DE2947280A1 - Three cylinder reciprocating IC engine - has auxiliary cylinder to expand exhaust beyond discharge pressure of main combustion cylinders - Google Patents

Three cylinder reciprocating IC engine - has auxiliary cylinder to expand exhaust beyond discharge pressure of main combustion cylinders

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DE2947280A1 DE19792947280 DE2947280A DE2947280A1 DE 2947280 A1 DE2947280 A1 DE 2947280A1 DE 19792947280 DE19792947280 DE 19792947280 DE 2947280 A DE2947280 A DE 2947280A DE 2947280 A1 DE2947280 A1 DE 2947280A1
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02—Engines with prolonged expansion
    • F02B41/06—Engines with prolonged expansion in compound cylinders

Abstract

The engine has two combustion cylinders (10,13) which are connected in phase to the same crankshaft. Ignition takes place on alternate strokes in each of the cylinders. The exhaust from both cylinders is taken into an auxiliary cylinder (12) which has two inlet valves (XII,XIII) and an exhaust port (120) controlled by the piston in it. The piston is connected to the crankshaft 120 degrees out of phase with the combustion cylinders. The valve timing is such that the exhaust which leaves the combustion cylinders with some pressure is further expanded in the auxiliary cylinder to increase the engine output.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor. Bei den bekannten Diesel- oder Ottomotoren werden die Verbrennungsgase nach dem Zündprozess in die Auspuffleitungen abgeführt, und zwar teilweise noch mit erheblichen Restdruck.The invention relates to an internal combustion engine. In the known diesel or gasoline engines the combustion gases are discharged into the exhaust lines after the ignition process, and in some cases still with significant residual pressure.

Aufgabe der Erfindung ist es diesen Restdruck nutzbar zu machen, um damit den Gesamtwirkungsgrad des Motors zu erhöhen.The object of the invention is to make this residual pressure usable in order to increase the overall efficiency of the engine to increase.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2 angegebenen AusfUhrungsformen. Eine Ausgestaltung für die Ausführung gemäß Anspruch 2 ergibt sich aus dem Anspruch 3.This object is achieved by the embodiments specified in the characterizing part of claims 1 and 2. One The configuration for the execution according to claim 2 results from claim 3.

Der wesentliche Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Restenergie der Verbrennungsgase durch entsprechende Bemessung der beaufschlagten Kolben in Verbindung mit einer bzw. mehreren zusätzlichen Zylinder-Kolben-Einheiten, auszunutzen. Als Vorteil ergeben sich bessere Ausnutzung des Verbrennungsdruckes, gegenüber Kraftstoffverbrauch und geringere Auspuffgerä^che.The essential core idea of the present invention is that the residual energy of the combustion gases by appropriate dimensioning of the acted upon Use pistons in conjunction with one or more additional cylinder-piston units. as The advantage is better utilization of the combustion pressure, compared to fuel consumption and lower Exhaust noises.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, dabei zeigtThe invention is to be explained in more detail with reference to the drawings, which shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit drei Zylindern undFig. 1 shows an embodiment with three cylinders and

Fig. 2 bis 4 ein abgewandeltes AusfUhrungsbeispiel mit sechs Zylindern in verschiedenen Bewegungsstadien, wobei die Kolben 2,5 die Ladung der Zylinder 1,2 - 4,6 mit Überdruck übernehmen. Fig. 2 to 4 a modified embodiment with six cylinders in different stages of movement, the pistons 2,5 take over the charge of the cylinders 1,2-4,6 with overpressure.

- 5 -130022/0512- 5 -130022/0512

Die Wirkungsweise des Verbrennungsmotors ist wie folgt:The internal combustion engine works as follows:

Bei der Ausführung gemäß Figur 1 sind die Ventile XIV und XV der Zylinder-Kolben-Einheit 13 geschlossen und es erfolgt eine Verdichtung der Luft bzw. des Luft-Kraftstoffgemisches im Zylinder. Kurz vor dem OT wird entweder Kraftstoff eingespritzt und es erfolgt die Entzündung (Diesel) oder das Gemisch wird gezündet (Otto). Während des Ver-dichtens im Zylinder der Einheit 13 werden aus dem Zylinder der Einheit 10 bei geöffneten Ventilen XI und XII die Restgase in die Zylinder-Kolben-i-Einheit 12 gedrückt und verlassen dieIn the embodiment according to FIG. 1, the valves XIV and XV of the cylinder-piston unit 13 are closed and the air or the air-fuel mixture in the cylinder is compressed. Just before the OT either fuel is injected and ignition takes place (diesel) or the mixture is ignited (Otto). During the compression in the cylinder of the unit 13, the cylinder of the unit 10 is at opened valves XI and XII pressed the residual gases into the cylinder-piston i-unit 12 and leave the

durch die Auslaßschlitze 120 und zwar solange wie diese nicht vom Kolben der Einheit 12 verschlossen sind. Nachdem dieser Kolben den UT erreicht hat schließt das Ventil XII und das Ventil XIII öffnet. Die Restgase werden dann im Zylinder der Einheit 12 komprimiert und zwar solange bis sich der Kolben der Einheit 13 etwa 60° vor dem UT befindet. Dann öffnet das Ventil XIV und es wird das komprimierte Restgas in den Zylinder der Einheit 12 gedrückt, während der Kolben dieser Einheit sich weiter auf den UT zubewegt. Nach Erreichen des UT setzt ein Ablauf der Vorzüge ein wie er oben beschrieben worden ist nur in entsprechend umgekehrter Folge.through the outlet slots 120 and as long as they are not closed by the piston of the unit 12 are. After this piston has reached BDC, valve XII closes and valve XIII opens. The residual gases are then compressed in the cylinder of the unit 12 until the piston of the Unit 13 is located approximately 60 ° in front of BDC. Then the valve XIV opens and the compressed residual gas is in depressed the cylinder of unit 12 as the piston of that unit continues to move towards BDC. After the UT has been reached, a sequence of advantages as described above starts only in an appropriate manner reverse sequence.

Bei der Ausführung mit 6 Zylinder-Kolben-tEinheiten ist der Wirkungsablauf wie folgt:In the version with 6 cylinder-piston t-units the course of action as follows:

Während sich der Kolben der Zylinder-Kolben-Einheit 2 im oberen Totpunkt befindet, erfolgt bei den beiden, mit diesem verbundenen, nach dem Vier-Takt-Prinzip arbeitenden Zylinder-Kolben-Einheiten 1 und 3 eine Bewegung in Richtung auf den unteren Totpunkt. DabeiWhile the piston of the cylinder-piston unit 2 is at top dead center, the two with this connected cylinder-piston units 1 and 3 working according to the four-stroke principle Movement towards the bottom dead center. Included

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sind die Ventile II,III zwischen den Einheiten geöffnet, so daß die sich im Zylinder 1 expandierenden Gase in den Zylinder 2 einströmen können. Gleichzeitig wird durch das geöffnete Ventil VI aus der Zylinder-Kolben-Einheit 5 bei geöffnetem Flatterventil 51 komprimierte Luft angesaugt. Zu diesem Zeitpunkt wird bei Zylinder-Kolben-Einheit 4 Restgas in den zugeordneten Zylinder der Zylinder-Kolben-Einheit 5 gedrückt, wobei sich der Kolben dieser Einheit unterhalb der Auslaßschlitze befindet, so daß ein Teil der Gase austritt. Zum gleichen Zeitpunkt befindet sich der Kolben der Zylinder-Kolben-Einheit 6 nahe dem oberen Totpunkt und hier erfolgt nach Einspritzung des Verbrennungskraftstoffes eine Zündung (Diesel) oder bei verdichtetem Gemisch wird das Gemisch gezündet (Otto).the valves II, III between the units are open, so that the gases expanding in cylinder 1 can flow into cylinder 2. Simultaneously is through the opened valve VI from the cylinder-piston unit 5 when the flutter valve is open 51 compressed air is sucked in. At this point in time there is residual gas in the cylinder-piston unit 4 pressed into the associated cylinder of the cylinder-piston unit 5, the piston of this Unit is located below the outlet slots, so that some of the gases exit. At the same time the piston of the cylinder-piston unit 6 is near top dead center and takes place here after the combustion fuel has been injected, ignition (diesel) or if the mixture is compressed the mixture ignited (Otto).

Beim weiteren Bewegungsverlauf der Kurbelwelle, wird der Kolben der Einheit 6 nach dem Zünden abwärts bewegt, also in Richtung auf den UT (Fig. 4), während zur gleichen Zeit sich der Kolben 5 dem OT nähert, nachdem dieser die Auslaßschlitze verschlossen hat. Hierbei wird durch das Flatterventil 52 Frischluft angesaugt. Über dem Kolben der Einheit 5 baut sich bei geöffnetem Ventil III1 ein Druck auf bis etwa 60° vor dem UT des Kolbens der Einheit 6 das Ventil II1 öffnet. Dabei kommt der Kolben der Einheit 5 in das letzte Drehmoment während der Kolben der Einheit über den UT geht.As the crankshaft continues to move, the piston of the unit 6 is moved downwards after ignition, i.e. in the direction of BDC (FIG. 4), while at the same time the piston 5 approaches TDC after it has closed the outlet slots. Here, fresh air is sucked in through the flutter valve 52. When valve III 1 is open, a pressure builds up above the piston of unit 5 until about 60 ° before BDC of the piston of unit 6, valve II 1 opens. Thereby the piston of the unit 5 comes into the last torque while the piston of the unit goes over the BDC.

-7 "-7 "

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Nach dem Freigeben der Auslaßschlitze 50 schließen die Ventile III1 und II1 und das Ventil IV geht auf. Im weiteren Verlauf setzt dann eine Folge entsprechend der oben beschriebenen ein nur in umgekehrter Richtung.After releasing the outlet slots 50, the valves III 1 and II 1 close and the valve IV opens. In the further course, a sequence corresponding to the one described above starts only in the opposite direction.

Wie sich aus der Figur 4 ergibt erfolgt in dieser Zeit im Zylinder der Einheit 3 eine Verdichtung und anschließende Zündung und über das Flatterventil 22 der Einheit 2 wird komprimierte Luft in den Zylinder der Einheit 4 gedrückt.As can be seen from FIG. 4, compression takes place in the cylinder of the unit 3 during this time and subsequent ignition and via the flutter valve 22 of the unit 2, compressed air is fed into the cylinder of the unit 4 pressed.

Bei der weiteren Umdrehung der Kurbelwelle erfolgt dann eine Verdichtung in den Zylindern 1 und 4 mit nachfolgender Zündung, wobei dieser Ablauf dem üblichen Vier-Takt-Prinzip entspricht.As the crankshaft continues to rotate, cylinders 1 and 4 are also compressed subsequent ignition, this sequence corresponding to the usual four-stroke principle.

Es ist ersichtlich, daß die paarweise angeordneten Zylinder 1, 3 bzw. 4,6 somit mit den zugeordneten Zylindern 2 bzw. 5 und über die Flatterventile mit den Jeweils anderen Zweitakt-Zylindern 5 bzw. 2 zusammenwirken. It can be seen that the cylinders 1, 3 and 4, 6, which are arranged in pairs, are thus associated with the associated Cylinders 2 and 5 and interact with the other two-stroke cylinders 5 and 2 via the flutter valves.

Zur Vermeidung von ölübertritten aus dem Kurbelgehäuse in die Verbrennungskammern, also die Zylinder 1,3,4 und 6 können in den Leitungen Schleuderfilter oder dergleichen vorgesehen sein.To avoid oil spills from the crankcase In the combustion chambers, i.e. cylinders 1, 3, 4 and 6, centrifugal filters can be installed in the lines or the like may be provided.

Da im Kurbelwellengehäuse der Einheiten 2 und 5 überdruck und Unterdruck in schneller Folge wechseln, ist es am zweckmäßigsten, den Durchgang der Kurbelwelle mit Labyrinthdichtungen zu versehen.Because there is overpressure in the crankshaft housing of units 2 and 5 and vacuum change in quick succession, it is most expedient to use the passage of the crankshaft to be provided with labyrinth seals.

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Claims (3)

Patentansprüche;Claims; Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nach dem Vier-Takt-Prinzip arbeitende Zylinder-Kolben-Einheiten (10,13) vorgesehen sind, die mit einer Auslaßschlitze (120) aufweisenden Zylinder-Kolben-Einheit (12) ventilgesteuert verbunden sind, daß der Hubraum der Einheit (12) annähernd doppelt so groß ist, wie der Hubraum der Einheiten (10 bzw. 13), daß die Kolben der Einheiten (10,12,13) gemeinsam auf eine Kurbelwelle einwirken, wobei die Kolben der Einheiten (10 und 13) gleich aber um 120°Internal combustion engine, characterized in that two cylinder-piston units working according to the four-stroke principle (10,13) are provided with a cylinder-piston unit having outlet slots (120) (12) are connected in a valve-controlled manner so that the displacement of the unit (12) is approximately double is as large as the displacement of the units (10 or 13) that the pistons of the units (10, 12, 13) together act on a crankshaft, the pistons of the units (10 and 13) being equal but by 120 ° 130022/0512130022/0512 * Zweigstelle (§ 28 PeO)* Branch (§ 28 PeO) TELEX:TELEX: TELEGRAMM:TELEGRAM: TELEFON:PHONE: BANKKONTO:BANK ACCOUNT: POSTSCHECKKONTO:CHECK ACCOUNT: München:Munich: 1 - 856 441 - 856 44 INVENTIONINVENTION BERLINBERLIN BERLINER BANK AQ.BERLINER BANK AQ. W. MEISSNER, BLN-WW. MEISSNER, BLN-W ST. ANNASTR. 11ST. ANNASTR. 11 inven dinven d BERLINBERLIN 030/891 60 37030/891 60 37 BERLIN 31BERLIN 31 122 82-109122 82-109 SOOO MÖNCHEN 22SOOO MONKS 22 030/8S2 23I2030 / 8S2 23I2 36867160003686716000 TEU: OK/22 M 44TEU: OK / 22 M 44
versetzt zu dem Kolben der Einheit (12) angelenkt sind und daß die Steuerung der Ventile (X - XV) der Einheiten (10 bis 13) derart erfolgt, daß im UT die Einheiten (10,13) die Ventile (X,XIII, XIV und XV) geschlossen und die Ventile (XI und XII) geöffnet sind und daß im unteren Totpunkt der Einheit (12) das Ventil (XII) geschlossen und das Ventil (XIII) geöffnet ist und daß im OT der Einheit (12) die Ventile (X,XIII,XIV) geöffnet sind.offset to the piston of the unit (12) and that the control of the valves (X - XV) of the units (10 to 13) takes place in such a way that in the UT the units (10, 13) the valves (X, XIII, XIV and XV) are closed and the valves (XI and XII) are open and that the bottom dead center Unit (12) the valve (XII) is closed and the valve (XIII) is open and that in the OT the Unit (12) the valves (X, XIII, XIV) are open. 2. Verbrennungsmotor dadurch gekennzeichnet, daß zwei paarweise angeordnete, nach dem Vier-Takt-Prinzip arbeitende Zylinder-Kolben-Einheiten (1,3,4,6) und2. Internal combustion engine, characterized in that two arranged in pairs, according to the four-stroke principle working cylinder-piston units (1,3,4,6) and zwei mit Jeweils ein Paar (1,3 bzw. 4,6) dieser ventilgesteuert verbundene, nach dem Zwei-Takt-Prinzip ohne Verbrennung arbeitende Zylinder-Kolben-Einheiten (2,5) vorgesehen sind, deren Hubraum jeweils doppelt so groß ist wie der Hubraum der einzelnen Einheiten (1,3*4,6), daß alle Kolben gemeinsam auf eine Kurbelwelle einwirken, wobei die Kolben (1,3) des einen Paares jeweils bezogen auf den zugeordneten Kolben (2 bzw. 5) um 120° und die beiden zugeordneten Kolben (2,5) zueinander um 180° versetzt an der Kurbelwelle angelenkt sind, daß bei den nach dem Zwei-Takt-Prinzip arbeitenden Zylinder-Kolben-Einheiten (2,5) im oberen Bereich des Zylinders Auslaßschlitze (20,50) und im Kurbelgehäuse durch Flatterventile (21 22,51,52) verschlossene Ein-two, each with a pair (1, 3 or 4, 6) of these connected by valve control, according to the two-stroke principle cylinder-piston units (2,5) operating without combustion are provided, whose Cubic capacity is twice as large as the cubic capacity of the individual units (1.3 * 4.6) that all Pistons act together on a crankshaft, the pistons (1,3) of one pair each related to the assigned piston (2 or 5) by 120 ° and the two assigned pistons (2.5) are hinged to each other offset by 180 ° on the crankshaft that in the two-stroke principle working cylinder-piston units (2.5) in the upper area of the cylinder outlet slots (20,50) and in the crankcase closed by flutter valves (21 22,51,52) 130022/0512130022/0512 bzw. Auslässe vorgesehen sind und daß der durch ein Flatterventil verschlossene Auslaß (22 bzw. 51) der einen Einheit (2 bzw. 5) jeweils mit den Einlassen des anderen Paares der Zylinder-Kolben-Einheit (4,6 bzw. 1,3) verbunden ist und daß die Steuerung der Ventile in für Hubkolbenmotoren an sich bekannter Weise erfolgt, wobei aber die Auslaßventile II,V1V1,H' 60° vor dem UT öffnen, wenn sich die Kolben der Einheiten (2,5) im OT befinden und daß bei den Einheiten (2 bzw. 5) immer ein Ventil auf und ein Ventil zu ist und der Wechsel zwischen dem UT und dem Schließen der Auslaßschlitze (20,50) erfolgt.or outlets are provided and that the outlet (22 or 51) of one unit (2 or 5), which is closed by a flutter valve, is in each case connected to the inlets of the other pair of the cylinder-piston unit (4, 6 and 1, 3, respectively ) is connected and that the control of the valves takes place in a manner known per se for reciprocating engines, but the exhaust valves II, V 1 V 1 , H 'open 60 ° before BDC when the pistons of the units (2.5) in TDC are located and that with the units (2 or 5) one valve is always open and one valve is closed and the change between the BDC and the closing of the outlet slots (20, 50) takes place. 3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den an die Flatterventile angeschlossenen Leitungen Schleuderfilter vorgesehen sind.3. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that that centrifugal filters are provided in the lines connected to the flutter valves are. 130022/0512130022/0512
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