DE269905C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Verbundmaschinen, bei denen der Kolben des Hochdruckzylinders die Überströmung zum Niederdruckzylinder steuert, und solche, bei denen am Ende der Expansion im Niederdruckzylinder der Kolben des letzteren Luft in den Hochdruckzylinder saugt, sind bekannt.Compound machines in which the piston of the high pressure cylinder is the overflow to the low pressure cylinder controls, and those where at the end of the expansion in the low pressure cylinder the piston of the latter sucks air into the high pressure cylinder are known.

Desgleichen ist es nicht neu, selbsttätige Luftventile bei Explosionskraftmaschinen vorzusehen, um die Entstehung eines Unterdruckes im Zylinder zu verhüten.Likewise, it is not new to provide automatic air valves in explosion engines, to prevent the creation of a negative pressure in the cylinder.

Diesen älteren Maschinen gegenüber ist der Erfindungsgegenstand dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbeln der drei Zylinder derart zueinander versetzt sind, daß im Augenblick der Explosion der eine Hochdruckkolben bereits die Totlage überschritten hat, während sich der andere Hochdruckkolben in der Totlage befindet und die gespannten Gase auf den Niederdruckkolben wirken, wenn dieser Druck in dem Hochdruckzylinder etwas abgenommen hat.Compared to these older machines, the subject matter of the invention is characterized by that the cranks of the three cylinders are so offset from each other that at the moment the explosion of a high pressure piston has already passed dead center while the other high-pressure piston is in the dead position and the tensioned gases on the Low pressure pistons act when this pressure in the high pressure cylinder has decreased somewhat Has.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die verbrauchten Gase des Hoch- und Niederdruckzylinders durch die vom Hochdruckzylinder nach dem Niederdruckzylinder führenden Kanäle und durch eine Einschnürung des Hochdruckkolbens, durch welche gleichzeitig die Verbindungskanäle und die Auspuffkanäle miteinander verbunden werden, nach außen strömen.Another feature is that the consumed gases of the high and low pressure cylinder through the channels leading from the high pressure cylinder to the low pressure cylinder and through a constriction of the High-pressure piston, through which the connecting channels and the exhaust channels at the same time be connected to each other, flow outwards.

Fig. ι ist ein Längsschnitt durch die Maschine nach der Linie 1-1 der Fig. 2; Fig. 2 ist ein wagerechter Schnitt nach 2-2 der Fig. ι; Fig. 3 und 4 ■ sind Schnitte nach 3-3 bzw. 4-4 der Fig. 2; Fig. 5 ist ein weiterer Schnitt nach 5-5 der Fig. 4; Fig. 6 zeigt den Oberteil eines Hochdruckzylinders im Schnitt nach 6-6 der Fig. 3; Fig. 7 ist ein Einzelheitsschnitt nach J-J der Fig. 1; die Fig. 8 bis 12 zeigen die verschiedenen Stellungen, welche die Kolben bei einem Kreislauf der Maschine einnehmen; Fig. 13 ist eine abgeänderte Ausführmigsform in Draufsicht; Fig. 14 und 15 sind Schnitte bzw. nach 14-14 und 15-15 der Fig. 13·Fig. Ι is a longitudinal section through the machine along the line 1-1 of Fig. 2; Fig. 2 is a horizontal section according to 2-2 of Fig. Ι; 3 and 4 ■ are sections according to 3-3 and 4-4 of Fig. 2; Fig. 5 is a further section along 5-5 of Fig. 4; Fig. 6 shows the upper part of a high pressure cylinder in section according to 6-6 of Fig. 3; Fig. 7 is a detail section along JJ of Fig. 1; Figures 8 to 12 show the various positions which the pistons assume in a cycle of the machine; Fig. 13 is a modified embodiment in plan view; 14 and 15 are sections and 14-14 and 15-15 of Fig. 13, respectively.

Das Kurbelgehäuse 1 hat in seinen Wänden die Lager 2 und 3 zur Unterstützung der mit den Abkröpfungen 5 und 6 versehenen Kurbelwelle 4. Das Gehäuse 1 wird durch eine wagerechte AVand J in eine obere Kammer 55 und in eine untere Kammer 8 eingeteilt. Letztere dient als Ölbehälter und steht mit der ersteren durch die Röhren 9 in Verbindung, welche sich von der Teilwand J erheben und so weit nach oben gehen, daß in der Kammer 55 Öl bis zu einem bestimmten Spiegel aufgespeichert bleibt. Da die verschiedenen Zylinder gegen die Kammer 55 hin offen sind, so wird beim Hochgang der Kolben das überfließende öl durch den in den Röhren 9 aufsteigenden Luftstrom zerstäubt und in fein zerteiltem Zustande nach oben gerissen, wobei es zur Schmierung der Kolben, Kurbel und Lagerzapfen beiträgt. Beim AbwärtsgangThe crankcase 1 has in its walls, the bearings 2 and 3 for supporting the crankshaft provided with the bent portions 5 and 6. 4. The housing 1 is divided by a dare right Avand J into an upper chamber 55 and a lower chamber. 8 The latter serves as an oil container and is connected to the former through the tubes 9, which rise from the partial wall J and go up so far that oil remains stored in the chamber 55 up to a certain level. Since the various cylinders are open towards the chamber 55, when the pistons go up, the overflowing oil is atomized by the air flow rising in the tubes 9 and torn upwards in a finely divided state, which contributes to the lubrication of the pistons, crank and bearing journals . When going down

der verschiedenen Kolben wird die Luft oder das feinverteilte Öl- und Luftgemisch wieder verdichtet.the air or the finely divided oil and air mixture is restored to the various pistons condensed.

Die Hochdruckseite der Maschine umfaßt zwei Zylinder 11 und 12, und die Niederdruckseite umfaßt den Zylinder 13. Diese Zylinder bestehen mit dem Kühlwassermantel aus einem Gußstück und sind vermittels der Bolzen 15, welche durch Flanschen 14 hindurchgehen, an dem Kurbelgehäuse befestigt.The high pressure side of the engine comprises two cylinders 11 and 12, and the low pressure side includes the cylinder 13. These cylinders consist of the cooling water jacket a casting and are by means of the bolts 15, which pass through flanges 14, attached to the crankcase.

Im Hochdruckzylinder 11 bewegt sich der Kolben 17, welcher mit der Welle 6 durch die Pleuelstange 19 und den Zapfen 18 verbunden ist. Der Kolben 23 des Zylinders 12 steht mit der Pleuelstange 19 durch die Stange 26 sowie durch die Zapfen 25 und 27 in Verbindung. Die beiden Hochdruckzylinder 11 und 12 sind am oberen Ende durch Kanäle 20 miteinander verbunden. Diese Verbindung wird durch eine Kammer 21 vermittelt, in welche die Zündkerze 22 hineinragt. Wie aus Fig. 3 und 4 hervorgeht, ist der Kolben 23 des Zylinders 12 mit einer Einschnürung 24 versehen. Das Brennstoffluftgemisch wird in den Zylinder 11 durch die Öffnung 28 eingeführt. Diese öffnung wird von dem Rückschlagventil 29 beherrscht und steht in Verbindung mit der Röhre 30, an deren anderem Ende das Ventil 32 der Gemischpumpe 33 angebracht ist. Auch diese Pumpe 33 ist auf dem Kurbelgehäuse befestigt. Ihr Kolben 36 stößt am Ende seines Hubes gegen das untere Ende 32 des Ventiles 31. Der Pumpenkolben 36 wird durch die Exzenterscheibe 39 angetrieben, welche bei 40 mit der Kurbelwelle verbunden ist. Zur Übermittlung der Bewegung dient die Stange 38 und der Gelenkzapfen 37.In the high-pressure cylinder 11, the piston 17 moves, which with the shaft 6 through the Connecting rod 19 and the pin 18 is connected. The piston 23 of the cylinder 12 stands with the connecting rod 19 by the rod 26 and by the pins 25 and 27 in connection. The two high-pressure cylinders 11 and 12 are connected to one another at the upper end through channels 20 tied together. This connection is mediated by a chamber 21 into which the Spark plug 22 protrudes. As can be seen from FIGS. 3 and 4, the piston 23 is the cylinder 12 provided with a constriction 24. The fuel-air mixture is in the cylinder 11 inserted through the opening 28. This opening is made by the check valve 29 dominated and is in communication with the tube 30, at the other end of the valve 32 of the mixture pump 33 is attached. This pump 33 is also on the crankcase attached. Your piston 36 pushes against the lower end 32 of the valve at the end of its stroke 31. The pump piston 36 is driven by the eccentric disk 39, which connected at 40 to the crankshaft. The rod is used to transmit the movement 38 and the pivot pin 37.

Das Brennstoffluftgemisch wird durch die Leitung 34 und das Rückschlagventil 35 in das Innere des Pumpenzylinders gesaugt und wird von dem Kolben 36 durch das Ventil 32 in die Leitung 30 hineingedrückt.The fuel-air mixture is fed through line 34 and check valve 35 in the inside of the pump cylinder is sucked and is drawn by the piston 36 through the valve 32 pressed into the line 30.

Der Zylinder 11 ist mit einer Anzahl von Ventilen4i versehen, welche sich öffnen, wenn die Maschine leer oder unter leichter Belastung läuft und welche dadurch verhindern, daß sich über dem Kolben des Zylinders ein nahezu luftleerer Raum bildet, der das Spiel der Kolben verzögern würde. Der ZylinderThe cylinder 11 is with a number of Valves4i are provided, which open when the machine is empty or under light load runs and which thereby prevent itself from falling over the piston of the cylinder forms almost a vacuum, which would delay the clearance of the pistons. The cylinder

12 ist mit einer Anzahl Auslaßöffnungen 42 versehen, welche von Kolben 23 geöffnet oder geschlossen werden. Beide Zylinder 12 und 13 stehen in bestimmten zeitlichen Zwischenräumen durch die .Kanäle 43 und 44 in Verbindung. Die unteren Kanäle des mit 43 bezeichneten Satzes dienen als Auslaßkanäle, während die oberen Kanäle 43 und der Kanal 44 nur zur Verbindung der beiden Zylinder 12 und 13 dienen. Der Niederdruckkolben 45 ist mit der Kurbel 5 durch die bei 46 an ihn angelenkte Stange 47, welche andererseits bei 48 an die Kurbel angeschlossen ist, verbunden. Die Ölpumpe 49 fördert das Öl aus der Kammer 8 in die Kammer 55. Der Tauchkolben 50 dieser Pumpe ist bei 51 mit dem Kolben 35 der Ladepumpe 33 verbunden. Die Auslaßöffnung der Schmierpumpe 50 steht durch ein Rohr mit dem Raum über der Teilwand 7 in Verbindung, während die Einlaßröhre 53> welche die Rückschlagventile 54 enthält, in das öl der Kammer 8 eintaucht. In die Ausstoßröhre 52 dieser Pumpe ist ebenfalls ein Rückschlagventil 58 eingeschaltet. Bei 56 ist das Schwungrad angedeutet. Der Hochdruckzylinder 11 steht durch die Bohrungen 57 mit der Atmosphäre in Verbindung. 59 bezeichnet die Ein- und Auslaßöffnungen im Kühlwassermantel der Maschine.12 is provided with a number of outlet openings 42 which are opened by piston 23 or getting closed. Both cylinders 12 and 13 are at certain time intervals through the channels 43 and 44 in connection. The lower channels of the designated 43 Set serve as exhaust channels, while the upper channels 43 and the channel 44 only to connect the two cylinders 12 and 13 serve. The low-pressure piston 45 is linked to the crank 5 by means of which is hinged to it at 46 Rod 47, which on the other hand is connected to the crank at 48, connected. The oil pump 49 conveys the oil from the chamber 8 into the chamber 55. The plunger 50 of this pump is connected at 51 to the piston 35 of the charge pump 33. The outlet opening the lubrication pump 50 communicates through a pipe with the space above the partial wall 7, while the inlet pipe 53> which contains the check valves 54, immersed in the oil of the chamber 8. Into the discharge tube 52 of this pump, a check valve 58 is also switched on. At 56 the flywheel is indicated. The high pressure cylinder 11 is in communication with the atmosphere through the bores 57. 59 designated the inlet and outlet openings in the cooling water jacket of the machine.

Die Betriebsweise der Maschine ist die folgende :The operating mode of the machine is as follows:

Als Ausgangspunkt eines Kreislaufes sei die in Jug. 8 angedeutete Stellung der Zylinder genommen. Der im Niederdruckzylinder 13 über dem Kolben 45 liegende Raum ist dann gerade mit Frischluft gefüllt, die in der nun folgenden Aufwärtsbewegung des Kolbens 45 komprimiert wird. Die über den Kolben in den Zylindern 11 und 12 liegenden Räume sowie die Kammer 21 enthalten dann eine neue Ladung von Brennstoffluftgemisch, welche eben zur Entzündung gebracht worden ist. Der Kolben 17 des Zylinders 11 ist eben in der Totpunktlage, während der Kolben 23 etwas über diese Totpunktlage hinaus nach unten bewegt wird. Infolgedessen kommt der durch die Explosion erzeugte Druck sofort zur vollen Wirkung auf den Kolben 23, welcher den Kolben 17 mitnimmt, so daß auch dieser von den entzündeten Gasen bewegt wird. Bei der in Fig. 8 gezeigten Stellung saugt der Kolben 36 der Ladepumpe neues Brennstoffluftgemisch durch das Ventil 35 an, wobei die Ventile 29 und 32 in Verschlußstellung sich befinden.The starting point of a cycle is in Jug. 8 indicated position of the cylinder taken. The space in the low-pressure cylinder 13 above the piston 45 is then just filled with fresh air, which in the now following upward movement of the piston 45 is compressed. Those lying above the pistons in cylinders 11 and 12 Rooms and chamber 21 then contain a new charge of fuel-air mixture, which has just been caused to ignite. The piston 17 of the cylinder 11 is flat in the dead center position, while the piston 23 moves slightly beyond this dead center position is moved down. As a result, the pressure created by the explosion comes instantly to the full effect on the piston 23, which takes the piston 17 with it, so that also this is moved by the ignited gases. In the position shown in FIG The piston 36 of the charge pump sucks in new fuel-air mixture through the valve 35, the valves 29 and 32 are in the closed position.

Wenn die Teile dann die in Fig. 9 gezeigte Stellung einnehmen, so stehen die entzündeten Gase in den Hochdruckzylindern noch unter starkem Druck, bis der Kolben 23 den Verbindungskanal 44 freigibt. Die entzündeten Gase treten dann aus den Hochdruckzylindern durch den Kanal 44 in den Niederdruckzylinder über und mischen sich dort mit der komprimierten Luft. Es werden dann die drei Kolben in der gleichen Richtung durch den Druck der gespannten Gase in den verschiedenen Zylindern weiter bewegt. Wenn sich die Teile von der in Fig. 8 gezeigten Stellung nach der Stellung in Fig. 9 bewegen, bleiben die Ventile 29 und 31 geschlossen, während das Ventil 35 geöffnet ist. Während die-When the parts then assume the position shown in FIG. 9, the inflamed ones are Gases in the high-pressure cylinders are still under high pressure until the piston 23 releases the connecting channel 44. The inflamed Gases then exit the high pressure cylinders through passage 44 into the low pressure cylinder over and mix there with the compressed air. It will then move the three pistons through in the same direction the pressure of the tensioned gases in the various cylinders continues to move. if the parts move from the position shown in Fig. 8 to the position in Fig. 9 remain valves 29 and 31 are closed while valve 35 is open. While the-

ser Bewegung sind die Übergangskanäle 43, die Ventile 41 sowie die Öffnungen 57 von den Kolben verdeckt und bleiben daher wirkungslos. This movement are the transition channels 43, the valves 41 and the openings 57 are covered by the pistons and therefore remain ineffective.

Bei der Bewegung der Kolben von der Stellung nach Fig. 9 zur Stellung nach Fig. 10 nimmt der Druck der die Kolben antreibenden Gase rasch ab. Der Pumpenkolben 36 bewegt sich nun nach aufwärts und komprimiert das in den Zylinder 33 eingetretene Gemisch. Ist die Stellung nach Fig. 10 erreicht, so befindet sich der Kolben 23 in seiner unteren Totpunktlage und beginnt nun den Kompressionshub. Der andere Kolben 17 jedoch muß noch eine kurze Strecke zurücklegen, ehe er in seine Totpunktlage gerät. Bei dieser kurzen Strecke gibt er die Einlaßöffnung 57 frei, so daß durch den Kolben 45, der sich nun weiter nach unten bewegt, während die andern beiden Kolben wieder hoch gehen, Luft in alle drei Zylinder eingesaugt wird. Diese Luft treibt die Rückstände der Explosion aus den Zylindern 11 und 12 aus und füllt sie mit Frischluft. Der Zylinder 13 enthält dagegen noch unverbrannteDuring the movement of the pistons from the position according to FIG. 9 to the position according to FIG. 10 the pressure of the gases driving the pistons decreases rapidly. The pump piston 36 moves now upwards and compresses the mixture that has entered the cylinder 33. is reaches the position according to FIG. 10, the piston 23 is in its bottom dead center position and now begins the compression stroke. The other piston 17, however, must still cover a short distance before it comes to its dead center position. With this short distance he releases the inlet opening 57, so that by the piston 45, which is now further down moves air into all three cylinders while the other two pistons go up again is sucked in. This air drives the residue of the explosion out of the cylinders 11 and 12 and fills them with fresh air. The cylinder 13, however, still contains unburned

Gase. . .Gases. . .

Bei der in Fig. 11 in vollen Linien gezeigten Stellung der Teile sind die inneren Räume der Zylinder 11 und 12 durch die Luft gereinigt, und im Zylinder 13 befindet sich Frischluft über der gestrichelten Linie, während unterhalb dieser Linie verbrannte Gase sind. Nehmen dann die Teile die durch gestrichelte Linien angedeutete Stellung ein, so hat der Kolben 17 die Luftöffnung 57 abgeschlossen, der Kolben 36 der Gemischpumpe hat das Ventil 32 geöffnet, und das komprimierte Brennstoffluftgemisch tritt unter Öffnung der Ventile 32 und 29 in die Zylinder 11 und 12 ein und treibt einen Teil der noch darin enthaltenen Luft durch den Kanal 44, welcher verhältnismäßig geringen Querschnitt hat, in den Zylinder 13 über. Bewegt sich nunmehr der Kolben 45 des Niederdruckzylinders in die durch gestrichelte Linien angedeutete Stellung, und ist auch der Kolben 23 des Hochdruckzylinders 12 in die gestrichelt angedeutete Stellung vorgeschritten, so werden die Rückstände der Verbrennung aus dem Niederdruckzylinder durch die Kanäle 42 „in die ringförmige Einschnürung 24 des Kolbens 23 übergetrieben. Auch die unteren Kanäle 43 münden nun in den durch diese Einschnürung gebildeten Raum, so daß die Rückstände aus dem Niederdruckzylinder schließlich durch die Kanäle 42 entweichen.In that shown in Fig. 11 in full lines Position of the parts, the inner spaces of cylinders 11 and 12 are cleaned by the air, and in cylinder 13 there is fresh air above the dashed line while below this line are burned gases. Then take the parts indicated by the dashed line A position indicated by lines, the piston 17 has closed the air opening 57, the piston 36 of the mixture pump has opened the valve 32, and the compressed fuel-air mixture enters cylinders 11 and 12 with opening of valves 32 and 29 and drives part of the air still contained therein through the duct 44, which is relatively has small cross-section, into the cylinder 13 over. Now moves the Piston 45 of the low-pressure cylinder in the position indicated by dashed lines, and the piston 23 of the high-pressure cylinder 12 is also indicated in the dashed line Position advanced, so the residues of the combustion from the low-pressure cylinder through the channels 42 ″ into the annular constriction 24 of the piston 23 overdone. The lower channels 43 now also open into the through this constriction formed space so that the residues from the low pressure cylinder finally through the Channels 42 escape.

Gehen die Kolben von der in Fig. 11 gestrichelt angedeuteten Stellung in die Lage nach Fig. 12, so beginnt der Kolben der Brennstoffluftpumpe wieder seinen Saughub.If the pistons move from the position indicated by dashed lines in FIG. 11 into the position According to FIG. 12, the piston of the fuel air pump begins its suction stroke again.

und die Ventile 29 und 32 werden geschlossen.and valves 29 and 32 are closed.

Die Kolben 17 und 23 komprimieren die Ladung in den Zylindern 11 und 12 und in der Kammer 21. Der Kolben 45 jedoch komprimiert nun die im Zylinder 13 vorhandene Luft, da die Auslaßöffnung 42 durch den Kolben 23 fast gänzlich geschlossen ist.The pistons 17 and 23 compress the charge in cylinders 11 and 12 and in chamber 21. However, piston 45 compresses now the air present in the cylinder 13, since the outlet opening 42 through the piston 23 is almost completely closed.

Bei dieser Maschine geht sehr wenig Wärme durch Strahlung oder Leitung verloren. Die Wärme wird dazu verwendet, die Temperatur der eintretenden Luft zu erhöhen, welche im Niederdruckzylinder nach Freigabe der Öffnungen 44 und 43 und nach Entzündung der Ladung in den Hochdruckzylindern vorhanden ist. Der Kolben 23 eilt dem Kolben 17 etwas vor und überträgt den Druck im Innern des Zylinders, auf die Welle, gerade wenn der Druck am höchsten ist. Wenn dieser Druck dann etwas fällt, so gerät der andere Kolben in eine Stellung, in welcher seine Wirkung mit Bezug auf die Kurbelwelle ein Maximum ist." Beim weiteren Sinken des Druckes in den beiden Hochdruckzylindern werden die Verbindungskanäle 44 und 43 nach dem Niederdruckzylinder freigegeben, und da der Kolben dieses Zylinders einen bedeutend größeren Querschnitt hat als die Kolben des Hochdruckzylinders, so gibt nun dieser Kolben seinen Arbeitsdruck an die Kurbelwelle weiter. Die Drehgeschwindigkeit der Maschine wird dadurch zu einer äußerst gleichförmigen.With this machine, very little heat is lost through radiation or conduction. the Heat is used to raise the temperature of the incoming air which is in the Low pressure cylinder after opening the openings 44 and 43 and after ignition of the There is charge in the high pressure cylinders. The piston 23 rushes the piston 17 somewhat and transfers the pressure inside the cylinder to the shaft, especially when the Pressure is highest. If this pressure then drops a little, the other piston will hit to a position in which its effect with respect to the crankshaft is maximum. " When the pressure in the two high-pressure cylinders falls further, the connecting channels become 44 and 43 released after the low pressure cylinder, and there the piston this cylinder has a significantly larger cross-section than the pistons of the high-pressure cylinder, so this piston now transmits its working pressure to the crankshaft. The speed of rotation of the machine becomes extremely uniform as a result.

Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 13 bis 15 sind vier solcher Einheiten A, B, C₁ D vorgesehen. Die Pumpe zum Einschicken des Brennstoffluftgemisches ist in dieser Ausführungsform nicht vorhanden. Der Brennstoff wird gleichzeitig mit Luft durch die Einlaßöffnungen 28 bis 31 eingeschickt, und zwar geschieht dies im letzten Teil des vom Kolben 45 zurückgelegten Saughubes. Die Luft wird also hier gleichzeitig mit dem 1°° Brennstoff eingesaugt, während sie bei der ersteren Maschine durch eine besondere Öffnung eintrat.In the modified embodiment according to FIGS. 13 to 15, four such units A, B, C ₁ D are provided. The pump for sending in the fuel-air mixture is not present in this embodiment. The fuel is sent in through the inlet openings 28 to 31 at the same time as air, and this happens in the last part of the suction stroke covered by the piston 45. The air is sucked in here at the same time as the 1 °° fuel, while in the first machine it entered through a special opening.

Claims

Patent Claims:

ι. Internal combustion engine with two High-pressure cylinders and a low-pressure cylinder, in which the combustion ducts between the high pressure cylinders and the low pressure cylinder are controlled by the pistons, characterized in that that the cranks of the three cylinders are offset from one another in such a way that at the moment of the explosion one The high pressure piston has already passed the dead position while the other high pressure piston is in the dead position and the pressurized gases act on the low-pressure piston when this pressure is in

has taken something off the high-pressure cylinders.

2. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that the used gases of the high and low pressure cylinder by the high pressure cylinder channels leading to the low pressure cylinder and through a constriction of the high pressure piston which at the same time connected the connecting ducts and the exhaust ducts to one another will flow outwards.

For this purpose 2 sheets of drawings.