DE397839C

DE397839C - Explosion engine with stepped piston

Info

Publication number: DE397839C
Application number: DEG56049D
Authority: DE
Original assignee: EUGENE GABRIEL GENDREAU
Current assignee: EUGENE GABRIEL GENDREAU
Publication date: 1924-06-30

Description

Explosionsmotor mit Stufenkolben. Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einer Ausführungsform dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Längsschnitt des Motors nach Linie K-L der Abb. 3, Abb. 2 einen Querschnitt durch den Steuerungszylinder, Abb. 3 einen Querschnitt durch den Arbeitszylinder und durch den Kolbenschieber nach Linie P-e der Abb. i ; die Abb. 4 und 5 sind Längsschnitte, die die Arbeitsweise des Motors verdeutlichen.Explosion engine with stepped piston. The subject of the invention is in the drawing shown in one embodiment. Fig. I shows a longitudinal section of the motor according to line K-L of Fig. 3, Fig. 2 a cross section through the control cylinder, Fig. 3 shows a cross section through the working cylinder and through the piston valve according to line P-e of Fig. i; Figs. 4 and 5 are longitudinal sections showing the operation of the engine.

Der Motor besteht aus einem kleineren Zylinder A und aus einem größeren Zylinder Al. Neben diesen beiden Zylindern ist ein Steuerungszylinder AZ angeordnet. In den Zylindern A und Al arbeitet der Stufenkolhen P, P1, dessen ringförmiger Querschnitt die Arbeitsfläche bildet. Der Zylinder Al ist nach unten offen.The engine consists of a smaller cylinder A and a larger one Cylinder Al. A control cylinder AZ is arranged next to these two cylinders. The stepped piston P, P1, its annular cross-section, works in the cylinders A and A1 forms the work surface. The cylinder A1 is open at the bottom.

In dem Zylinder Aa, dessen oberes Ende mit dem Vergaser und dessen unteres Ende mit dem Auslaß d verbunden ist, arbeitet ein Kolbenschieber, dessen beide Köpfe p und p, oben und unten eine Kammer C nach außen abschließen. Die Öffnungen 0 und 01 dieser Kammer kommen abwechselnd mit den Kanälen c und cl zur Deckung, die zu den Zylindern A bzw. Al führen.In the cylinder Aa, the upper end of which is connected to the carburetor and the lower end of which is connected to the outlet d, a piston valve operates, the two heads p and p of which, above and below, close off a chamber C to the outside. The openings 0 and 01 of this chamber come alternately with the channels c and cl to cover, which lead to the cylinders A and A1, respectively.

Die Kammer C besitzt ferner eine längliche Öffnung 1, die die Verbindung mit dem Zünder Z herstellt, wenn sie mit dem Kanal h in der Wandung des Steuerungszylinders AZ zur Deckung kommt.The chamber C also has an elongated opening 1, which the connection with the igniter Z when it is connected to the channel h in the wall of the control cylinder AZ comes to cover.

Der Kolben P, P1 überträgt seine Bewegung durch die Kolbenstange B auf die Kurbelwelle, die durch Vermittlung der Stange b des Kreuzkopfes s und der Stange t den Kolbenschieber, p1 steuert.The piston P, P1 transmits its movement through the piston rod B. on the crankshaft, which by means of the rod b of the cross head s and the Rod t controls the piston valve, p1.

Die Abb. 4 und 5 zeigen die gegenseitige Stellung des Kolbens P, P1 und des Kolbenschiebers P, p, In beiden Abbildungen ist der Kolben P, P1 in seiner Mittellage gezeichnet, während der Kolbenschieber in seinen Endstellungen dargestellt ist. Der kleine Kolben P wirkt als Kolben der Ladepumpe und fördert das frische Gemisch in die Explosionskammer C. Der Kolben P1 ist der Arbeitskolben. Der Kolbenhub ist in den Abb. 4 und 5 mit a-d bezeichnet. Der Raum F und die Kanäle cl bilden den Kompressionsraum des Zylinders Al, in welchem die zurückgebliebenen Gase, die auch mit Luft gemischt sein können, komprimiert werden.Figs. 4 and 5 show the mutual position of the piston P, P1 and of the piston valve P, p, In both figures the piston P, P1 is in its Central position drawn while the piston valve is shown in its end positions is. The small piston P acts as a piston of the charge pump and promotes the fresh Mixture in the explosion chamber C. The piston P1 is the working piston. The piston stroke is designated in Figs. 4 and 5 with a-d. The space F and the channels form cl the compression space of the cylinder Al, in which the remaining gases, the can also be mixed with air, be compressed.

Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende `'Fenn der Kolben P1 in seinem oberen Totpunkt sich befindet, nachdem er die zurückgebliebenen Gase im Raum F komprimiert hat, gibt der untere Kanal o1 des Kolbenschiebers, der sich in der Mitte seines Aufwärtshubes (Abb. i) befindet, die Öffnungen C, frei. Das Gemisch strömt aus der Kammer C durch die Öffnungen 0l, Cl in die im Raum F zurückgebliebenen Gase, deren Temperatur und Druck nach Maßgabe des Verhältnisses ihres Volumens zum Volumen des frischen Gemisches bei dieser Verdichtung erhöht wird, aber unterhalb der in der Kammer C herrschenden Temperatur bleibt, weil die etwa im Verhältnis 6oProzent im Zylinderraum Fzurückgebliebenen Gase sich mit der etwa 4o Prozent betragenden neuen Ladung vermischen. Es findet hier aho ein Abfall der Temperatur der aus der Kammer C in den Zylinderraum F 'strömenden Gase statt. Nach dieser Mischung und nach dem durch sie hervorgerufenen Temperaturabfall wird die Explosion eingeleitet.The operation of the machine is as follows: '' When the piston P1 is at its top dead center, after having compressed the remaining gases in space F, the lower channel o1 of the piston valve, which is in the middle of its upward stroke (Fig. I) is located, the openings C , free. The mixture flows out of the chamber C through the openings Ol, Cl into the gases remaining in the space F, the temperature and pressure of which are increased in accordance with the ratio of their volume to the volume of the fresh mixture during this compression, but below those prevailing in the chamber C. The temperature remains because the gases remaining in the cylinder space F in a ratio of around 6 percent are mixed with the new charge, which is roughly 40 percent. Ah, there is a drop in the temperature of the gases flowing out of the chamber C into the cylinder space F '. After this mixture and after the temperature drop caused by it, the explosion is initiated.

Die Temperatur und der Druck der ganzen Gasmasse sind so berechnet, daß der Druck der Gase nach der Expansion, die während des Weges von a nach c erfolgt (vgl. in Abb.4), dem Atmosphärendruck gleich wird. Von c an tritt im Zylinder A1 ein Unterdruck ein, der bis zum unteren Totpunkt des Kolbens P1 zunimmt, auf dessen vorderer Seite ein atmosphärischer Gegendruck auftritt, der von c nach d ebenfalls zunimmt. Dieser Druck hebt die Trägheitswirkungen der bewegten Teile am EndedesArbeitshubes des KolbensP nahezuauf.The temperature and pressure of the entire gas mass are calculated as that the pressure of the gases after the expansion that takes place on the way from a to c (see Fig. 4), becomes equal to atmospheric pressure. From c comes on a negative pressure in cylinder A1, which increases to the bottom dead center of piston P1, on the front side of which there is an atmospheric counterpressure that goes from c to d also increases. This pressure removes the inertia effects of the moving parts at the end of the working stroke of the piston P almost to.

Während des Arbeitshubes des Kolbens P, P1 von a nach d hat der Kolbenschieber einen halben Hub nach unten (Abb. 4) und dann einen halben Aufwärtshub (Abb. 5) ausgeführt, worauf er die Öffnungen Cl schließt. Die Explosionskammer C war also mit dem Zylinder A1 während des ganzen Hubes des Kolbens P1 von a nach d in Verbindung, so daß die Gase in der Kammer an der im Zylinder A1 erzeugten Senkung der Temperatur teilgenommen haben.During the working stroke of the piston P, P1 from a to d , the piston valve performed half a downward stroke (Fig. 4) and then half an upward stroke (Fig. 5), whereupon it closes the openings Cl. The explosion chamber C was thus in communication with the cylinder A1 during the entire stroke of the piston P1 from a to d , so that the gases in the chamber participated in the lowering of the temperature produced in the cylinder A1.

In dem Augenblicke, wo der Kolben P, P1 in d (Abb. 5) seinen Rückgang beginnt, übt der Atmosphärendruck auf die äußere Fläche des Kolbens P infolge des im Zylinder Al herrschenden Unterdruckes eine treibende Kraft aus,, die auf dem Wege des Kolbens P, P, von d-c abnimmt. Ist nun durch die auf diesem Wege stattfindende Kompression der entspannten Gase im Zylinder A1 der Atmosphärendruck wieder erreicht, so wird der auf die äußere Fläche des Kolbens P1 ausgeübte Druck im Punkte c (Abb. 5) aufgehoben. Während des Weges des Kolbens P, P1 von d nach c hat der im Aufwärtshub befindliche Kolbenschieber P1 die Öffnungen cl geschlossen gehalten, und er gibt sie erst frei, wenn der Kolben P, P1 im Punkte c angekommen ist, wodurch der Zylinder Al mit dem Auslaß verbunden wird. Der ohne Druck stattfindende Austritt der Gase geht ohne Geräusch vor sich und seine Dauer fällt zusammen mit dem Ende des Aufwärtshubes des Kolbenschiebers P, p und einem Teil seines Abwärtshubes, bis der untere Kopf P1 des Kolbenschiebers die Öffnungen Cl geschlossen hat. In diesem Augenblicke ist der Kolben P, P1 in b angekommen und beginnt die im Zylinder Al zurückgebliebenen Gase zu komprimieren. Diese Kompression dauert während des Überganges des Schieberkopfes P1 über die Öffnungen Cl und während des Weges von b bis a (Abb. 5) des Kolbens P, P1 an. In diesem Augenblicke ist der niedergehende Kolbenschieber dabei, seine unteren Öffnungen cl mit den Kanälen zu verbinden und die Verbindung zwischen der Kammer F und der Kammer C freizugeben. Der Kolben P, Pl beginnt einen neuen Arbeitshub. Die Zeitdauer, während welcher der Kopf des Kolbenschiebers die Öffnungen Cl überdeckt, ist bei seinem Aufwärtsgang ebenso groß wie bei seinem Abwärtsgang. Die Abstände a-b und c-d sind gleich groß.At the moment when the piston P, P1 begins its decline in d (Fig. 5), the atmospheric pressure exerts a driving force on the outer surface of the piston P as a result of the negative pressure prevailing in the cylinder A1, which acts on the path of the piston P, P, decreases from dc. If atmospheric pressure is reached again due to the compression of the relaxed gases in cylinder A1 in this way, the pressure exerted on the outer surface of piston P1 is canceled at point c (Fig. 5). During the path of the piston P, P1 from d to c, the piston slide P1, which is in the upstroke, has kept the openings cl closed, and it only releases them when the piston P, P1 has reached point c, whereby the cylinder A1 with the Outlet is connected. The discharge of the gases, taking place without pressure, proceeds without noise and its duration coincides with the end of the upward stroke of the piston valve P, p and part of its downward stroke until the lower head P1 of the piston valve has closed the openings Cl. At this moment the piston P, P1 has arrived at b and begins to compress the gases remaining in the cylinder A1. This compression continues during the transition of the slide head P1 over the openings Cl and during the path from b to a (Fig. 5) of the piston P, P1. At this moment, the descending piston valve is in the process of connecting its lower openings cl with the channels and opening the connection between chamber F and chamber C. The piston P, Pl begins a new working stroke. The period of time during which the head of the piston valve covers the openings Cl is just as great in its upward gear as in its downward gear. The distances ab and cd are the same.

Der Kolben P, P1 beginnt seinen Saughub, wenn der obere Kopf des Kolbenschiebers bei seinem Abwärtsgang die Öffnungen C freigegeben hat (vgl. Abb. 4), um die neue Ladung in den Zylinder A eintreten zu lassen. Vor diesem Zeitpunkt hält der Kopf p des Kolbenschiebers diese Öffnungen c geschlossen, bis der Kolben P einen Weg zurückgelegt hat, der notwendig ist, um die verdichteten Gemischteile, die während des vorhergehenden Hubes des Kolbens P, P1 in den toten Räumen über diesem und in den in die Öffnungen c mündenden Kanälen komprimiert worden sind, auf den Atmosphärendruck zu entspannen. Die Dauer des Ansaugens des Kolbens P, P1 wird daher auf die Zeit beschränkt, wo der niedergehende Kolbenkopf p die Öffnungen C freigibt, bis zu dem Augenblicke, wo der aufwärtsgehende Kolbenschieber diese Öffnungen wieder schließt. Der nutzbare Saughub entspricht daher dem Abstand q-v.The piston P, P1 begins its suction stroke when the upper head of the piston valve has released the openings C during its descent (see Fig. 4) to the new Allow charge to enter cylinder A. Before this point, the head stops p of the piston valve these openings c closed until the piston P makes a way has covered, which is necessary to the compressed parts of the mixture, which during of the previous stroke of the piston P, P1 in the dead spaces above this and in the channels opening into the openings c have been compressed to atmospheric pressure to relax. The duration of the suction of the piston P, P1 is therefore based on time limited where the descending piston head p exposes the openings C, up to the Moments when the upward moving piston valve closes these openings again. The usable suction stroke therefore corresponds to the distance q-v.

Wenn der Kolben P, P1 seinen Aufwärtsgang beginnt, komprimiert er während seines ganzen Hubes das Gemisch in der Kammer C, die während dieser Zeit mit dem Zylinder A verbünden ist.When the piston P, P1 begins its upward gear, it compresses during its entire stroke the mixture in chamber C, which during this time is connected to the cylinder A.

Die Kammer C ist also, während der Kolben das Gemisch im Zylinder A und in der Kammer C verdichtet, von dem Zylinder Al vollkommen getrennt. Dagegen ist während des Arbeitshubes des Kolbens diese Kammer vom Zylinder A vollkommen getrennt.The chamber C is so, while the piston is the mixture in the cylinder A and compressed in the chamber C, completely separated from the cylinder Al. Against it this chamber of cylinder A is complete during the working stroke of the piston separated.

Claims

PATENT CLAIM: Explosion engine with stepped piston and explosion chamber arranged in the controlling piston slide, characterized in that the mixture in the chamber (C) is compressed separately from the gases remaining in the working cylinder, whereupon the cylinder space and the slide chamber are connected and the approximately 60 percent has been mixed The amount of gases remaining in the cylinder space and the approximately 40 percent charge in the slide chamber initiate the explosion of the mixture and then the expansion is driven to below atmospheric pressure.