DE352476C

DE352476C - Internal combustion engine

Info

Publication number: DE352476C
Application number: DE1915352476D
Authority: DE
Original assignee: JOHN T PRATT
Current assignee: JOHN T PRATT
Priority date: 1914-04-28
Filing date: 1915-04-25
Publication date: 1922-04-28

Description

Verbrennungskraftmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskraftmaschine zeit zwei verschieden weiten Zylindern bzw. mit einem oder mehreren Sätzen von je zwei verschieden weiten Zylindern, welche so arbeiten, daß der Brennstoff in den durch Kompression von Verbrennungsluft auf Entzündungstemperatur gebrachten engen Zylinder eingespritzt wird, und daß nach der Expansion der entzündeten Gase in dem engen Zylinder diese in den weiten Arbeitszylinder übergeführt. werden, so daß sich die Arbeitsvorgänge der Maschine in zwei Druckstufen abspielen, nämlich in einer Hochdruckstufe der Verbrennung im engen Zündzylinder und in einer Niederdruckstufe der Expansion der verbrannten Gase im weitenArbeitszylinder.Internal combustion engine. The invention relates to an internal combustion engine time two cylinders of different width or with one or more sets of each two cylinders of different width, which work so that the fuel in the tightness brought to ignition temperature by compression of combustion air Cylinder is injected, and that after the expansion of the ignited gases in the narrow cylinder these transferred into the wide working cylinder. be so that yourself play the work processes of the machine in two pressure stages, namely in one High pressure stage of the combustion in the narrow ignition cylinder and in a low pressure stage the expansion of the burnt gases in the wide working cylinder.

Die Erfindung bezweckt, den Betrieb derartiger Maschinen so zu leiten, daß sich die beiden Druckstufen möglichst stoßfrei aneinanderschließen, und -daß .eine möglichst voll=. kommene Verbrennung des Brennstoffs erzielt wird. Zur Erreichung dieser Zwecke werden gemäß der Erfindung unter Ausbildung der Maschine als Viertaktmaschine in den von dem engen Zylinder (bzw. Zylindern) nach dem weiten Zylinder (bzw. Zylindern) führenden Verbindungskanälen an deren Mündungen Abschlußventile vorgesehen, deren Steuerung so bewirkt wird, daß sie am Ende des Arbeitshubes der kleinen Zylinderkolben geöffnet weiden, so daß die expandierten Gase eines kleinen Zylinders in den mit komprimierter Luft gefüllten Verbindungskanal nach dem ihm zugeordneten großen Zylinder übertreten: Bei der Maschine wird in den oder in die engen Zylinder vorzugsweise ein Überschuß an Brennstoff übergeführt, der hier nicht zur Verbrennung gelangt, sondern in den weiten Zylinder übertritt und dort unter Drucksteigerung der Gase zur vollständigen Verbrennung gelangt. Der große Arbeitszylinder bzw. der große Zylinder ist in üblicher Weise mit einem Lufteinlaß- und mit einem Auslaßventil versehen, welche den Lufteintritt und den Austritt der Gase aus dem weiten Arbeitszylinder so steuern, daß die Luft während des Arbeitshubes des Zündzylinderkolbens in dem benachbarten großen Arbeitszylinder komprimiert wird, und daß nach Beendigung des Arbeitshubes des großen Kolbens die verbrannten Gase ausgestoßen werden.The aim of the invention is to manage the operation of such machines in such a way that that the two pressure levels join one another as smoothly as possible, and that .one as full as possible =. coming combustion of the fuel achieved will. In order to achieve these purposes, according to the invention, the machine as a four-stroke engine in the from the narrow cylinder (or cylinders) to the wide Cylinders (or cylinders) leading connecting channels at their mouths shutoff valves provided, the control is effected so that it is at the end of the working stroke small cylinder pistons graze open, so that the expanded gases of a small Cylinder into the connecting channel filled with compressed air after him Cross the associated large cylinder: The machine is in or in the narrow cylinder preferably transferred an excess of fuel, which is not here reaches the combustion, but passes into the wide cylinder and there under Increase in pressure of the gases reaches complete combustion. The big working cylinder or the large cylinder is in the usual way with an air inlet and with one Exhaust valve provided, which allows the air inlet and the outlet of the gases from the Control wide working cylinder so that the air during the working stroke of the ignition cylinder piston is compressed in the adjacent large working cylinder, and that after completion of the working stroke of the large piston, the burnt gases are expelled.

Es empfiehlt sich, die Maschine mit zwei seitlich nebeneinanderliegenden Paaren von gleichachsigen Zylindern mit darin arbeitenden Stufenkolben auszurüsten, wobei jeder Zündzylinder durch einen Verbindungsweg mit dem seitlich neben ihm liegenden anderen Arbeitszylinder in Verbindung steht. Eine in dieser Weise ausgebildete Maschine gemäß der Erfindung ist auf den Zeichnungen veranschaulicht, und es zeigen Abb. z eine Seitenansicht der Maschine, Abb.2 einen Vertikalschnitt durch einen Zylindersatz, Abb. 3 einen Grundriß.It is advisable to use the machine with two side by side To equip pairs of coaxial cylinders with graduated pistons working in them, each ignition cylinder through a connecting path with the one lying next to it other working cylinder is in communication. A machine designed in this way according to the invention is illustrated in the drawings, and Fig. z is a side view of the machine, Figure 2 is a vertical section through a cylinder set, Fig. 3 is a plan.

Mit A ist der kleine oder Zündungszylinder bezeichnet, in welchem ein Plungerkolben B angeordnet ist, welcher einen Ansatz des größeren Kolbens C bildet, der in dem größeren Zylinder arbeitet. Beide Kolben sind starr miteinander verbinden, so daß sie sich wie ein einziger Kolben bewegen, und sind an die Kurbelwelle E durch eine Schubstange F angeschlossen. Die Zylinder sind von einem Hohlraum G umgeben, welcher mit in Umlauf gehaltenem Wasser gefüllt ist und einen Wassermantel bildet, der dazu dient, die Zylinder auf einer hinreichend niedrigen Temperatur zu halten, um ihre Überhitzung zu verhüten.A denotes the small or ignition cylinder in which a plunger B is arranged, which is a shoulder of the larger piston C that works in the larger cylinder. Both pistons are rigid with one another connect so that they move like a single piston, and are attached to the crankshaft E connected by a push rod F. The cylinders are from a cavity G surrounded, which is filled with circulating water and a water jacket forms, which serves to keep the cylinder at a sufficiently low temperature to prevent it from overheating.

Der obere Teil des kleinen Zylinders A läuft in einen verjüngten Raum a aus, nach dem sich Ventile b und c öffnen. Das Ventil b ist ein Einlaßventil, durch welches Außenluft durch den Kanal d eingesaugt wird. Das Ventil c ist ein Auslaßventil, welches in seiner Offenstellung den Zylinder in Verbindung mit einer der Leitungen H setzt, welche nach dem benachbarten großen Zylinder D führt. Die Ventile b und c öffnen sich nach innen und werden durch Federn e, c gegen ihre Sitzflächen gepreßt gehalten. Das Öffnen und Schließen der Ventile wird durch Hebel f, f bewirkt, welche unter dem Einfluß von Kurvenscheiben auf den Wellen g, g stehen. An Stelle dieser besonderen Anordnung von Ventilen und Antriebsvorrichtungen für dieselben könnten natürlich auch andere Einrichtungen vorgesehen sein, um die Zulaß- und Auslaßorgane des Zylinders zu steuern.The upper part of the small cylinder A ends in a tapered space a, after which valves b and c open. The valve b is an inlet valve through which outside air is sucked in through the channel d. The valve c is an exhaust valve which, in its open position, places the cylinder in connection with one of the lines H which leads to the adjacent large cylinder D. The valves b and c open inwards and are held pressed against their seat surfaces by springs e, c. The valves are opened and closed by levers f, f , which are under the influence of cams on the shafts g, g. Instead of this special arrangement of valves and drive devices for the same, other devices could of course also be provided in order to control the inlet and outlet elements of the cylinder.

Die die Kurvenscheiben tragenden Wellen g, g werden von der Hauptkurbelwelle J aus mit Hilfe von Ketten und Kettenrädern o. dgl. in der Weise angetrieben, daß die Wellen g, g eine Umdrehung machen, während die Kurbelwelle J zwei Umdrehungen ausführt.The shafts g, g carrying the cam disks are driven by the main crankshaft J from with the help of chains and sprockets o. The like. Driven in such a way that the shafts g, g make one revolution, while the crankshaft J two revolutions executes.

Der Verjüngungsraum a und der Verschiebungsweg des Kolbens B sind so bemessen, daß die bei einem Saughub in den kleinen Zylinder eingesaugte Luft beim Druckhub so stark zusammengepreßt wird, daß eine hohe Temperatur erzeugt wird, um schwerere flüssige Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Petroleum oder Kerosen, zu entzünden. Der flüssige Brennstoff wird zusammen mit Luft durch eine Düse i am Kopfe des Zylinders A eingeführt, wobei diese Öffnung durch ein Nadelventil k geöffnet und geschlossen wird, welches seinen Antrieb von einem gekröpften Hebel 1, l und einer Kurvenscheibe auf der MTelle g erhält. Der flüssige Brennstoff befindet sich in einem geeigneten Behälter r, von dem die Flüssigkeit durch ihre Schwere nach der Maschine hin fließt, oder der Brennstoff kann auch unter Druck zugeführt werden. Der flüssige Brennstoff gelangt von dem Behälter y durch Röhren p, p nach Pumpen s, s, welche durch Exzenter oder Kurbeln t, t auf der Welle g angetrieben werden. Bei jedem zweiten Hub jeder Pumpe wird ein Brennstoffstrahl durch die Röhren u, ai in den Raum v rings um das Nadelventil k gedrückt.The tapering space a and the displacement path of the piston B are dimensioned so that the air sucked into the small cylinder during a suction stroke is compressed so strongly during the pressure stroke that a high temperature is generated to remove heavier liquid hydrocarbons, such as. B. petroleum or kerosene to ignite. The liquid fuel is introduced together with air through a nozzle i at the head of the cylinder A, this opening being opened and closed by a needle valve k, which is driven by a cranked lever 1, l and a cam on the M position g. The liquid fuel is located in a suitable container r, from which the liquid flows due to its gravity towards the machine, or the fuel can also be supplied under pressure. The liquid fuel arrives from the container y through pipes p, p to pumps s, s, which are driven by eccentrics or cranks t, t on the shaft g. With every second stroke of each pump, a jet of fuel is forced through the tubes u, ai into the space v around the needle valve k.

Eine Kompressionsluftpumpe P, welche entweder unabhängig oder durch eine Kurbel R auf der Kurbelwelle J angetrieben werden kann, befördert Luft unter Druck nach einem Luftbehälter 0, wobei die Druckspannung dieser Luft höher bemessen wird als der Druck in dem Raum v des Zylinders A. Der Druckluftbehälter 0 steht in Verbindung mit dem Raum v, so daß der letztere sowohl mit flüssigem Brennstoff durch die Röhren u, u vermittels der Pumpen s, s als auch mit Druckluft aus dem Behälter 0 durch die Röhren n, n gespeist wird.A compression air pump P, which can be driven either independently or by a crank R on the crankshaft J, conveys air under pressure to an air tank 0, the compressive stress of this air being higher than the pressure in the space v of the cylinder A. The compressed air tank 0 communicates with the space v, so that the latter is fed both with liquid fuel through the pipes u, u by means of the pumps s, s and with compressed air from the container 0 through the pipes n, n.

Die großen Zylinder D, D sind mit Lufteinlaßventilen -S, S und Auslaßventilen T, T versehen, welche ihren Antrieb von Kurvenscheiben auf der Welle g empfangen.The large cylinders D, D are provided with air inlet valves -S, S and outlet valves T, T , which receive their drive from cams on the shaft g.

Die'Wirkungsweise der Maschine ist wie folgt Angenommen, die Teile befinden sich in der in Abb. 2 dargestellten Lage, und der Kolben der Maschine ist im Begriff, sich nach abwärts zu bewegen, um Luft in den ZündungszylinderA einzusaugen. Beim Beginn-der Abwärtsbewegung des Kolbens wird das Ventil b des Zündungszylinders geöffnet und bleibt offen während der Dauer des Saughubes, so daß sich der Zündungszylinder voll mit Luft füllt. Beim darauffolgenden Druckhub bleibt sowohl das Luftventil b als auch das Auslaßventil c geschlossen, und es tritt daher eine Kompression und hohe Erhitzung der Luft ein. Beim darauffolgenden Tiefgang des Kolbens wird das Nadelventil k einen Augenblick beim Beginn dieser Kolbenbewegung geöffnet, so daß die erforderlicheBrennstoffmenge in die komprimierte, hocherhitzte Luft eingespritzt werden kann. Am Ende dieses Kolbenniederganges, welcher den Arbeitshub des kleinen Kolbens bildet, währenddessen die Verbrennung des Brennstoffluftgemisches in dem Zündungszylinder stattfindet, wird das Auslaßventil c geöffnet und bleibt während des ganzen darauffolgenden Hochganges des Kolbens offen; so daß die heißen und brennenden Gase aus dem Zündungszylinder durch den Verbindungskanal H in den großen Arbeitszylinder des benachbarten Zylindersatzes übertreten, in dem gleichzeitig unter dem Einfiuß dieser brennenden Gase der große Kolben und gleichzeitig auch der kleine Kolben ihren Arbeitshub ausführen. Beim Rückgange der Kolben im zweiten Zylinder nach dem Arbeitshub treten die brennenden Gase aus dem Zündungszylinder in den nach dem ersten Zylinder führenden weiten Kanal H über, in den vorher die Luft auf die Expansionsspannung der Gase des Zündungszylinders komprimiert war, so daß auch im ersten Zylinder der große Kolben seinen Arbeitshub unter den gleichen Bedingungen ausführt, wie für den zweiten Zylinder angegeben.The 'mode of operation of the machine is assumed as follows, the parts are in the position shown in Fig. 2, and the piston of the machine is about to move downward to draw air into the ignition cylinder A. At the start of the downward movement of the piston, valve b becomes the ignition cylinder open and remains open for the duration of the suction stroke, so that the ignition cylinder full of air. The air valve remains on the next pressure stroke b and the outlet valve c closed, and there is therefore a compression and high heating of the air. With the subsequent draft of the piston, this will be Needle valve k opened for a moment at the beginning of this piston movement, so that the required amount of fuel is injected into the compressed, highly heated air can be. At the end of this piston staircase, which is the working stroke of the small Piston forms, meanwhile, the combustion of the fuel-air mixture in the Ignition cylinder takes place, the exhaust valve c is opened and remains during of the entire subsequent upward travel of the piston open; so that the hot and burning Gases from the ignition cylinder through the connecting channel H into the large working cylinder of the neighboring cylinder set, in which at the same time under the influence of these burning gases the large piston and at the same time also the small piston perform their working stroke. When the piston in the second cylinder goes back to the The burning gases pass from the ignition cylinder into the after the first working stroke Cylinder leading wide channel H over, in which before the air on the expansion tension the gases of the ignition cylinder was compressed, so that in the first cylinder the large piston performs its working stroke under the same conditions as for specified the second cylinder.

Das Öffnen und Schließen der Ventile des großen Arbeitszylinders in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung geht in folgender Weise vor sich Beim Beginn des Niederganges des großen Kolbens C wird zwecks Luftansaugung das Ventil S geöffnet und bleibt offen während der ganzen Dauer dieses Kolbenhubes oder doch annähernd während dieses ganzen Zeitraumes. Beim darauffolgenden Hochgang des Kolbens wird das Ventil S geschlossen, so daß die Luft im Zylinder und in dem Verbindungskanal H, welcher nach dem Zündzylinder des benachbarten Zylindersatzes führt, bis zum Ventil c hin komprimiert wird. Beim nächsten Niedergang des Kolbens, bei welchem das Ventil c geöffnet ist, treten die verbrannten Gase aus dem kleinen Zylinder a des Nachbarzylindersatzes an dem Ventil C vorbei in den großen Zylinder über und vermischen sich mit der komprimierten Luft und expandieren während des Niederganges des großen Kolbens C. Während des nächsten Hochganges des Kolbens C ist das Auspuffventil T geöffnet, so daß die expandierten Gase ins Freie zu treten vermögen. -Da die Arbeitsgase beim Übertritt aus dem Zündzylinder des einen Zylindersatzes in den nach dem großen Arbeitszylinder des anderen Zylindersatzes führenden Verbindungskanal komprimierte Luft vorfinden, wobei die Abmessungen so gewählt sind, daß diese Luft ungefähr auf die Endspannung des im Zündzylinder zur Verbrennung gelangenden Verbrennungsgemisches komprimiert ist, so wird eine Stoßbeanspruchung der Maschine nicht eintreten. Die Vermischung der Verbrennungsrückstände aus dem Zündzylinder mit der komprimierten Luft in dem nach dem Arbeitszylinder führenden Kanal hat auch eine Nachverbrennung der Brennstoffrückstände aus dem Zündzylinder zur Folge, so daß Verluste an Brennstoff infolge unvollkommener Verbrennung im Zündzylinder vermieden werden.The opening and closing of the valves of the large working cylinder in Dependence on the piston movement is as follows: At the beginning the decline of the large piston C, the valve S is opened for the purpose of air intake and remains open during the entire duration of this piston stroke or at least approximately throughout this period. When the piston goes up the next time the valve S is closed, so that the air in the cylinder and in the connecting duct H, which leads to the ignition cylinder of the adjacent cylinder set, up to Valve c is compressed. The next time the piston descends, which one the valve c is open, the burnt gases come out of the small cylinder a of the neighboring cylinder set past the valve C into the large cylinder via and mix with the compressed air and expand during the decline of the large piston C. During the next up travel of piston C is the exhaust valve T opened so that the expanded gases are able to escape into the open. -As the working gases when passing from the ignition cylinder of one cylinder set to the one after the large one The connecting duct leading to the working cylinder of the other cylinder set is compressed Find air, the dimensions are chosen so that this air approximately the final voltage of the combustion mixture coming to combustion in the ignition cylinder is compressed, shock loading of the machine will not occur. the Mixing of the combustion residues from the ignition cylinder with the compressed one Air in the duct leading to the working cylinder also has an afterburning effect the fuel residues from the ignition cylinder result, so that losses of fuel can be avoided due to imperfect combustion in the ignition cylinder.

Claims

PATENT CLAIM: Internal combustion engine with pipes in pairs connected narrow and wide cylinders in which the pistons are opposed at the same time perform directed movements, and the fuel through their narrow cylinders Compression heat is ignited by combustion air, characterized in that Overflow valves that lead from the narrow cylinders to the wide cylinders Connecting channels are provided at their mouths in the narrow cylinders, so controlled so that they open at the end of the working stroke of the small cylinder piston be so that the expanded gases of a small cylinder in the with compressed Cross the air-filled connection channel after the large cylinder assigned to it.