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Umsteuerung von Explosionskraftmaschinen mit mehreren Zylindern. Die
Erfindung betrifft .die Umsteuerung an Explosionskraftmaschinen, bei welchen die
Auspuffgase des einen Zylinders zur Zündung und Füllung des jeweils nächsten Zylinders
benutzt werden. Umbei solchen Maschinen eine Umsteuerung der Maschine zu erzielen,
ist gemäß der Erfindung die zum Überströmen des komprimierten Gasgemisches bzw.
der Zündgase dienende Öffnung mit den Einströrn.seiten der beiden benachbarten Zylinder
verbunden und ein Ventil vorgesehen, durch welches abwechselnd eine dieser Leitungen
abgesperrt werden kann, so daß j e nach Stellung des -Ventils der betreffend
Zylinder
den rechts oder links von ihm stehenden Zylinder füllt und zündet.
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Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung bei einer Maschine
mit vier Zylindern, und zwar ist Abb. i ein senkrechter Schnitt durch eine solche
Maschine, Abb. 2 ein Querschnitt durch Abb. i, und Abb. 3 eine Ansicht von hinten
auf Abb. i in verkleinertem Maßstabe, aus welcher die Umschaltverrichtung ersichtlich
ist.
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Die vier Zylinder 1, 2, 3, 4 sind bei der dargestellten Ausführungsform
um die Kurbelwelle 5 herum in einem Abstand von je 9o° angeordnet. je zwei der gegenüberliegenden
Kolbenstangen greifen an Kurbelschleifen 6 und 7 an, die mit der gleichen Kurbel
8 verbunden sind, so daß auch die Lage der Kolben in den Zylindern jedesmal um go°
gegeneinander versetzt ist. Die Zylinder sind auf ihrer nach innen gerichteten Seite
durch einen Deckel g abgeschlossen, der gleichzeitig eine Führung für die Kolbenstangen
bildet. Die Kolben io, die topfartig ausgebildet sind, besitzen an der einen Seite
des hohlen Teiles eine Aussparung i i, und zwar an der gleichen Seite, an welcher
sich in den Zylindern eine schlitzförmige Öffnung 1z befindet, so daß bei der Stellung
des Kolbens, wie er in der Zeichnung bei den Zylindern i und :2 dargestellt ist,
der Schlitz 12 mit dem Innern des Kolbens verbunden ist.
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An der einen Seite des Gehäuses sind zwei ringförmige Kanäle 13 und
14 angeordnet. Diese beiden Kanäle stehen mit jedem der Zylinder, wie aus Abb. i,
wo sie teilweise geschnitten dargestellt sind, ersichtlich ist, in Verbindung. Der
Kanal 13 steht in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Weise mit der Zuführungsleitung
des Gasgemisches, und der Kanal 14 mit dem Auspuffrohr in beliebiger Weise in Verbindung.
Die Öffnung 12 eines jeden Zylinders mündet, wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, in
einen Raum 15 seitlich von dem Zylinder, der durch ein Rückschlagventil 16 abgeschlossen
ist. Über das Ventil 16 ist eine hohlkegelförmige Hülse 17 aufgesetzt, die durch
eine Feder 18 gegen den Zylinder gedrückt wird und mit einer Achse 1g versehen ist,
mittels welcher sie in einer später zu beschreibenden Weise gedreht werden kann.
Der Hohlkegel 17 besitzt an der einen Seite eine Öffnung 2o, durch die eine der
Leitungen 2i bzw. Zia mit dem Raume hinter dein Ventil 16 in Verbindung gesetzt
werden kann. Die Leitungen 21 bzw. Zia führen nach dem Raum oberhalb des nächsten
Zylinders auf der rechten bzw. auf der linken Seite des betreffenden Zylinders.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung, soweit bisher beschrieben, ist'
folgende: Wenn der Kolben seine oberste Stellung er-1 reicht hat, gibt er die Mündung
der Leitung 13 frei. Es kann infolgedessen in den auf der einen Seite durch den
Teller des Kolbens, auf der anderen Seite durch den Deckel g abgeschlossenen Zylinder
frisches Gemisch eintreten. Sobald sich nun der Kolben abwärts bewegt, schließt
er zunächst die Öffnung 13 ab. In dieser Lage befindet sich der Kolben im Zylinder
i, er bewegt sich jetzt weiter abwärts und verdichtet hierbei das in dem Zylinder
eingeschlossene Gasgemisch und drückt i es durch den Schlitz 12, und bei der Stellung
des Hohlkegels 17, wie er in.Abb. 2 gezeichnet ist, durch die Leitung 21 in den
nächsten Zylinder 2. Durch die Ausbildung der Füh-G rung 22 für den Kolben in der
dargestellten i Weise wird eine starke Verdichtung des eingeschlossenen Gasgemisches
gewährleistet. Die Verdichtung dauert an, bis der volle Teller des Kolbens den Schlitz
12 abdeckt.
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' Während dieses Kompressionshubes des Kolbens im Zylinder i hat sich
der Kolben im Zylinder :2 aus der dargestellten Stellung zunächst bis in seine oberste
Endlage und dann wieder ein wenig aus dieser Endlage zurück-' bewegt.
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Die Füllung des Zylinders :2 mit verdichtetem Gasgemisch ist jetzt
beendet. Der Zylinder i hat während dieser Verdichtung seinen Explosionshub. Es
befinden sich also oberhalb des Kolbens die explodierten, noch brennenden Gase.
Sobald demnach der Kolben in diesem Zylinder nach Vollendung der Verdichtung der
in dem Zylinder eingeschlossenen Gase und Überführung derselben in den Zylinder
:2 sich so weit abwärts bewegt hat, daß der Schlitz 12 über den Kolben kommt, also
etwa in die Stellung, in der der Kolben des Zylinders 4 in der Zeichnung dargestellt
ist, können die brennenden Gase durch den Schlitz 12 in die Leitung 21 und den Zylinder
2 überströmen. Sie bewirken, da sie noch ziemlich hoch gespannt sind, die weitere
Verdichtung und Zündung, so daß jetzt für den Zylinder 2 der Explosionshub beginnt.
Dieser Kolben hatte inzwischen, nämlich als er sich in seiner obersten Endlage befand,
in der gleichen Weise, wie vorher für den Zylinder i beschrieben, aus' der Leitung
13 frische Mischung entnommen, drückt diese jetzt während seines Explosionshubes
in den Zylinder 3 und bewirkt gegen Ende der Expansion der brennenden Gase die Zündung
in dem Zylinder 3 usw., so daß also im Kreislauf durch den jeweils vorhergehenden
-Kolben zunächst die Kompression des Gasgemisches für den nächsten Zylinder vorgenommen
und nach vollendeter Kompression dieses Gasgemisch durch die brennenden Gase entzündet
wird.
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In der Zeichnung ist der Augenblick dargestellt,
in
welchem im Zylinder i die Explosion beginnt. Der Kolben im Zylinder 4 hat also gerade
den Schlitz 12 freigegeben und die brennenden Gase sind durch diesen Schlitz und
die sich daran anschließende Leitung 2i in den Zylinder i übergeströmt. Bewegt sich
jetzt der Kolben in dem Zylinder ¢ noch weiter abwärts, so gibt er schließlich am
Ende seines Hubes die öffnung 14 frei, so daß der Rest der noch in dem Zylinder
4 befindlichen verbrannten Gase durch die Leitung 14 in den Auspuff entweichen kann..
Es verbleiben im Zylinder 4 nur noch die verbrannten Gase von atmosphärischer Spannung,
die beim Rückgang des Kolbens verdichtet werden und gewissermaßen zur Vorwärmung
des neu eintretenden Brennstoffes dienen. Da die Verdichtungsarbeit dieser Gase
bei dem nächsten Expansionshub wieder nutzbar wird, tritt ein Arbeitsverlust hierdurch
nicht ein.
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Durch die gezeigte Anordnung ist es möglich, erstens eine Füllung
zu erhalten, welche etwa dem vollen Inhalt eines Zylinders entspricht, also wie
sie etwa bei Viertaktmaschinen angewendet wird; zweitens besitzt die Maschine keinerlei
Ventile, so daß auch nach dieser Richtung hin eine Sicherheit in der Arbeitsweise
gewährleistet ist. Die erste Zündung kann in beliebiger Weise erfolgen.
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Zwecks Umschaltung von der einen Drehrichtung auf die entgegengesetzte
sind nun die Achsen i9 (Abb. 2 und 3) mit Kurbeln 23 versehen, die durch einen gemeinschaftlichen
Hebel 24 gedreht werden können, z. B. durch ein kurbelschleifenartig wirkendes Kreuz
25. Man kann durch den Hebel 24 demnach gleichzeitig sämtliche Hohlkegel 17 so umdrehen,
(laß ihre Öffnung 2o, die mit der Leitung 21 bündig lag, den Raum hinter dem Ventil
16 mit der Leitung 2id verbindet. Die Folge ist, daß das verdichtete Gasgemisch
und die Zündgase aus dem Zylinder i nicht mehr nach dem Zylinder 2, sondern nach
dem Zylinder 4 überströmen, also die Drehrichtung des Motors umgekehrt wird. Diese
Umkehrung der Drehrichtung kann jederzeit erfolgen. Es ist sogar möglich, während
des Betriebes eine Umschaltung vorzunehmen, es bleibt dann nur im Augenblick,des
Umschaltens'ein Zylinder einmal wirkungslos. Nimmt man z. B. den in Abb. i dargestellten
Zeitpunkt der Bewegung als Augenblick der Umschaltung an, so würde infolge der Umschaltung
des Hohlkegels 17 des Zylinders-4 das brennende Gasgemisch, das zur Zündung der
komprimierten.Gase im Zylinder i dienen sollte, nicht nach diesem Zylinder, sondern
nach dem Zylinder 3 geführt werden Im Zylinder i würde infolgedessen nicht gezündet
werden und er würde leer laufen. Aber auch im Zylinder 3 würde keine Explosion stattfinden,
da dieser ja gerade kurz vor Beginn seiner Auspuffperiode sich befindet. Es würden
aber die brennenden Gase durch diesen Zylinder hindurch und durch den Schlitz 12
im Zylinder 3 und die daran anschließende Leitung 21d in den Zylinder 2 überströmen
und den in diesem Zylinder schon befindlichen Brennstoff entzünden, so daß hier
eine Explosion eintritt, die die Rückwärtsdrehung des Motors einleitet. Alsdann
arbeitet der Motor in der vorher beschriebenen Weise weiter.
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Natürlich ist man weder in der Zahl der Zylinder noch in ihrer Anordnung
bei Anwendung der Erfindung beschränkt, man könnte also auch die Zylinder nebeneinander
anordnen, nur gibt das dargestellte Beispiel die bequemste Möglichkeit für die Führung
der Leitungen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist für die Einströmung der komprimierten
Gase und der Zündgase in den Zylinder die gleiche Leitung benutzt, man kann aber
natürlich die Anordnung auch so treffen, daß getrennte Leitungen benutzt werden.