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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Es sind Explosionskräftmaschinen bekannt, bei welchen die vier Takte, nämlich das Ansaugen, Komprimieren, Expandieren und Auspuffen zwischen zwei in einem Zylinder ar-5. beitenden Kolben innerhalb einer einzigen Kurbelumdrehung erfolgen.There are explosive force machines known in which the four cycles, namely the suction, Compress, expand and exhaust between two in an ar-5 cylinder. working piston can be done within a single turn of the crank.

Von diesen bekannten Maschinen unterscheidet sich die die Erfindung bildende Maschine grundsätzlich durch die besondere ArtThe machine forming the invention differs from these known machines basically by the special art

ίο der Kolbenbewegungen, durch die Übertragung der Kolbenbewegungen auf die Kurbel und durch die Anordnung zweier Zylinder.ίο the piston movements, through the transmission the piston movements on the crank and by the arrangement of two cylinders.

Diese Maschine könnte selbstverständlich auch mit nur einem Zylinder ausgeführt werden, doch bietet gerade die Verwendung je zweier durch besondere Getriebeteile gekuppelter Kolben eine besonders günstige Anordnung. Die Kolben beider Zylinder sind mittels eines geeigneten Getriebes so unter sich verbunden, daß gleichzeitig in dem einen Zylinder das Ansaugen, in dem zweiten die Expansion, und ebenso gleichzeitig mit dem Komprimieren im ersten Zylinder im zweiten Zylinder der Auspuff erfolgt.This machine could of course also be designed with only one cylinder, but it is precisely the use of two coupled by special gear parts Piston a particularly favorable arrangement. The pistons of both cylinders are by means of a suitable gear so connected that at the same time in one cylinder the suction, in the second the expansion, and also simultaneously with the compression the exhaust takes place in the first cylinder in the second cylinder.

Durch diese Anordnung und das hierbei in Anwendung gebrachte Getriebe erzielt man vor allem einen nahezu vollkommenen Ausgleich aller auftretenden Beschleunigungskräfte, d. h. einen ganz erschütterungsfreien Gang der Maschine und ferner eine für die Leistung besonders vorteilhafte Bewegung der Arbeitskolben. Diese beschreiben nämlich nicht nur einen großen relativen Weg zueinander — große Hublänge —, sondern bewegen sich auch vor und nach den beiden gemeinschaftlichen Totpunkten gegenläufig, und zwar mit erheblicher Geschwindigkeit, wodurch ζ. B. im Moment der Explosion und dem Beginne der Expansion durch die große Geschwindigkeit der beiden auseinanderfliegenden Kolben ein hoher thermischer Effekt entsteht, während sich gleichzeitig die Drücke auf die Kolben addieren.This arrangement and the transmission used here are achieved Above all, an almost complete compensation of all acceleration forces that occur, d. H. a completely vibration-free Gear of the machine and also a movement of the Working piston. These do not just describe a large relative path to each other - large stroke length - but also move before and after the two common Dead centers in opposite directions, and with considerable speed, whereby ζ. B. at the moment of the explosion and the beginning the expansion creates a high thermal effect due to the high speed of the two pistons flying apart, while at the same time the pressures on the pistons add up.

Fig. ι zeigt einen schematischen Durchschnitt durch die Maschine. A und B sind 4-5 die beiden oben und unten offenen Zylinder, in welchen sich die vier Kolben Ut₁, a₂ und b_±, b₂ bewegen. Diese sind mittels der kurzen Pleuelstangen C₁, C₂ und Ci₁, d₂ an den symmetrisch liegenden Endpunkten ^₁, g₂ und h_u h_s je eines Winkelhebels G und H angelenkt. Diese Win-. kelhebel haben mit Rücksicht auf ihre drei Gelenkpunkte g_1: g\j, tn und Zi₁, h₂, η die Gestalt gleichschenkliger Dreiecke, deren beide Scheitelpunkte m und η in der Symmetriestellung der . Hebel auf der Mittellinie liegen und einander zugekehrt sind.Fig. Ι shows a schematic cross section through the machine. A and B are 4-5 the two cylinders open at the top and bottom, in which the four pistons Ut ₁ , a ₂ and b _± , b ₂ move. These are articulated by means of the short connecting rods C ₁ , C ₂ and Ci ₁ , d ₂ at the symmetrical end points ^ ₁ , g ₂ and h _u h _s of an angle lever G and H each. This win-. With regard to their three hinge points g _1: g \ j, tn and Zi ₁ , h ₂ , η, toggle levers have the shape of isosceles triangles, both of which have vertices m and η in the symmetry position of. Levers are on the center line and facing each other.

Jeder Winkelhebel ist in seiner vom Scheitelpunkt zur Grundlinie führenden Mittellinie mit einem Längsschlitz M bzw. N versehen und kann sich mittels dieses Schlitzes auf dem dazugehörigen festgelagerten Drehzapfen .S bzw. T gleichzeitig drehend und gleitend bewegen. . -Each angle lever is provided in its center line leading from the apex to the base line with a longitudinal slot M or N and can move simultaneously rotating and sliding by means of this slot on the associated fixed pivot pin .S or T. . -

Die Scheitelpunkte in und η der beiden Winkelhebel sind gelenkig je mit einem Ende eines zweiarmigen Hebels R verbunden, der um eine durch seine Mitte gehende, feste Achse O schwingen kann. Fest verbunden mit dem Hebel R ■— aber aus konktruktiven Gründen in einer anderen Ebene gelegen — ist ein dritter Arm Q, der daher gleichfalls um dieThe vertices in and η of the two angle levers are each articulated to one end of a two-armed lever R , which can swing around a fixed axis O passing through its center. Firmly connected to the lever R ■ - but located in a different plane for structural reasons - is a third arm Q, which is therefore also around the

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Achse O schwingt und mittels der Pleuelstangc P seine Bewegung auf die Kurbel K überträgt und so die Kurbelwelle F in Drehung versetzt.Axis O oscillates and by means of the connecting rod P transmits its movement to the crank K , thus causing the crankshaft F to rotate.

Es sind also die oberen Kolben α_λ und J)₁ der beiden Zylinder mit dem oberen'Winkelhebel G und die unteren Kolben a₂ und b₂ mit dem unteren Winkelhebel H gekuppelt.The upper pistons α _λ and J) _{1 of} the two cylinders are coupled to the upper angle lever G and the lower pistons a ₂ and b _{2 are} coupled to the lower angle lever H.

In der Mittelstellung des Getriebes, in weleher die Kolben jedes der beiden Zylinder ihre größte Entfernung voneinander haben, steht Hebel JR in der Mittellinie und parallel zu den Zylinderachsen, und da in dieser Stellung auch die Scheitelpunkte m und η .in der MittellinieIn the middle position of the gearbox, in which the pistons of each of the two cylinders are at their greatest distance from each other, lever JR is in the center line and parallel to the cylinder axes, and in this position the vertices m and η are also in the center line

_1;5 stehen, so fallen alle sechs Drehpunkte S, in, Ο,η,Τ und F in dieselbe (Fig. 4). _1; 5, all six pivot points S, in, Ο, η, Τ and F fall into the same (Fig. 4).

Die beiden Winkelhebel beschreiben um die festen Punkte S und T. gleichzeitig eine drehende und gleitende Bewegung. Dadurch wird bewirkt, daß der jeweilige Drehpunkt eines Winkelhebels, der sich mit dem festen Drehpunkt deckt, sich beständig in dessen Längsschlitz verschiebt. Man könnte selbstverständlich auch eine kinematische Um-The two angle levers describe a rotating and sliding movement at the same time around the fixed points S and T. This has the effect that the respective pivot point of an angle lever, which coincides with the fixed pivot point, moves constantly in its longitudinal slot. One could of course also use a kinematic

2J kehrung dieser Anordnung vornehmen, indem man die Winkelhebel ohne Schlitze, aber mit festen Drehpunkten versieht, und diese dann in feststehenden, schlitzartigen Führungen sich bewegen läßt.2J reverse this arrangement by adding you provide the angle lever without slots, but with fixed pivot points, and then these can be moved in fixed, slot-like guides.

Z₁ und Z₂ sind die Zündkerzen, die entsprechend der oberen gemeinschaftlichen Totpunktstellung der beiden Kolben seitlich in der.Zylinderwand angeordnet sind.Z ₁ and Z ₂ are the spark plugs which are arranged laterally in the cylinder wall corresponding to the upper common dead center position of the two pistons.

Da die. Explosion einerseits, Auspuff und Ansaugen anderseits an den entgegengesetzten, weit voneinander entfernten Enden des Zylinders erfolgen, so kann man die gewöhnlichen Ventile ohne weiteres durch für Ansaugen und. Auspuff gemeinschaftliche Drehschieber U und V ersetzen, weil solche infolge der an diesem Zylinderende nur mehr geringen Höhe von Temperatur und Druck betriebssicher arbeiten können.Since the. Explosion on the one hand, exhaust and suction on the other hand take place at the opposite, far apart ends of the cylinder, so you can easily through the usual valves for suction and. Replace exhaust joint rotary valves U and V , because they can work reliably due to the low temperature and pressure at this end of the cylinder.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, gehen die oberen Kolben Qi₁ und b₁ am Ende des Auspuffes so tief in den Zylinder hinein, daß dieser weit über den Explosionsraum hinaus frei wird. Man kann diesen Umstand zu einer äußerst wirksamen Kühlung und Reinigung des Zylinderinnern verwerten. Dazu ist nur erforderlich, daß unter entsprechender Pressung stehende Luft von oben beständig und frei in die Zylinder eingeblasen wird.As can be seen from Fig. 1, the upper pistons Qi ₁ and b ₁ at the end of the exhaust go so deep into the cylinder that it is free far beyond the explosion space. This fact can be used for an extremely effective cooling and cleaning of the cylinder interior. For this it is only necessary that air standing under the appropriate pressure is constantly and freely blown into the cylinder from above.

Es ist bekannt, daß bei Viertaktmaschinen kein reines Gas-Luftgemisch für die Explosion zu erzielen ist, weil der schädliche Raum beim Auspuff bzw. beim Beginn des Ansaugens ebenso groß sein muß wie der Kompressionsraum und daher eine beträchtliche Menge ver- brannter Gase bei jedem Ansaughub dem frischen Gemisch beigemengt wird.It is known that in four-stroke engines there is no pure gas-air mixture for the explosion can be achieved because of the harmful space at the exhaust or at the beginning of the intake must be as large as the compression space and therefore a considerable amount of burnt gases is added to the fresh mixture on each intake stroke.

j Solange bei der neuen Maschine die beiden Drehpunkte .S" und T von der Achse O gleichen Abstand haben, sind die Kolbenwege sowohl in der oberen wie unteren Zylinderhälfte vollkommen gleich und symmetrisch; man erhält daher, ganz so wie bei der normalen Viertaktmaschine, den schädlichen Raum beim Auspuff genau so groß wie den Kompressionsraum. Sobald man jedoch den Abstand des oberen Drehpunktes S, wie in Fig. 1 geschehen ist, von der Achse 0 nur ein wenig kleiner macht als den von O nach T (oder aber umgekehrt den Abstand O -T entsprechend größer macht als OS), so ändern sich die Kolbenwege in dem Sinne, daß sich die Kolben in ihrer oberen, gemeinschaftlichen Totpunktstellung einander viel weniger nähern als in der unteren, und man hat es auf diese Weise vollkommen in der Hand, bei ganz beliebig großem Kompressionsraum den schädlichen Raum beim Auspuff auf das geringste zulässige Maß herabzudrücken.j As long as the two pivot points "S" and T are the same distance from the axis O on the new machine, the piston paths in both the upper and lower cylinder halves are perfectly the same and symmetrical dead space in the exhaust as great as the compression space. as soon as, however, happen to the distance of the upper pivot point S as shown in Fig. 1, from the axis 0 only makes little smaller than the reversely from O to T (or the distance O -T makes correspondingly larger than OS), the piston paths change in the sense that the pistons approach each other much less in their upper, common dead center position than in the lower one, and in this way you have it completely in your hand, to reduce the harmful space near the exhaust pipe to the lowest permissible level with any compression space of any size.

Bei der Anordnung der Fig. 1 ist die Entfernung S-O kleiner gemacht als T-O, daher lassen die Kolben in ihrer oberen gemeinschaftlichen Totpunktstellung (am rechtsseitigen Zylinder ersichtlich) einen entsprechend großen Kompressionsraum zwischen sich, während der schädliche Raum in der unteren gemeinschaftlichen Totpunktstellung (linksseitiger Zylinder) auf ein Minimum herabgedrückt ist. Nach einer Kurbelumdrehung von i8o° tritt dann der gleich große Kompressionsraum im linksseitigen, der kleine schädliche Raum im rechtsseitigen Zylinder auf.In the arrangement of Fig. 1, the distance SO is made smaller than TO, so the pistons in their upper common dead center position (visible on the right-hand cylinder) leave a correspondingly large compression space between them, while the harmful space in the lower common dead center position (left-hand cylinder ) is pushed down to a minimum. After turning the crank by 180 °, the compression space of the same size appears in the left-hand cylinder and the small harmful space in the right-hand cylinder.

Durch eine Längsverstellung eines der beiden Drehpunkte in dem angegebenen Sinne wird es auf diesem Wege sogar möglich, die Kompression während des Ganges des Motors in weiten Grenzen zu verändern.By adjusting one of the two pivot points lengthways in the specified sense In this way it is even possible to reduce the compression while the engine is running to change within wide limits.

Die Fig. 2 bis 9 veranschaulichen in acht aufeinanderfolgenden Hauptstellungen schematisch die Wirkungsweise des Getriebes und die sich daraus ergebenden Kolbenbewegungen, und zwar nur für einen, den rechtsseitigen Zylinder; die beiden Winkelhebel sind daher nur halbseitig eingezeichnet.FIGS. 2 to 9 illustrate schematically the mode of operation of the transmission and in eight successive main positions the resulting piston movements, and only for one, the right-hand one Cylinder; the two angle levers are therefore only shown on one side.

Aus diesen Figuren ist zu ersehen, daß jeder eier beiden Kolben während einer vollen Kurbelumdrehung vier absolute Totpunkte (Umkehrpunkte) durchläuft. Je zwei dieser Totpunkte treten bei beiden Kolben gleichzeitig ein (Stellungen 2 und 6), wobei Stellung 2 dem Beginn des Saughubes, Stellung 6 dem Moment der Explosion entspricht. Stellung 3 ist absoluter Totpunkt für den unteren Kolben, während der obere nahezu das Maximum seiner Geschwindigkeit hat. In Stellung 4, entsprechend der größten Entfernung beider Kolben, ist der Ansaugehub, der mit Stellung 2From these figures it can be seen that each egg two pistons during one full revolution of the crank passes through four absolute dead points (reversal points). Two of these dead points occur at the same time for both pistons on (positions 2 and 6), position 2 being the beginning of the suction stroke, position 6 being the The moment of the explosion. Position 3 is absolute dead center for the lower piston, while the upper one has almost the maximum of its speed. In position 4, corresponding to the greatest distance between the two pistons, the intake stroke is the one with position 2

eingestzt hatte, beendet und es beginnt nunmehr die Kompression. In Stellung 5 hat der ■ obere Kolben einen absoluten Totpunkt, während der untere Kolben sich ihm mit nahezu maximaler Geschwindigkeit nähert. In Stellung 6 ist der Kompressionshub beendet, beide Kolben stehen auf Totpunkt, es erfolgt Explosion und der Expansionshub beginnt. In Stellung 7 hat der obere Kolben absoluten Totpunkt, während sich der untere von ihm mit nahezu maximaler Geschwindigkeit entfernt. In Stellung 8 haben beide Kolben wieder die größte Entfernung voneinander, der Expansionshub ist beendet, der Auspuff beginnt. In Stellung 9 endlich hat wieder der untere Kolben einen Totpunkt. -and the compression now begins. In position 5 the ■ upper piston has an absolute dead center, while the lower piston is close to it approaching maximum speed. In position 6 the compression stroke is ended, both Pistons are at dead center, there is an explosion and the expansion stroke begins. In In position 7 the upper piston has absolute dead center, while the lower one is with it near maximum speed away. In position 8, both pistons have the greatest distance from each other, the expansion stroke is finished, the exhaust begins. In Position 9 finally the lower piston has a dead center again. -

Es entsprechen daher die Stellungen 2-3-4 dem Ansaugen, 4-5-6 der Kompression, 6-7-8 der Expansion und 8-9-2 dem Auspuff. Totpunkte des unteren Kolbens sind 2, 3, 6 und 9, Totpunkte des oberen Kolbens 2, 5, 6 und 7. Die' Stellungen 4 und 8 entsprechen je der größten Entfernung beider Kolben voneinander. The positions 2-3-4 correspond to suction, 4-5-6 to compression, 6-7-8 the expansion and 8-9-2 the exhaust. Dead points of the lower piston are 2, 3, 6 and 9, Dead centers of the upper piston 2, 5, 6 and 7. The 'positions 4 and 8 correspond to each greatest distance between the two pistons.

Aus vorstehender Zergliederung der Kolbenbewegungen ergeben sich als wichtige Momente, daß der relative Hub beider Kolben mit Rücksicht auf den absoluten, von ihnen zurückgelegten Weg ein großer ist, und daß ferner beide Kolben sowohl aus dem oberen (6) wie aus dem unteren (2) gemeinschaftlichen Totpunkt mit großer Geschwindigkeit auseinandergehen. Dadurch ergibt sich ein hoher thermischer Wirkungsgrad, weil die Wärmeabgabe an Zylinderwand und Kolbenboden im - Augenblick der Explosion bzw. bei beginnender Expansion herabgesetzt wird. ■ Ebenso findet im unteren Totpunkt ein sehr rascher Wechsel vom Auspuffhub zur Ansaugung statt, was insbesondere bei der hier vorgesehenen Verwendung von Drehschiebern an Stelle der Ventile von größter Wichtigkeit ist.The above breakdown of the piston movements results in important moments that the relative stroke of both pistons with regard to the absolute, covered by them Way is a big one, and that both pistons both from the upper (6) and from the lower (2) common dead center part with great speed. This results in a high thermal efficiency, because the heat dissipation on the cylinder wall and piston crown at the moment of the explosion or when it begins Expansion is decreased. ■ There is also a very rapid at bottom dead center Change from exhaust stroke to suction instead, which is particularly the case here Using rotary valves in place of valves is of paramount importance.

Claims

Patent Claims:

i. Two-cylinder four-stroke explosion engine with two pistons in one Cylinder in which the four work cycles, i.e. suction, compression and expansion and the exhaust occurs between the two pistons of each cylinder within a single crank turn, characterized in that the piston movements on the crank by means of a two-armed, around a central position swinging lever to which the articulation points for the attack the two upper pistons of both cylinders on one side, for the attack of the two lower pistons on the other Side of the axis of oscillation are arranged.

2. Four-stroke explosion engine according to claim 1, characterized in that that each piston runs through four absolute dead centers during one full crank rotation, of which only two are absolute Dead centers of the two pistons coincide in time, and that both pistons both shortly before and after these two dead centers an opposite movement and have almost the same speed, while in the other two dead centers of each piston the other piston has almost its greatest absolute speed.

3. Four-stroke explosion engine according to claim 1, characterized in that that the movements of the four pistons on the two-armed, swinging central lever be transferred by means of two triangular angle levers in such a way that the two upper pistons with their Push rods at two pivot points of the upper one, the two lower pistons at two Attack the pivot points of the lower bell crank while the third pivot points of each of the two angle levers, each with one end of the two-armed, to its central position are connected by a swinging lever, and that the two angular levers, the pivot points of which are constantly shifting on them, at the same time one oscillating in the same direction and one in the opposite direction perform a directed sliding movement. .

4. four - stroke explosion engine according to claim 1, characterized in that the distances of the fixed pivot points of the two dreieckförmigeri win 'kelhebel are unequal in size from the axis of oscillation of the two-armed agent lever to obtain in large compression chamber a small dead space at the end of the exhaust.

1 sheet of drawings.