DE266630C

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Publication number: DE266630C
Application number: DENDAT266630D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 46 β. GRUPPE

Die Erfindung" betrifft einen Viertaktmotor, bei welchem die Ein- und Auslaßkanäle vom Kolben überlaufen werden und ein Schaltorgan mit einfachem Bewegungsantrieb für den Ein- und Auslaß vorgesehen ist, welches gleichzeitig den Vorteil der Umkehrbarkeit bei Änderung der Marschrichtung des Motor besitzt. Gemäß der Erfindung steuert der Motorkolben und ein für Ein- und Auslaß gemeinsames oder je ein

ίο für Ein- bzw. Auslaß vorgesehenes, mit halber Motorgeschwindigkeit in normaler Weise angetriebenes Hilfsorgan die Zylinderkanäle derart, daß das oder die Hilfsorgane als einfache Schaltorgane für Ein- bzw. Auslaß wirken und der Arbeitskolben einzig und allein die Dauer der Eröffnung des Ein- und Auslaßkanales bestimmt.

Es sind zwar bereits Viertaktmotoren bekannt, bei welchen der Arbeitskolben für Ein- bzw. Auslaß dienende Zylinderöffnungen beherrscht z. B. zu dem Zweck, die in diesen Kanälen angeordneten Steuerventile im Moment der Zündung vom Explosionsraum abzuschließen und damit der schädlichen Einwirkung der heißen Gase zu entziehen. Ferner sind Viertaktmotoren nicht mehr neu, bei welchen eine gegen Hubende gelegene Zylinderöffnung als Hilf sauslaß für die verbrannten Gase sowie durch Vermittlung der Injektorwirkung des Vorauspuffes als Hilfseinlaß einer kleinen Menge Zusatzluft dient. Das Neue und Eigenartige des Erfindungsgegenstandes besteht gegenüber diesen und ähnlichen Anordnungen darin, daß die Steuerung selbst durch den Arbeitskolben in Verbindung mit einem zusätzlichen Schaltorgan in der Art der an sich bekannten Steuerungssysteme bewirkt wird, bei welchen zwei Schieber oder ähnliche Organe von normalem Bewegungsantrieb sowohl für Ein- bzw. Auslaß in Reihenschaltung bezüglich¹ einer gemeinsamen Zwischenwandöffnung arbeiten.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Ein- und Auslaß durch einen gemeinsamen Kanal erfolgt und ein mit halber Geschwindigkeit der Kurbelwelle gesteuerter Kolben als Schaltorgan wirkt. Im Zylinder 1 des Viertaktmotors bewegt sich der Kolben 2, der mit der Kurbelwelle 5 durch Stange 3 und Kurbel 4 verbunden ist. Der Zylinder besitzt an seinem unteren Ende eine oder mehrere Öffnungen 6, welche sowohl für die Einleitung frischer Ladung als auch für den Auspuff verbrannter Gase dienen und durch den KoI-benschieber 11 mit der Einlaßleitung 9 bzw. mit der Auspuffleitung 8 abwechselnd in Verbindung gesetzt werden. Der Arbeitskolben 2 besitzt eine Rippe 12 zur Ablenkung der frischen Ladung nach dem Zylinderdeckel.

Die Maschine nach Fig. 1 arbeitet in der Weise, daß der Hilfskolben 11 sich seinem unteren Totpunkte nähert und die Verbindung zwischen dem Kanal 6 und dem Auspuff 8 freigibt, wenn der Arbeitskolben den Kanal 6 gegen Ende des Explosionshubes öffnet. Der Auspuff ist beendet, wenn der hochgehende Kolben 2 den Kanal 6 wieder schließt. Der Auspuff kann dadurch verbessert werden, daß. wie' in Fig. 1 angegeben, ein Ventilator 13 in der Auspuffleitung vorgesehen wird, welcher eine größere Menge verbrannter Gase ansaugt,

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Es läßt sich natürlich auch irgendein anderes geeignetes Mittel zur Erzielung dieser Wirkung verwenden. Ein Rest von verbrannten Gasen bleibt im Zylinder und wird während des weiteren Kolbenansteigens komprimiert, um sich beim folgenden Auswärtshube wieder auszudehnen Diese Gasreste werden durch die Zylinderwandungen während des zweiten und dritten Taktes abgekühlt, so daß ihre Anfangstemperatur von ungefähr 700° etwa auf die Temperatur der Zylinderwandung von 80 ° vermindert wird. Diese Temperaturerniedrigung ruft eine entsprechende Volumenverkleinerung der Gasreste hervor, so daß ein beträchtlicher Unterdruck im Zylinder in dem Augenblick herrscht, wo der Arbeitskolben von neuem den Kanal 6 freigibt. Dieser Unterdruck, der, wie erwähnt, durch den Ventilator 13 oder in sonst geeigneter Weise verbessert werden kann, bewirkt das Ansaugen der frischen Ladung von Luft und Brennstoff über die Einlaßleitung 9, wobei der Hilfskolben 11 sich nunmehr seinem oberen Totpunkte nähert und die Verbindung zwischen den Kanälen 6 und 9 herstellt. Nach Wiederabschluß des Kanals 6 durch den Kolben 2 erfolgt die Verdichtung des Gemisches und hierauf im geeigneten Augenblick die Zündung, worauf das Spiel von Neuem beginnt.

Ein Verfolgen der Wirkungsweise des Viertaktmotors nach Fig. 1 zeigt vor allem, daß die Ein- und Auslaßsteuerung in äußerst einfacher Weise bewirkt wird. Trotz Verwendung nur eines einzigen zusätzlichen Steuerorgans läßt sich der Antrieb desselben von der Motorwelle aus mittels vollkommen normaler Bewegungsübertragung verwirklichen. Der Hilfskolben arbeitet außerdem unter sehr günstigen mechanischen Bedingungen indem er nur auf seiner Kopffläche . der Wirkung der heißen Abgase ausgesetzt ist und seine gleitende Mantelfläche stets gekühlt wird. Die jeweiligen öffnungsweiten für Ein- und Auslaß sind immer durch die gegenseitige Lage eines beweglichen Organs, des Arbeitskolbens, und eines festen Teiles, der Zylinderwand, bestimmt, was für die Unveränderlichkeit der Ladung vorteilhaft ist, und bei geeigneter Bemessung der Zylinderöffnung läßt sich leicht ein genügender Ein- und Auslaß erreichen.

Da die Relativbewegung des Hilfskolbens 11 zum Arbeitskolben 2 derart gewählt ist, daß beide Kolben im gleichen Zeitpunkt ihre äußeren Totpunkte erreichen, so kann die Steuerung nach der Erfindung ohne weiteres auch für beide Drehrichtungen des Motors benutzt werden, ohne daß besondere Umkehrsteuerungen wie sonst bei Viertaktmotoren vorzusehen sind. Dieser Vorteil des Erfindungsgegenstandes wird gerade dadurch möglich, daß das Hilfsorgan in keiner Weise von bestimmendem Einfluß auf die Dauer des Ein- und Auslasses ist und als bloßes, Schaltorgan arbeitet, während der Arbeitskolben die Zylinderöffnungen gegen Ende des Auswärts- und gegen Beginn des Einwärtshubes steuert. Die Unabhängigkeit von der Drehrichtung ist von -sehr wesentlicher Bedeutung für einen Viertaktmotor, indem dadurch seine Verwendung, z. B. beim Fahrzeugantrieb, erleichtert wird.

Die Anordnung nach Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführuiigsmöglichkeit der Erfindung, bei welcher für Ein- und Auslaß je besondere Kanäle vorgesehen sind und der Arbeitskolben in. Gestalt eines Stufenkolbens als Kompressor für die Frischluft arbeitet. Der Arbeitskolben 19 besitzt hier eine zylindrische Verlängerung, welche einen in der Kammer 23 arbeitenden Kompressorkolben trägt. 'Die Kammer 23 steht über dem Ventil 22 mit der Atmosphäre in Verbindung. Die zylindrische Verlängerung des Arbeitskolbens 19 weist an ihrem unteren Teile eine Einschnürung 20 auf, durch welche die Kammer 23 mit dem Behälter 25 bei der inneren Totlage des Kolbens verbunden wird. Der Behälter 25 wird über den Kanal 26 und die Öffnung 17 mit dem Zylinderinnern verbunden, wenn der Hilfskolben 11 sich in der höchsten Lage und der Motorkolben 19 sich, wie gezeichnet, in der äußeren Totlage befindet. Der Kanal 18 dient zur Ableitung der Abgase nach dem Auspuff 8, wenn das Hilfsorgan 11, wie veranschaulicht, seine untere Totlage erreicht. Am Kopf des Zylinders ist ein Ventil 21 angeordnet, über welches die gesonderte Einführung des Brennstoffes erfolgt. Der Arbeitskolben besitzt eine Rippe 12 zur geeigneten Führung der Einlaßluft und ist mittels Stange 3 und Kurbel 4 mit der Kurbelwelle 5 verbunden, welche ihrerseits das Hilfsorgan 11 mit halber Motorgeschwindigkeit antreibt.

Die Anordnung nach Fig. 2, welche insbesondere für den Betrieb mit schweren Brennstoffen bestimmt ist, arbeitet in folgender Weise: Wenn der Kolben 19 nach der Explosion auswärts geht, wird in die Kammer 23 über das Ventil 22 Luft angesaugt. Bei Eröffnung des Kanals 18 beginnt der Auspuff, wobei der Kolbenschieber 11, wie dargestellt, den Einlaßkanal 17 abschließt. Gegen Ende des folgenden Hubes wird die in der Kammer 23 verdichtete Luftmenge über die Aussparung 20 -und den Kanal 26 nach dem Behälter 25 überströmen. Beim dritten Takt wird wiederum über das Ventil 22 Luft in die Kammer 23 gesaugt. Gleichzeitig wird infolge des im Zylinderinnern entstehenden Unterdruckes über das Ventil 21 Brennstoff in den Zylinder gesaugt werden. Der Brennstoff ist dabei nur mit der kleinen, zu seiner Zerstäubung unbedingt notwendigen Luftmenge vermischt. Gegen Ende des Saughubes nimmt der Schieber 11 seine

obere Totlage ein, wobei die Verbindung' des Kanals 18 mit dem Auspuff unterbrochen ist, ein freier Weg aber zwischen dem Behälter 25 und der Öffnung 17 vorhanden ist. Bei Freigäbe des Kanals 17 durch den Kolben 19 wird sich jetzt die komprimierte Verbrennungsluft des Behälters 25 in das Zylinderinnere entleeren. Das Ventil 21 schließt sich und beendet die Brennstoffeinführung. Nach Wiederab-Schluß des Kanals 17 durch den Kolben 19 erfolgt die Verdichtung der Ladung, wobei durch den Schieber 11 ein Austritt der Ladung

■ durch den Kanal 18 verhindert wird. Gegen Ende des vierten Hubes wird die in der Kammer 23 neuerdings verdichtete Luftmenge über die Aussparung 20 wieder nach dem Behälter 25 geschafft, der also stets eine dem doppelten Inhalt der Kammer 23 entsprechende Luftmenge nach dem Zylinder entleert. Nach Zündung des Ladegemisches beginnen die Arbeitsvorgänge von neuem.

Die Anordnung nach Fig. 2 weist gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 den Vorteil auf, daß Einlaß wie Auspuff sich günstiger gestalten, indem die Auspuffperiode, vergrößert ist, wodurch der Unterdruck der Saugperiode verbessert wird. Es läßt sich auch bei der ■ Anordnung nach Fig. 2 die gegenseitige Versetzung des Arbeitskolbens und des Hilfsorgans derart wählen, daß beide gleichzeitig ihre äußeren Totpunkte erreichen und somit die Steuerung für beide Drehrichtungen symmetrisch arbeitet. Die Verwendung des Arbeitskolbens als Kompressor bietet in Ver- bindung mit der Steuerung gemäß der Erfindung die Möglichkeit einer Leistungserhöhung durch vermehrte Einführung von Verbrennungsluft und Brennstoff, was für viele Verwendungszwecke sehr wichtig ist, wie z. B. für den Fahrzeugantrieb, wo es sich darum handelt, im Falle des Anfahrens und bei Steigungen ein dfeibis viermal größeres Drehmoment als während der . normalen Horizontalfahrt aufzubringen. Die dargestellten Ausführungsformen erschöpfen natürlich nicht alle Verwirklichungsmöglichkeiten der Erfindung. So kann z. B. das Hilfsorgan in mannigfaltiger Abänderung gedacht werden, indem irgendeine der an sich hierfür bekannten Konstruktionen von Schiebern oder rotierenden Organen hierfür benutzt wird, z. B. ein zum Kolben konzentrischer Schieber. Auch kann natürlich je ein besonderes Schaltorgan für Ein- und Auslaß vorgesehen werden. Bei Einführung des Ladegemisches unter Druck läßt sich ferner statt eines Stufenkolbens der Kurbelraum oder 'eine besondere Pumpe zur Erzeugung des Druckgemisches verwenden. Endlich können auch zwei oder mehrere der nach der Erfindung gebauten Motoren zu einem Mehrzylindermotor in an sich bekannter Art vereinigt werden.

Claims

Patent-Anspruch :

Viertaktmotor mit vom Kolben überlaufenen Ein- und Auslaßkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben und ein für Ein- und Auslaß gemeinsames oder je ein für Ein- bzw. Auslaß vorgesehenes, mit halber Geschwindigkeit der. Kurbelwelle in normaler Weise angetriebenes, für beide Drehrichtungen der Kurbelwelle geeignetes Hilfsorgan einen oder mehrere, gegen Ende des Auswärtshubes angeordnete Zylinderkanäle derart steuern, daß das oder die Hilfsorgane als einfache Schaltorgane für Ein- bzw. Auslaß wirken und der Arbeitskolben einzig und allein die Dauer der Eröffnung der Zylinderkanäle bestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.