DE459789C

DE459789C - Four-stroke carburetor engine with four or more working cylinders closed on both sides and working as compressors on one side

Info

Publication number: DE459789C
Application number: DEL58720D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1923-09-25
Filing date: 1923-09-25
Publication date: 1928-05-12
Also published as: GB222493A

Description

Viertaktvergasermotor-mit vier oder mehr an beiden Seiten geschlossenen und an einer Seite als Kompressoren arbeitenden Arbeitszylindern. Die Erfindung betrifft einen Viertaktvergaserrnotor mit vier oder mehreren an den unteren Seiten geschlossenen und auf diesen Seiten als Kompressoren arbeitenden Arbeitszylindern und mit als zweite Kompressorkolben wirkenden Kreuzköpfen. Der Erfindung gemäß werden die Kompressorladungen sowohl der Arbeitszylinder als auch der Kreuzkopfzylinder einer gemeinsamen zu den Arbeitszylindereinlaßventilen führenden Leitung zugeführt, so daß z. B. bei Vierzylindermotoren für jeden Arbeitshub vier Kompressorladungen zur Verfügung stehen.Four-stroke carburetor engine - with four or more closed on both sides and working cylinders working as compressors on one side. The invention relates to a four-stroke carburetor engine with four or more on the lower sides closed working cylinders working as compressors on these sides and with cross heads acting as second compressor pistons. According to the invention the compressor loads both the working cylinder and the crosshead cylinder fed to a common line leading to the working cylinder inlet valves, so that z. B. in four-cylinder engines four compressor charges for each working stroke be available.

Bekannt ist es, Vergasermotoren als Kompressormotoren auszubilden, indem die Zylinder beiderseits .geschlossen werden und der untere Teil des Zylinders als Kompressor dient. Bei derartigen in Viertakt arbeitenden Motoren stehen für ,jede Arbeitszylinderfüllung zwei Kompr essorfüllungen zur Verfügung. Dies bedeutet bei Berücksichtigung der Verluste eine Überladung oder Vorverdichtung von igo % des Arbeitszylindervolumens. Die Erfindung soll für Spezialzwecke dienen, z. B. für Höhenflugmotoren oder überhaupt für Motoren, die eine bedeutende Überladung oder eine erhebliche Verdichtung des zugeführten Luftvolumens erfordern. Der Erfindungszweck wird mit einfachsten Mitteln und mit nur geringer Erhöhung des Motorgewichts erzielt. Wenn das Volumen der Rohrleitungen genügend klein gehalten wird und je zwei der Arbeitskolben mit zugehörigem Kompressorkolben zu den beiden neuen Arbeitskolben gegenläufig arbeiten, gelangen die Druckspitzen der Ladungen unabhängig von einer etwaigen Änderung der Drehzahl oder Überladung im richtigen Zeitpunkt zum Arbeitszylindereinlaßventil, besonders wenn noch der Öffnungs- oder Abschlußzeitpunkt für das Einlaßventil des Arbeitsraumes regelbar gemacht wird, beispielsweise durch Nockenverstellung, so daß die Öffnungszeit dieses Einlaßventiles den geringen Änderungen der Druckkurve in den Verbindungsleitungen angepaZit werden kann. Die Überladung kann durch geeignete Mittel geregelt werden, durch Umlaufregulierung oder z. B. auch dadurch, daß durch geeignete Schaltung der zum Kreuzkopfkolben gehörenden Ventile Leerlauf dieses Zylinders bewirkt wird.It is known to train carburetor engines as compressor engines, by closing the cylinders on both sides and the lower part of the cylinder serves as a compressor. In such four-stroke engines are available for , two compressor charges are available for each cylinder charge. this means if the losses are taken into account, an overload or pre-compression of igo% of the working cylinder volume. The invention is intended to be used for special purposes, e.g. B. for high-altitude engines or in general for engines that have a significant overload or require a significant compression of the supplied volume of air. The purpose of the invention is achieved with the simplest means and with only a slight increase in the engine weight. If the volume of the pipelines is kept small enough and two of each Working piston with associated compressor piston for the two new working pistons work in opposite directions, the pressure peaks of the charges arrive independently of one any change in speed or overload at the right time to the working cylinder inlet valve, especially if the opening or closing time for the inlet valve of the Working space is made controllable, for example by cam adjustment, so that the opening time of this inlet valve the slight changes in the pressure curve can be adapted in the connecting lines. The overload can be caused by suitable Means are regulated by circulation regulation or z. B. also by the fact that suitable switching of the valves belonging to the cross-head piston idling of this cylinder is effected.

Auf der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt.The drawing shows, for example, an embodiment of the subject matter of the invention shown.

Abb. i zeigt schematisch einen .entsprechend ausgebildeten Motor im Längsschnitt.Fig. I shows schematically a. Correspondingly designed engine in Longitudinal section.

Abb. z zeigt schematisch die Luftführungsleitungen bei einem Vierzylindermotor.Fig. Z shows schematically the air ducts in a four-cylinder engine.

Der Zylindern ist beiderseits geschlossen. Die eine Seite i ist als Arbeitszylinder, die andere Seite- a als Kompressorzylinder ausgebildet. Sowohl Arbeitszylinder als auch Kompressorzylinder sind mit den üblichen Ventilen ausgestattet. Beim Kompressorzylinder ist b das Saugventil, c das Druckventil.The cylinder is closed on both sides. One side i is as Working cylinder, the other side a designed as a compressor cylinder. As well as Working cylinder as well Compressor cylinders are with the usual Valves. In the compressor cylinder, b is the suction valve, c is the pressure valve.

An den Zylinder a schließt sich die zu einem Zylinder ausgebildete Kreuzkopfführung d an, in welcher der zu einem Kolben ausgebildete Kreuzkopf e dicht geführt ist. Der Kreuzkopf e ist mit dem Arbeitskolben f durch die Kolbenstange g verbunden. An den Kreuzkopf e ist die Pleuelstange h angelenkt, welche auf die Kurbelwelle! einwirkt. Die zylindrische Kreuzkopfführung d ist gleichfalls bei h mit einem Saugventil und bei m mit einem Druckventil ausgestattet. Der Raum 3 über dem kolbenförmigen Kreuzkopfe wirkt gleichfalls als Kompressor. Die komprimierte Luft aus den Räumen a und 3 gelangt in eine gemeinsame Leitungn.The cylinder formed into a cylinder connects to the cylinder a Cross head guide d, in which the cross head e, which is designed as a piston, is sealed is led. The cross head e is with the working piston f through the piston rod g connected. The connecting rod h is hinged to the cross head e, which on the Crankshaft! acts. The cylindrical crosshead guide d is also at h equipped with a suction valve and at m with a pressure valve. The room 3 above the piston-shaped cross head also acts as a compressor. The compressed Air from rooms a and 3 enters common lines.

Wie Abb. z erkennen läßt, sind die Leitungen n der verschiedenen Zylinder zu einer gemeinsamen Leitungo geführt, an welche mittels der Zweigleitungenp die Arbeitszylindereinlaßventile angeschlossen sind. Von den Kolben des Vierzylindermotors arbeiten je zwei gleichläufig und gegenläufig zu den beiden anderen Kolben, so daß also, wenn zwei Kolben sich nach abwärts bewegen, die beiden anderen Kolben nach aufwärts bewegt werden.As Fig. Z shows, the lines n are the different cylinders led to a common line, to which by means of the branch linesp the Working cylinder inlet valves are connected. From the pistons of the four-cylinder engine work two in the same direction and in opposite directions to the other two pistons, so that so if two pistons are moving downward, the other two pistons are moving downward be moved upwards.

Beim Viertakt stehen also immer vier auf Kompression wirkende Kompressorräume zur Füllung eines Arbeitsraumes der Zylinder zur Verfügung, z. B. für den Arbeitsraum des Zylinders I der zugehörige Arbeitszylinderkompressor, der Arbeitszylinderkompressor des Zylinders III (mit gleicher Kolbenstellung) und die Kreuzkopfkompressoren II und IV (mit entgegengesetzter Kolbenstellung). Falls der Durchmesser des Kreuzkopfzylinders gleich dem Durchmesser des Arbeitszylinders ist, steht also mit Berücksichtigung der Verluste eine Überladung von etwa 350^% zur Verfügung. je nach Bedarf kann der Durchmesser des Kreuzkopfzylinders größer oder kleiner gemacht werden als der Durchmesser des Arbeitszylinders. Die Verbindungsleitungen n, o und p werden, um eine möglichst schnelle Druckübertragung von den Kompressoren zum Arbeitszylinder zu gewährleisten und damit eine rechtzeitige Ankunft der Druckspitze an den Arbeitszylindereinlaßventilen und zu diesem Zweck eine große Gasgeschwindigkeit zu .erreichen, möglichst kurz und eng gehalten. Theoretische Erwägungen haben ergeben, daß bei Wahl des kürzesten Weges für die Rohrleitungen diesen vorteilhaft bei großen Motoren ein Durchmesser von 1/4 der Zylinderbohrung, bei mittleren Motoren von 1/3 der Zylinderbohrung und bei kleineren Motoren von 1/2 der Zylinderbohrung zu geben ist, während ein Regelbereich für den Zylindereinlaßventilnocken von 2o° ausreicht.In the four-stroke cycle, there are always four compression chambers available for filling a working chamber of the cylinder, e.g. B. for the working space of cylinder I the associated working cylinder compressor, the working cylinder compressor of cylinder III (with the same piston position) and the crosshead compressors II and IV (with opposite piston position). If the diameter of the crosshead cylinder is equal to the diameter of the working cylinder, an overload of about 350 ^% is available, taking into account the losses. The diameter of the crosshead cylinder can be made larger or smaller than the diameter of the working cylinder as required. The connecting lines n, o and p are kept as short and narrow as possible in order to ensure the fastest possible pressure transfer from the compressors to the working cylinder and thus a timely arrival of the pressure peak at the working cylinder inlet valves and, for this purpose, a high gas velocity. Theoretical considerations have shown that when choosing the shortest route for the pipelines, it is advantageous to give it a diameter of 1/4 of the cylinder bore for large engines, 1/3 of the cylinder bore for medium-sized engines and 1/2 of the cylinder bore for smaller engines , while a control range for the cylinder inlet valve cam of 20 ° is sufficient.

Die Kompressorarbeit erzeugt in der überströmleitung sich fortpflanzende Druckwellen, die sogenannten Druckkurven. Diese Druckwellen haben, wenn für die Syeisung des Arbeitsraumes ein einzigeer Kompressor benutzt wird, etwa die Form einer Sinuskurve, die sich vom Kompressordruckventil bis zum Arbeitsraumeinlaßventil fortpflanzen, wenn in die Gberströmleitung ein Behälter nicht eingeschaltet ist @ und überhaupt für gleichmäßige, nicht zu große Querschnitte gesorgt ist. Speisen mehrere Kompressoren gemeinsam einen Arbeitsraum, so überdecken sich die Druckwellen in der Sammelleitung; es entsteht dann eine von der Sinuskurve abweichende aber gleichfalls regelmäßig ausgebildete Kurve. Die Spitze dieser Welle gelangt in regelmäßigen Zeitabschnitten zu dem Arb:eitsraumeinlaßventil. Wesentlich ist nun, daß dieses Einlaßventil gerade zu diesen Zeitpunkten geöffnet ist.The compressor work generates propagating energy in the overflow line Pressure waves, the so-called pressure curves. These pressure waves have when for that Syeisung the work area a single compressor is used, approximately the shape a sine curve that extends from the compressor pressure valve to the working chamber inlet valve propagate if a container is not switched on in the Gberströmleitung @ and even, not too large cross-sections are generally provided. Food If several compressors share a working space, the pressure waves overlap in the manifold; but then a deviating from the sine curve arises also regularly formed curve. The top of this wave arrives in regular Periods of time to the work room inlet valve. It is now essential that this Inlet valve is open just at these times.

Bei Änderung der Motorgeschwindigkeit oder der Verdichtung bleibt bei einer Wahl der oben angegebenen Verhältnisse für die Überströmleitung und- den Regelbereich des Arbeitsraumeinlaßventiles die Druckspitze im Regelungsbereich, d. h. die Ladedruck- oder Ladegeschwindigkeitskurve im Rohr ändert sich dann nur derart, daß die Druckspitze zu einer Zeit bei dem Arbeitszylindereinlaßventil anlangt, zu welcher das Einlaßventil öffnet, wobei der Öffnungszeitpunkt durch Verstellung des . Nockens dem Zeitpunkt des Eintreffens der Druckspitze angepaßt wird.When changing the engine speed or the compression remains with a choice of the ratios given above for the overflow line and the Control range of the working chamber inlet valve the pressure peak in the control range, d. H. the charge pressure or charge speed curve in the pipe then only changes such that the pressure peak arrives at the working cylinder inlet valve at a time, at which the inlet valve opens, the opening time by adjustment of . Cam is adapted to the point in time when the pressure peak occurs.

Die Einstellung des Nackens zum Zwecke der Regelung kann entweder so erfolgen, daß das Ventil früher öffnet als bei normaler Einstellung oder später abschließt. Dabei kann die gesamte Öffnungsdauer gleich bleiben oder verlängert werden.Adjusting the neck for regulation purposes can be either be done in such a way that the valve opens earlier than with the normal setting or later concludes. The entire opening period can either remain the same or be extended will.

Falls die Kolben nicht zu je zwei gegenläufig arbeiten, müßte das Volumen der Luftleitungen größer gemacht werden. Unter Beibehaltung der übrigen Vorteile würde dann der Nachteil entstehen, daß bei Druck- oder Geschwindigkeitsschwankungen die Druckspitze der Druddkurve das Arbeitszylindereinlaßventil zu verschiedenen Zeiten erreichen würde. Daraus würden Füllungsverluste in den Arbeitszylindern und demgemäß Ansammlungen der Ladungen in der Verbindungsleitung folgen.If the pistons do not work in opposite directions in pairs, that would have to be Volume of the air ducts can be made larger. While maintaining the rest Advantages would then arise the disadvantage that with pressure or speed fluctuations the pressure peak of the Drudd curve the working cylinder inlet valve to different Times would reach. This would lead to filling losses in the working cylinders and accordingly accumulations of charges in the connecting line follow.

Auch die Kreuzkopfkompressorzylinder werden mit Umläufen ausgestattet, um die Regelung zu erleichtern.The crosshead compressor cylinders are also equipped with circulations, to facilitate the regulation.

Claims

PATENTANSPP1, ÜCFIL '': i. Four-stroke carburetor engine with four or more closed on both sides, on one side as compressors working cylinders and with cross heads designed as second compressor pistons, characterized in that the compressor charges both the working cylinder compressor side as well as d-s crosshead piston cylinder a common to the working inlet valves leading line are supplied, and that preferably two pistons of two Cylinders with associated compressor pistons in the same direction and to the pistons of the two other cylinders are in opposite directions, so for four-cylinder engines for every working stroke four compressor charges are available.

2. Motor according to claim i, characterized characterized in that the volume of the compressor working space connecting line to to the lower limit given by the friction conditions is kept small and the opening times of the working chamber inlet valves can be regulated for the purpose of adaptation the time in which the pressure peak of the wave reaches the inlet valve.

3. Motor according to claim i, characterized in that the diameter of the connecting lines between compressors and working space for large engines not more than 1/4 of the working cylinder bore, with medium-sized engines not more than 1/3 of the working cylinder bore and with small ones Motors not over 1/2 of the cylinder bore is selected with a control range for the cams of the working cylinder inlet valves of about 20 °.