complete and further oxidize carbon monoxide. In order to subdivide the combustion so are the Mixtures not exclusively dependent on layered fluidic fillings within each cylinder, but rather cylinders arranged in pairs are connected to each other, in order to achieve combustion in the second stage and to achieve increased energy expansion differential displacement to form a common combustion chamber. Both cylinders have inlet valves 5 only the zv. page Stage has an outlet; a movable valve is also provided to facilitate the connection between the two To enable cylinders at certain times during operation.
Die Erfindung ist in etwas schematischer Form beschrieben und dargestellt, wobei die zur Vereinfachung der Beschreibung und Darstellung gewählten Bauelemente von allgemeiner Art sind, die im Lauf von fast 100 Jahren im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugantrieben stets verfeinert und gründlich erforscht worden ist. Daher sind diese Bauelemente und über Äquivalente den Fachleuten geläufig und werden hier nicht näher beschrieben. Die dargestellten mechanischen Bauelemente kennzeichnen mehr die Funktion als ihre genaue Konstruktion, so daß der Schutzumfang durch die besondere Darstellungsweise nicht eingeschränkt sein soll.The invention is described and illustrated in somewhat schematic form, with the purpose of simplifying the description and representation chosen structural elements are of a general nature that have been related over the course of nearly 100 years with motor vehicle drives has always been refined and thoroughly researched. Hence these components and via equivalents known to those skilled in the art and are not described in more detail here. The mechanical components shown characterize more the function than its exact construction, so that the scope of protection by the special Representation should not be restricted.
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Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown on the basis of the drawings. Show it:
Pig. 1 bis 4 Schnittansichten eines Motors, wobei der Motor nur teilweise und zum Teil schematisch in extrem vereinfachter Form dargestellt ist und wobei die funktioneile Wirkungsweise des Motors gezeigt ist,undPig. 1 to 4 sectional views of an engine, the engine only partially and partially schematically in extreme simplified form is shown and wherein the functional mode of operation of the engine is shown, and
Pig. 5 eine etwas detailliertere Schnittansicht eines Motors.Pig. 5 is a somewhat more detailed sectional view of a Engine.
Die vereinfachte Form eines Motors, wie er in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, umfaßt den normalen Zylinderblock 10, in dem die Zylinder angeordnet sind. Kolben 12 und 14, welche Pleuelstangen 16 bzw. 18 aufweisen, die mit dem Kolben in üblicher Weise verbunden sind, laufen innerhalb der beiden gezeichneten Zylinder hin- und her. Beide Kolbenstangen sind mit einer Kurbelwelle 20 verbunden, die in der. Zeichnung um 90° gedreht und für jeden Zylinder getrennt gezeichnet ist, um in jeder Ansicht die Stellung und die Bewegungsrichtung der Pleuelstangenenden 22 und 24, die mit der Kurbelwelle gelenkig verbunden sind, zu zeigen; die Kurbelwelle würde, entgegen der zeichnerischen Darstellung, quer zu den beiden Zylindern verlaufen.The simplified form of an engine as shown in Figures 1 through 4 comprises the normal cylinder block 10, in which the cylinders are arranged. Pistons 12 and 14, which have connecting rods 16 and 18, respectively, with the Pistons are connected in the usual way, run back and forth within the two cylinders shown. Both piston rods are connected to a crankshaft 20, which is in the. Drawing rotated by 90 ° and separated for each cylinder is drawn to the position and the direction of movement of the connecting rod ends 22 and 24, which with the Crankshaft articulated to show; contrary to the illustration, the crankshaft would be transverse run to the two cylinders.
• Im Folgenden werden der Zylinder, der den Kolben aufweist, und damit verbundene Teile und Ereignisse oder Vorgänge mit "erste Stufe" und diejenigen Teile, die mit dem Zylinder mit dem Kolben 14 in Verbindung stehen, als "zweite Stufe" bezeichnet. Eine Kraftstoffmischeinrichtung 26 der ersten Stufe, welche normale Ventile, Öffnungen usw. aufweist und ein Drosselventil 28 besitzt, versorgt den Zylinder der ersten Stufe durch das Einlaßventil 30 mit einer zerstäubten brennbaren Füllung. Diese Füllung weist ein Gemisch aus flüssigem Brennstoff und Luft in einem bestimmten Ver-• The following are the cylinder that comprises the piston and related parts and events or operations with "first stage" and those parts which are in communication with the cylinder with the piston 14 as "second" A first stage fuel mixer 26 having normal valves, orifices, and so forth and a throttle valve 28 supplies the cylinder of the first stage through the intake valve 30 with an atomized flammable filling. This filling has a mixture of liquid fuel and air in a certain proportion
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hältnis auf, wobei das Verhältnis in angemessener Weise relativ fett ist, d.h. viel Brennstoff und wenig Sauerstoff aufweist, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten, wie es im folgenden näher beschrieben wird.ratio on, the ratio being reasonable is relatively rich, i.e. has a lot of fuel and little oxygen to get the desired result, like it is described in more detail below.
Die zweite Stufe lcann mit einer ähnlichen Kraftstoffmischeinrichtung 32 versehen sein, wobei sie ein Drosselventil 34, ein Einlaßventil 36 und ein Auslaßventil 38 aufweist. Die Wand, die die Zylinder der ersten Stufe und der zweiten Stufe voneinander trennt und mit der Bezugsziffer 40 versehen ist, endet knapp unterhalb des oberen Zylinderkopfes, wodurch ein Raum zur direkten Verbindung zwischen den beiden Zylindern gebildet wird. In einem oder dem anderen der miteinander ein Paar bildenden Zylinder, vorzugsweise in dem Zylinder der zweiten Stufe, wie dargestellt, ist ein Schiebeventil 42 angeordnet, dessen Schieber in vertikaler Richtung gleiten kann. Das Ventil kann natürlich auch andere Formen aufweisen, wie z.B. ein mit einer gleitenden Platte versehenes Ventil mit seiner eigenen Bewegungsart; es wird während des Arbeitszyklus zu bestimmten Zeiten geöffnet, um eine Verbindung zwischen den Verbrennungskammern der ersten und zweiten Stufe zu erzielen, wodurch beide zu diesen Zeitpunkten eine"gemeinsame Verbrennungskammer bilden.The second stage can be done with a similar fuel mixer 32, wherein it has a throttle valve 34, an inlet valve 36 and an outlet valve 38. The wall which separates the cylinders of the first stage and the second stage and is provided with the reference number 40 is, ends just below the upper cylinder head, creating a space for direct communication between the two Cylinders is formed. In one or the other of the cylinders forming a pair with one another, preferably in the Cylinder of the second stage, as shown, a slide valve 42 is arranged, the slide of which in the vertical direction can slide. The valve can of course have other shapes, such as one provided with a sliding plate Valve with its own movement type; it will open to connect at certain times during the duty cycle between the combustion chambers of the first and second stage, eliminating both at these times form a "common combustion chamber.
Wie in den Pig. 1 bis 4 dargestellt, sind die ersten auftretenden Ereignisse oder Takte der Einlaß bzw.die Aufnahme der Brennstoffüllung in die erste Stufe und das gleichlaufende bzw. gleichzeitige Auslassen aus der zweiten Stufe. Wie dargestellt, ist das Einlaßventil 30 der ersten Stufe geöffnet, der Kolben 12 bewegt sich abwärts, das Einlaßventil 36 der zweiten Stufe ist geschlossen und das Auslaßventil offen, der Kolben 14 bewegt sich aufwärts, und das Ventil ist geschlossen. Das endgültige Auslassen aus der zweiten Stufe in die Atmosphäre erfolgt über ein Auspuffrohr 44.As in the Pig. 1 to 4, the first occurring events or bars are the entrance or the admission the fuel filling in the first stage and the simultaneous or simultaneous discharge from the second stage. As shown, the inlet valve 30 of the first stage is open, the piston 12 moves downwards, the inlet valve Second stage 36 is closed and the exhaust valve is open, the piston 14 is moving upward, and the valve is closed. The final exhaust from the second stage to atmosphere is via an exhaust pipe 44.
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Da die Pig. 2 bis 4 im wesentlichen nur die zusätzlichen Punktionen zeigen, sind lediglich diejenigen Abschnitte dargestellt, die betriebsmäßig mit diesen Punktionen zusammenhangen bzw. die für die Punktion notwendig sind. In der Pig. 2 findet die Kompression in der ersten Stufe statt, da sich der Kolben 12 nach oben bewegt, wobei das Einlaßventil 30 und. das Ventil 42 geschlossen sind. Zur gleichen Zeit bewegt sich der Kolben 14 der zweiten Stufe nach abwärts, um eine Frischluftfüllung durch das Einlaßventil 36 anzusaugen, wobei das Auslaßventil 38 nun geschlossen ist; diese Prischluftfüllung kann zerstäubten Brennstoff oder einen Katalysator enthalten oder auch nichts von beiden. Aus Gründen, die auf der Hand liegen, ist die Sauerstoffmenge in der mageren Füllung, die von der zweiten Stufe während jedes einzelnen Zyklus aufgenommen wird, vorzugsweise gleich oder größer als die Menge, die für vollständige Verbrennung sowohl der Nebenprodukte aus der ersten Stufe als auch der Menge Brennstoff benötigt wird, welche durch die zweite Stufe aufgenommen worden ist. D.h., die Füllung der zweiten Stufe ist sauerstoffreich und kraftstoffarm und kann tatsächlich auch keinerlei Brennstoff aufweisen, was insgesamt von den Zuständen bei der Verbrennung in der ersten Stufe und von dem Energiebedarf zu diesem Zeitpunkt abhängt. Das Brennstoffgemisch und die Drosselung der zweiten Stufe oder eine andere Einlaßsteuerung, sind vorzugsweise automatisch verknüpft mit dergedrosselten Veränderbarkeit der ersten Stufe; und bei dauernd mit konstanter Drehzahl und Last laufenden Motoren kann das Drosselventil 34 oder eine hierzu äquivalente Ausgestaltung weggelassen werden, wobei vorzugsweise eine feste Öffnung mit geeigneten Abmessungen verwendet wird.Since the Pig. 2-4 show essentially only the additional punctures are merely those Sections are shown that are operationally related to these punctures or that are necessary for the puncture are. In the pig. 2, the compression takes place in the first stage as the piston 12 moves upwards, with the inlet valve 30 and. the valve 42 are closed. At the same Time, the second stage piston 14 moves downward to draw in a charge of fresh air through the inlet valve 36, the outlet valve 38 is now closed; this prischluftfüll can atomized fuel or a Contain catalyst or neither. For reasons that are obvious, the amount of oxygen is in preferably equal to or equal to the lean filling taken up by the second stage during each individual cycle greater than the amount required for complete combustion of both the by-products from the first stage and the Amount of fuel is required, which has been absorbed by the second stage. That is, the filling of the second stage is oxygen-rich and fuel-poor and can actually have no fuel whatsoever, which is a total of the conditions depends on the combustion in the first stage and on the energy demand at this point in time. The fuel mixture and second stage throttling or other intake control are preferably automatically associated with the throttled changeability of the first stage; and with motors running continuously at constant speed and load the throttle valve 34 or an equivalent configuration can be omitted, preferably a fixed one Opening of suitable dimensions is used.
Die einzelnen Elemente sind in der Pig. 3 in. dem Zustand dargestellt, kurz nachdem die Füllung der ersten Stufe durch die Zündkerze 46 gezündet wurde. Die Wärmeenergie, dieThe individual elements are in the pig. 3 in. The state shown shortly after the first stage charge was ignited by the spark plug 46. The thermal energy that
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durch die Verbrennung erzeugt wird und zu einem schnellen Druckanstieg des Gases innerhalb des Zylinders *r ersten Stufe führt, erzeugt die Energie, um den Kolben 12 nach unten zu bewegen und die Kurbelwelle 20 zu drehen. Zur gleichen Zeit bewegt sich der Kolben H innerhalb des Zylinders der zweiten Stufe nach oben, wobei die Ventile 36, 38 und 42 geschlossen sind, und wodurch die Füllung in dem Zylinder der zweiten Stufe komprimiert wird.generated by the combustion and at a rapid rate Pressure rise of the gas inside the cylinder * r first Stage leads, generates the energy to move the piston 12 down and rotate the crankshaft 20. At the same Time piston H moves up within the cylinder of the second stage, with valves 36, 38 and 42 closed and thereby compressing the charge in the cylinder of the second stage.
Viele Variationen und Verbesserungen, beispielsweise bei der Formgestaltung der Brennkammer, der Zeitfolge, der Ventilausrüstung und -funktion, der Durchlaßgestaltung und bei der Einstellung (tuning) des Motors sind möglich. Zwecks Darstellun der vorliegenden Erfindung wird jedoch angenommen, daß, weil bei der bevorzugten Anordnung die volumetrische Verschiebung des Zylinders der zweiten Stufe wesentlich größer ist als die der ersten Stufe, um die letzte Energieexpansion mit höchstem Wirkungsgrad durch differentielle Verschiebung, zu bewirken, in ähnlicher Vieise das theoretische Kompressionsverhältnis der zweiten Stufe größer ist als das der ersten Stufe, um eine Beziehung zwischen dem Volumen und der Fläche innerhalb der ersten Stufe zu erzielen, die sich besonders günstig auf die Hinimalisierung des V7ärmeverlustes an das Kühlmedium ohne Beeinträchtigung des gesamten Expansionswirkungsgrades auswirkt, und daß für normalen Betrieb das Schiebeventil 42, das die Stufen voneinander trennt, sich zu öffnen beginnt, bevor die Kolben 12 und 14 ihren unteren bzw. oberen Totpunkt erreichen, d.h., an einem Punkt zwischen den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Stellungen der Elemente. Es wird als wünschenswert erachtet, den bei der Verdichtung ansteigenden Druck der zweiten Stufe dann, wenn das Ventil 42 sich zu öffnen beginnt, auf ungefähr dem gleichen Wert wie dem des abfallenden Enddrucks der ersten Stufe zu haben, während diese noch arbeitet, um eine Erosion der Ventilabdichtung durch Druckabfall infolge Drosselung zu verhindern.Many variations and improvements, for example at the design of the combustion chamber, the timing, the valve equipment and function, the passage design and the setting (tuning) of the motor are possible. For the purpose of illustration however, of the present invention it is believed that because in the preferred arrangement the volumetric displacement of the cylinder of the second stage is much larger than that of the first stage to accommodate the final energy expansion with the highest degree of efficiency through differential displacement, to effect the theoretical compression ratio in a similar manner the second stage is greater than that of the first stage to establish a relationship between the volume and the To achieve area within the first stage, which is particularly favorable to minimizing the heat loss affects the cooling medium without impairing the overall expansion efficiency, and that for normal operation that Slide valve 42, which separates the stages, begins to open before the pistons 12 and 14 reach their bottom or top dead center, i.e. at a point between the positions of the elements shown in Figs. It is considered desirable to reduce the pressure of the second stage, which increases during compression, when the valve 42 begins to open, at about the same value as the final falling pressure of the first stage, while this is still working to prevent erosion of the valve seal due to pressure drop due to throttling.
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In gleicher Veise ist es ein bevorzugtes Merkmal, daß nicht nur das Verschiebungsverhältnis im wesentlichen größer sein soll, sondern daß in ähnlicher Weise der gleichzeitige Wert der Kompression der zweiten Stufe den der ersten Stufe übersteigt, so daß der Kompressionsdruck der zweiten Stufe seinen höchsten Wert in einem schnelleren Maß erreicht als der Druck in der ersten Stufe abfällt; dies bewirkt, daß die zweite Stufe dominiert, während die erste Stufe untergeordnet ist, dahingehend, daß der Druck innerhalb der zweiten Stufe, dann, wenn jede Stufe ihren Totpunkt erreicht, ein wenig, jedoch nicht übermäßig, über demjenigen innerhalb der ersten Stufe liegt bis zu dem Grad, daß dort ein anfängliches Überströmen (backwashing) einer an Sauerstoff reichen Füllung von der zweiten Stufe in die erste Stufe entsteht, so daß diese sich dort mit den heißen ITebenproduktgasen mischt, um in der zweiten Stufe eine Verbrennung als eine Art Nachverbrennung einzuleiten mit ihrer Plammenfront vor der Energieexpansion der zweiten Stufe, v/odurch eine vollständige, stöchiometrische und endgültige Verbrennung zu einem früheren Zeitpunkt in dem Hub der zweiten Stufe erzielt wird, wodurch ein maximaler Energieimpuls von den expandierenden Gasen erzeugt wird. Dieses vorverlegte Überströmen bewirkt eine gründlichere Durchmischung der Gase der ersten und der zweiten Stufe, während sie den gleichen Verbrennungsraum teilen und sorgt dafür, daß die Dichtflächen des Ventils 42 mittels der Frischluftfüllung aus der zweiten Stufe anfänglich gespült werden, sobald das Ventil zuerst aufmacht, statt daß es sofort mit starker Hitze, Geschwindigkeit und erodierenden Turbulenzen der Gase beaufschlagt wird, welche aus der ersten Stufe übertragen werden.In the same vein, it is a preferred feature that not only the displacement ratio should be essentially greater, but that in a similar way the simultaneous value the compression of the second stage exceeds that of the first stage, so that the compression pressure of the second stage is its highest value reached faster than the pressure drops in the first stage; this causes the second Stage dominates, while the first stage is subordinate, in that the pressure within the second stage, then, when each stage reaches its dead center, a little, but not excessively, above that within the first stage lies to the extent that there is an initial backwashing of an oxygen-rich fill from the second stage arises in the first stage, so that this mixes there with the hot IT by-product gases to in the second Initiate a combustion stage as a kind of afterburning with its plasma front before the energy expansion of the second stage, v / o by a complete, stoichiometric and final combustion earlier in the Stroke of the second stage is achieved, whereby a maximum energy pulse is generated from the expanding gases. This advancing the overflow causes a more thorough mixing of the gases of the first and the second stage, during they share the same combustion chamber and ensure that the sealing surfaces of the valve 42 by means of the fresh air filling from the second stage are initially flushed as soon as the valve first opens, instead of immediately using it more strongly Heat, speed and erosive turbulence is applied to the gases which are transferred from the first stage will.
Die zweite Verbrennung ist eine Nachverbrennung und ist endgültig, wobei sie intern zur zusätzlichen Arbeitsexpansion beiträgt und nicht extern wie bei solchen Einrichtungen, die das Abgas verbessern (retrofit devices), stattfindet, undThe second burn is an afterburn and is final, being internal for additional work expansion contributes and not externally as in such devices that improve the exhaust gas (retrofit devices) takes place, and
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zeitlich so gelegt, daß sie vorzugsweise gerade vor dem Zeitpunkt stattfindet, bei dem die Kolben 12 und 14 ihren unteren bzw. oberen Totpunkt erreichen. Diese zweite Verbrennung tritt verzugsweise spontan ein durch die innige Überströmvermischung der heißen, noch nicht vollständig expandierten und noch unter Druck stehenden Kebenproduktgase der ersten Stufe mit denen der sauerstoffreichen Füllung der zweiten Stufe, die durch Kompression auf einer etwas niedrigeren Temperatur aber ähnlichem Druck liegt. Außer zum Aufheizen oder für spezielle Bedingungen wird eine zusätzliche Unterstützung durch eine Zündkerze 46, oder dergleichen, wie z.B. eine Hilfsglühkerze, ein heißer Glühkolben, usw., für die Verbrennung der zweiten Stufe nicht als erforderlich erachtet. Das Öffnen des Ventils 42 leitet mormalerweise die Verbrennung in der zweiten Stufe als eine spntane Kachverbrennung ein und gewährt bei höherer Verschiebung und höherem Kompressionsverhältnis in der zweiten Stufe, welche dafür sorgen, daß der Druck in dem Zylinder der zweiten Stufe rasch ansteigt und vor Erreichung der Totpunkte der Kolben einen Wert erreicht der den in der ersten Stufe ergänzt (wie gerade beschrieben), viel Zeit für eine verbesserte Vormischung der frischen sauerstoffreichen Füllung des Zylinders der zweiten Stufe mit den Nebenprodukten einer unvollständigen Verbrennung in der ersten Stufe. Die gemeinsame Verbrennungskammer, von der die Zylinder der ersten und zweiten Stufe zum Zeitpunkt des Beginns der zweiten Verbrennung Teile sind, nimmt eine zweite Füllung auf, welche zu diesem Zeitpunkt absichtlich reich an Sauerstoff ist, ein Zustand, der mit einem guten Wirkungsgrad und sauberem Abgas höchst verträglich ist. Während der Verbrennung in der ersten Stufe, die auf hoher Temperatur abläuft, wird Sauerstoff absichtlich in geringem Maße vorhanden, um NO zu minimalisieren. Während der Verbrennung in der zweiten Stufe, welche bei niedrigerer Temperatur ab läuft, wird viel Sauerstoff zugeführt, um HG and CO zu eliminieren. timed so that it preferably takes place just before the point in time at which the pistons 12 and 14 reach their bottom and top dead center, respectively. This second combustion occurs preferably spontaneously due to the intimate overflow mixing of the hot, not yet fully expanded and still pressurized by-product gases of the first stage with those of the oxygen-rich filling of the second stage, which is at a slightly lower temperature but a similar pressure due to compression. Except for heating or for special conditions, additional support from a spark plug 46 or the like, such as an auxiliary glow plug, a hot glow bulb, etc., is not considered to be necessary for the combustion of the second stage. Opening the valve 42 normally initiates the combustion in the second stage as a spontaneous coke combustion and, at higher displacement and higher compression ratio in the second stage, ensures that the pressure in the cylinder of the second stage rises rapidly and before reaching the Piston dead center reaches a value that complements that in the first stage (as just described), plenty of time for an improved premixing of the fresh oxygen-rich filling of the cylinder of the second stage with the by-products of incomplete combustion in the first stage. The common combustion chamber, of which the first and second stage cylinders are part at the time of the start of the second combustion, receives a second charge which at this time is intentionally rich in oxygen, a condition that is good for efficiency and clean exhaust gas is highly tolerable. During the first stage combustion, which is at a high temperature, oxygen is intentionally low in order to minimize NO. During the combustion in the second stage, which runs from at a lower temperature is supplied to a lot of oxygen, in order to eliminate HG and CO.
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Die Elemente sind in der Fig. 4 nach der Verbrennung in der zweiten Stufe dargestellt, nachdem die Kolben 12 und 14 begonnen haben, sich nach oben bzw. nach unten zu bewegen. Dies ist der Arbeitshub des Kolbens 14, bei dem durch die differentielle Verschiebung des Kolbens der zweiten Stufe gegenüber der ersten Stufe mechanische Energie auf die Kurbelwelle 20 übertragen wird, während sich der Kolben 12 nach oben bewegt, um die Gase aus dem Zylinder der ersten Stufe in den Zylinder der zweiten Stufe durch das offene Ventil 42 auszuschieben. Der Arbeitszyklus ist dann beendet und beginnt von neuem, wenn die Elemente ihre Lage gemäß der Pig. 1 wieder einnehmen.The elements are shown in FIG. 4 after the combustion in the second stage, after the Pistons 12 and 14 have started moving up and down, respectively. This is the working stroke of the piston 14, at mechanical energy due to the differential displacement of the piston of the second stage compared to the first stage is transmitted to the crankshaft 20 as the piston 12 moves upward to remove the gases from the cylinder of the first stage into the cylinder of the second stage through the open valve 42. The duty cycle is then finishes and starts again when the elements move according to their location according to the pig. Take 1 again.
In Fig. 5 ist ein Vierzylinderboxermotor dargestellt. Diese Konstruktion kann auch bei acht oder mehr Zylindern angewandt werden und auch bei Flachmotoren, d.h. bei V-Motoren mit 180° V-Winkel, bei V-Kotoren oder Motoren mit anderer Zylinderanordnung eingesetzt werden, aber mit geringerem Leistungsvermögen als die Ausgestaltung, bei der die Zylinder einander in einer Ebene gegenüberliegen. Die Bezu^sziffer 48 bezeichnet ein erstes von dem Kurbelgehäuse umschlossenes Volumen, welches durch die Y/ände des Kurbelgehäuses, zwei Zylinder 50 der ersten Stufe und die sich gegenüberliegenden Flächen von Kolben 52 der ersten Stufe bestimmt wird. Die gleichen Bezugszahlen werden benutzt, um identische Bauelemente jeder der beiden einander gegenüberliegenden ersten Stufen ebenso wie identische Bauelemente der einander gegenüberliegenden zweiten Stufen zu bezeichnen. Die Kolben 52 der ersten Stufe sind mit der Kurbelwelle 54 mittels geeigneter Lager auf den Enden der Pleuelstangen 56 verbunden, übliche Lager 57 und Abdichtungen sind ebenfalls dort vorgesehen, wo sich die Welle durch die inneren und äußeren Wände des Kurbelgehäuses erstreckt.In Fig. 5, a four-cylinder boxer engine is shown. This construction can also be used at eight or more Cylinders are used and also with flat engines, i.e. with V-engines with 180 ° V-angle, with V-Kotoren or engines can be used with a different cylinder arrangement, but with lower performance than the configuration in which the cylinders are opposite one another in one plane. Reference number 48 denotes a first one of the crankcase enclosed volume, which is defined by the Y / ands of the crankcase, two cylinders 50 of the first stage and the opposing surfaces of piston 52 of the first stage is determined. The same reference numbers are used to identical components of each of the two opposing first stages as well as identical components of the opposite second stages. The first stage pistons 52 are with the crankshaft 54 connected by means of suitable bearings on the ends of the connecting rods 56, conventional bearings 57 and seals are also provided where the shaft extends through the inner and outer walls of the crankcase.
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Kolben 58 der zweiten Stufe bewegen sich in entgegengesetzter Richtung innerhalb der Zylinder hin- und her, um alternierend ein zweites Volumen 62 des Kurbelgehäuses zu komprimieren und zu expandieren. Wenn die Kolben 58 sich nach außen bewegen, um das Volumen 62 zu expandieren, wird eine Luftfüllung durch Einlaßmittel 64 eingesaugt, welche jeweils venturirohrartige Verengungen oder dergleichen (was als wünschenswert angesehen wird) besitzen und welche ein Hauptdrosselventil 66 umfassen, das die Maschinenleistung primär steuert. Wenn die Luftfüllung in das Volumen 62 eingesaugt wird, wird ein Klappenventil 68 oder eine ähnliche Einrichtung geöffnet, und , wenn die Kolben 58 aufeinander zu laufen, geschlossen, um das Volumen dieses Raumes zu verringern und die Luftfüllung zu komprimieren. Die Kolben 58 der zweiten Stufe auf der Seite des Kurbelgehäuses als Vorkompressionskolben für die erste Stufe arbeiten. Wenn es erforderlich ist, dann kann durch eine Öffnung 69 Schmieröl zugeführt werden, um einen Schmierölnebel in der Luft zu bilden, welche in das Kurbelgehäuse eintritt. Natürlich können auch übliche Schmiersysteme in der gewöhnlichen und üblichen Art und Weise vorgesehen werden.Second stage pistons 58 move in opposite directions Direction back and forth within the cylinder to alternate a second volume 62 of the crankcase to compress and expand. When the pistons 58 move outward to expand the volume 62, an air charge is sucked in through inlet means 64, each of which is venturi-like constrictions or the like (which considered desirable) and which include a main throttle valve 66 that controls engine performance primarily controls. When the air charge is drawn into the volume 62, a flap valve 68 or similar device becomes opened and, when the pistons 58 converge, closed to reduce the volume of this space and compress the air charge. The second stage pistons 58 on the crankcase side as pre-compression pistons work for the first stage. If necessary, lubricating oil can then be supplied through an opening 69 to form a lubricating oil mist in the air entering the crankcase. Of course you can too conventional lubrication systems can be provided in the usual and customary manner.
Die anfangs komprimierte Luft strömt durch eine Öffnung 70 in der Wand, welche die Kurbelgehäuse-Volumina und 62 voneinander trennt, wobei diese Öffnung ebenfalls mit einem Klappenrückschlagventil 72 oder einer ähnlichen Einrichtung versehen ist. Die Bewegung der Kolben 52 aufeinander zu erzeugt eine weitere Kompression der Luftfüllung innerhalb des Volumens 48 und eine Strömung derselben durch Klappenventile 76 und dergleichen aufweisende Öffnungen 74 in Einlaßstutzen 78. Wenn die komprimierte Luftfüllung durch die Stutzen 78 strömt, wird eine Füllung Brennstoff durchThe initially compressed air flows through an opening 70 in the wall that contains the crankcase volumes and 62 separates from each other, this opening also with a flap check valve 72 or a similar device is provided. The movement of the pistons 52 towards one another creates further compression of the air charge within of the volume 48 and a flow thereof through flap valves 76 and the like having openings 74 in inlet ports 78. When the compressed air charge flows through the port 78, a charge of fuel is passed through
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Öffnungen 79 zugemessen, zur Vermischung in geeigneten Verhältnissen mit der Luft. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch, das zu diesem Zeitpunkt kraftstoffreich und sauerstoffarm ist, wird zur Versorgung der Zylinder 50 der ersten Stufe durch Einlaßventile 80 eingeführt.Openings 79 metered for mixing in suitable proportions with the air. The fuel-air mixture that is fuel-rich and low in oxygen at this point, is introduced through intake valves 80 to supply the first stage cylinders 50.
Die sich daran anschließende Arbeitsablauf eines jeden paarigen Satzes der Zylinder der ersten und zweiten Stufe innerhalb jeder Zylindergruppeist von diesem Zeitpunkt an im wesentlichen gleich dem Arbeitsablauf, der in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben \vorden ist. l'Tach der Aufnahme der brennbaren Füllung durch die Einlaßventile in die erste Stufe schließen die Ventile und die Kolben 52 laufen auseinander, um die Füllung zum letzten Male innerhalb der Zylinder 50 zu komprimieren, wobei zwei Stufen der Kurbelgehäuse-Vorkompression schon beendet sind. Zündeinrichtungen 82 leiten dann die Verbrennung innerhalb der Zylinder 50 ein. Zu diesem Zeitpunkt ist festzuhalten, daß dann, wenn die Kolben 52 gegeneinander laufen, ein Zylinder sich im Ansaugzyklus bzw. Einlaßtakt und der andere seinen Arbeitshub ausführt. Wenn die Kolben 52 sich voneinander entfernen, ist einer gerade dabei, das Kraftstoff-Luft-Gemisch vor der Zündung zu kompromieren, während der andere die Gase aus dem Zylinder der ersten Stufe in den Zylinder der zweiten Stufe treibt.The subsequent workflow of each pair of sets of cylinders of the first and second Stage within each cylinder group is from this point in time is essentially the same as the workflow described in connection with FIGS. 1 to 4. l'Tach The valves and pistons 52 close when the combustible filling is taken up by the inlet valves in the first stage diverge to compress the charge for the last time within the cylinder 50, two stages of the Crankcase precompression have already ended. Ignition devices 82 then direct the combustion within the Cylinder 50 a. It should be noted at this point that when the pistons 52 run against each other, it is a cylinder in the intake cycle or intake cycle and the other performs its working stroke. When the pistons 52 move apart remove, one is in the process of compromising the fuel-air mixture prior to ignition, while the other is the Propels gases from the cylinder of the first stage into the cylinder of the second stage.
Wie in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 dargestellt, besitzt die Kraftstoffüllung mit der die Zylinder der ersten Stufe versorgt werden, ein Mischungsverhältnis, welches in geeigneter Weise kraftstoffreich und sauerstoffarm ist, wobei die Temperatur und der Druck der Verbrennung so sind, daß geringe Mengen von Stickstoffoxiden erzeugt werden. Außer durch Steuerung mittels des Mischungsverhältnisses wird die Spitzen- As shown in connection with Figs. 1 to 4, the fuel charge with which the cylinders of the first stage are supplied has a mixing ratio which is suitably fuel-rich and oxygen-poor, the temperature and pressure of the combustion being such that low Quantities of nitrogen oxides are generated . In addition to being controlled by means of the mixing ratio , the peak
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temperatur durch die isotherme Vorkompression und durch die Verdampfungskühlwirkung der kraftstoffreichen Füllung gesteuert. Nachdem die Verbrennung in der ersten Stufe den Arbeitshub der Kolben der ersten Stufe erzeugt hat, beginnt die Verbrennung in der zweiten Stufe, wobei Hülsen- bzw. Schieberventile 84 der Zylinder in der zweiten Stufe geöffnet sind, um eine gemeinsame, oder miteinander in Verbindung stehende Brennkammer zwischen den paarweise angeordneten Zylindern der ersten und zweiten Stufe zu bilden. Zu diesem Zeitpunkt werden die Einlaß- und Auslaßventile86 bzw. 88 der Zylinder der zweiten Stufe geschlossen und der Arbeitshub der Kolben 58 bewegt die Kolben 58 in die in Fig. 5 dargestellte Stellung. Wenn sich die Kolben 52 zum Kopf der zugehörigen Zylinder bei geöffneten Schieberventilen 84 und bei geschlossenen übrigen Ventilen während des Arbeitshubes in der zweiten Stufe bewegen, werden die Gase von den Zylindern der ersten Stufe überführt in die Zylinder der zweiten Stufe. Auslaßventile 88 öffnen sich dann und der nächste Hub der Kolben 58, bei dem sich diese voneinander entfernen, schiebt die Gase in die Atmosphäre aus.temperature through the isothermal pre-compression and through the evaporative cooling effect of the fuel-rich charge is controlled. After the combustion in the first stage the The piston of the first stage has generated the working stroke, combustion begins in the second stage, with sleeve or Slide valves 84 of the cylinders in the second stage are opened to a common, or in communication with one another standing combustion chamber between the paired cylinders of the first and second stage. To this The intake and exhaust valves 86 and 88, respectively, become the timing The cylinder of the second stage is closed and the working stroke of the piston 58 moves the piston 58 into that shown in FIG Position. When the pistons 52 move to the head of the associated cylinder with the gate valves 84 and If the remaining valves are closed during the working stroke in the second stage, the gases are released from the cylinders the first stage transfers into the cylinders of the second stage. Exhaust valves 88 then open and the next stroke of the Piston 58, as they move apart, pushes the gases out into the atmosphere.
Dann öffnen die Einlaßventile 86 der zweiten Stufe und die Auslaß- und Hülsenventile 88 bzw. 84 schließen, und eine Frischluft füllung wird in die Zylinder der zweiten Stufe angesaugt. Diese Füllung kann zerstäubten Brennstoff enthalten, oder auch nicht, was abhängt von der Zusammensetzung der Gase nach der Verbrennung der ersten Stufe und vom Motortyp, d.h., mit der erwähnten kraft st off reichen, - fetten Mischung wird die Verbrennung der ersten Stufe unverbrannte. Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zurücklassen, die bei der Verbrennung der zweiten Stufe ohne Zumischung zusätzlichen Brennstoffes verbrannt werden können,, Sofern man es wünscht, kann ein Zumeßventil 87 in der EinXaßXeitung zur zweiten Stufe vorgesehen sein-und kann in geeigneter Weise automatisch ver-Then the intake valves 86 of the second stage open and the exhaust and sleeve valves 88 and 84 close, and a fresh air filling is drawn into the cylinders of the second stage. This filling may or may not contain atomized fuel, depending on the composition of the gases after the combustion of the first stage and the type of engine, that is, with the mentioned power st off, rich mixture, the combustion of the first stage is unburned. Hydrocarbons and carbon monoxide to leave behind which can be burned in the combustion of the second stage without the admixture of additional fuel ,, If one wishes, a metering valve may be provided in the EinXaßXeitung and to the second stage 87 may suitably be automatically comparable
knüpft sein mit dem Drosselventil 66, um eine optimale Arbeitsweise des Motors zu erzielen. Die Bedingungen der Verbrennung in der zweiten Stufe werden in jedem Pail so sein, daß ein akzeptabler niedriger Wert von HO und CO ohne Erzeugung zusätzlichen NO in zu beanstandenden Mengen erreicht wird.linked to the throttle valve 66 in order to achieve optimal operation of the engine. The conditions The combustion in the second stage will be in each pail be such that an acceptably low level of HO and CO without generating additional NO in objectionable Quantities is achieved.
Wie vorher erwähnt bei der Beschreibung der Zylinder der ersten Stufe und obwohl der Arbeitstaktzyklus so beschrieben worden ist, wie er auf jeder Seite des Motors auftritt, wird erneut betont, daß die entgegengesetzten Zylinder der gleichen Stufe nicht auf dem gleichen Betriebspunkt zur gleichen Zeit liegen, \lenn die Kolben 58 gegeneinander laufen, (in die Stellung gemäß der Fig.5), befindet sich einer in seinem Arbeitshub, wenn die Gase aus der ersten Stufe in die zweite Stufe ausgestoßen werden, und der andere, in seinem Ansaughub, wobei er dabei eine frische Füllung durch das Einlaßventil 86 aufnimmt bzw. ansaugt. Wie in der Pig. 5 dargestellt ist, hat der Kolben 58 der zweiten Stufe auf der linken Seite gerade seinen Arbeitshub bei geschlossenem Einlaßventil 86 beendet. Das Auslaßventil 88 hat sich gerade zur Atmosphäre hin geöffnet. Eine vollständige Entspannung des Druckes von den Zylindern 50 der ersten Stufe kann dadurch stattfinden, daß sich das Auslaßventil 88 öffnet, während das Ventil 84 noch offen ist, (wie in Fig. 5 gezeigt), oder als eine wünschenswerte Verbesserung kann sich das Ventil 84 im wesentlichen gleichzeitig mit dem Öffnen des Auslaßventils 88 schließen, da festgestellt wurde, daß ein Rest der Verbrennungsprodukte, die in den darauffolgenden' Arbeitszyklus übertragen wurden, sich günstig für -/eitere Verringerung von NO auswirkt. Gleichzeitig hat der Kolben der zweiten Stufe auf der rechten Seite in Fig. 5 gerade das Ansaugen einer Füllung von Frischluft (mit oder ohne zusätzlichen Brennstoff oder Katalysator) durch das offene Ventil 86 beendet, wobei das Auslaßventil 88 und das VentilAs mentioned earlier in describing the first stage cylinders, and although the power cycle has been described as occurring on each side of the engine, it is reiterated that the opposing cylinders of the same stage are not at the same operating point at the same time, When the pistons 58 run against one another (in the position according to FIG. 5), one is in its working stroke when the gases are expelled from the first stage into the second stage, and the other is in its intake stroke, whereby it while a fresh filling takes up or sucks in through the inlet valve 86. As in the Pig. 5, the second stage piston 58 on the left has just completed its power stroke with the inlet valve 86 closed. The exhaust valve 88 has just opened to the atmosphere. Complete release of pressure from the first stage cylinders 50 can occur by opening the exhaust valve 88 while the valve 84 is still open (as shown in FIG close substantially simultaneously with the opening of the exhaust valve 88, since it has been found that a remainder of the combustion products carried over into the subsequent working cycle has a beneficial effect on the further reduction of NO. Simultaneously, the piston of the second stage on the right-hand side in FIG. 5 has just finished drawing in a charge of fresh air (with or without additional fuel or catalyst) through the open valve 86, with the outlet valve 88 and the valve
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in der geschlossenen Stellung sind.are in the closed position.
Obwohl die obige Beschreibung im wesentlichen auf der Punktion der Wirkungsweise eines Achttaktmotors basiert, gibt es' eine Reihe von zusätzlichen konstruktiven Ausgestaltungen, die alle auf diesen Arbeitsprinzipien aufbauen und die ohne weiteres für den Durchschnittsfachmann ersichtlich sind. Tatsächlich ist einer der größeren Vorteile der Erfindung der weite Bereich von Konstruktionsmöglichkeiten und weiteren Verbesserungen im Bereich der Kolbenmaschinen, die innerhalb des eigentlichen Motors möglich sind, welche niedrige Emissionen, hohe Leistung und einen großen Wirkungsgrad aufweist.Although the above description is essentially based on the punctuation of the mode of operation of an eight-stroke engine, There are a number of additional design features, all of which are based on these working principles and which are readily apparent to those of ordinary skill in the art. Indeed, this is one of the bigger advantages the invention the wide range of design possibilities and further improvements in the field of piston engines, which are possible within the actual engine, which are low emissions, high performance and one has high efficiency.
Patentanwalt· Dipf.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel Patent Attorney Dipf.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel
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Claims (1)
Hohenhöfen 5
Telefon: (05382) 28« Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm3353 Bad Gandershelm, October 19, 1976 P.O. Box 129
Hohenhöfen 5
Telephone: (05382) 28 «Telegram address: Siedpatent Badgandershelm
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| DE (1) | DE2647244A1 (en) |
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| DE4021931A1 (en) * | 1990-07-10 | 1992-01-16 | Erich Tausend | Heat-insulated piston-engine - has combustion piston with hollow ceramic crown working inside annular one |
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- 1976-10-20 DE DE19762647244 patent/DE2647244A1/en active Pending
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| OHJ | Non-payment of the annual fee |