DE482893C - Dreizylindrige Zweitaktbrennkraftmaschine mit steuernden Kolben und gemeinsamem Verbrennungsraum - Google Patents

Dreizylindrige Zweitaktbrennkraftmaschine mit steuernden Kolben und gemeinsamem Verbrennungsraum

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DE482893C
DE482893C DER71536D DER0071536D DE482893C DE 482893 C DE482893 C DE 482893C DE R71536 D DER71536 D DE R71536D DE R0071536 D DER0071536 D DE R0071536D DE 482893 C DE482893 C DE 482893C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2720/00Engines with liquid fuel
    • F02B2720/13Two stroke engines with ignition device
    • F02B2720/131Two stroke engines with ignition device with measures for removing exhaust gases from the cylinder

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

  • Dreizylindrige Zweitaktbrennkraftmaschine mit steuernden Kolben und gemeinsamem Verbrennungsraum Die Erfindung bezieht sich auf eine dreizylindrige Zweitaktverpuffungskraftmaschine mit steuernden Kolben und gemeinsamem Verbrennungsraum und besteht im Wesen darin, daß der eine Zylinder die Auspuffschlitze, der zweite die Spülluftschlitze und der dritte die Gemischeinlaßschlitze enthält und daß die Zylinder, deren Pleuelstangen sich in parallelen Ebenen bewegen, derart zueinander versetzt sind, daß zuerst die Auspuffschlitze, dann die Spülluftschlitze und zuletzt die Gemischeinlaßschlitze von den Kolben freigelegt werden und diese noch offen bleiben, wenn die anderen wieder geschlossen sind.
  • Es ist bereits bekannt, in zwei nebeneinanderliegenden Zylindern, die einen gemeinsamen Explosionsraum besitzen, zwei Kolben arbeiten zu lassen und die Zylinder gegeneinander zu versetzen, so daß die Kolben in ihrer unteren Lage in der Nähe des Totpunktes Gegenbewegungen ausführen, die zur Steuerung der Ein- und Auslaßkanäle herangezogen werden. Dabei wird ein günstiges Entladen und Laden der Arbeitszylinder dadurch erreicht, daß die Strömungsrichtungen immer die gleichen bleiben, so daß Wirbelbildungen vermieden werden und dadurch bessere Füllungsgrade und günstigere Wirkungsgrade der Maschine erzielbar sind. Diese bekannten Maschinen haben jedoch noch den Nachteil, daß beim Durchspülen mit Gas ein Großteil der Frischgase mit den Auspuffgasen abströmt, wodurch sich ein großer Brennstoffverbrauch und niedrigere Wirkungsgrade ergeben.
  • Es sind ferner dreizylindrige Zweitaktverpuffungskraftmaschinen mit gemeinsamem Verbrennungsraum bekannt, bei denen jeder Kolben sowohl die Gemischeinlaß- als auch die Auspuffschlitze seines Zylinders steuert. Bei diesen Dreizylindermaschinen werden die Kolben parallel geführt und steuern die Kanäle gleichzeitig, wogegen die Kolben gemäß der Erfindung zeitlich verschieden steuern; dadurch wird ein ökonomisches Arbeiten der Maschine bedingt.
  • Es sind auch Zweizylindermaschinen bekannt, bei denen in dem einen Zylinder der Auspuff und im anderen Zylinder die Spülung und Ladung bzw. Überladung durch den zugehörigen Kolben gesteuert werden.
  • Bei der Maschine nach der Erfindung werden jedoch Auspuff, Spülung und Füllung bzw. Überladung getrennt in je einem Zylinder von seinem Kolben gesteuert, so daß jede dieser Phasen unabhängig von der anderen aufs vorteilhafteste bestimmt werden kann. Zu diesem Zwecke werden die Zylinder gegeneinander versetzt angeordnet, d. h, es liegen die beiden äußeren Zylinder beiderseits der durch die Achse des mittleren Zylinders gehenden, zur Kurbelwellenachse senkrechten Ebene. Diese Versetzung wird dabei zweckmäßig so gewählt, daß bei gleichen Pleuelstangenlängen und bei Anlenkung dieser Stangen an einen gemeinsamen Kurbelzapfen die Kanäle derart gesteuert werden, daß zuerst der Auspuffkanal, der im ersten Zylinder angeordnet ist, geöffnet wird, sodann der Spülkanal, mit dem der zweite Zylinder versehen ist, wodurch die Spülluft mit den Abgasen bei noch offenem Auspuffkanal des ersten Zylinders abströmen kann, worauf erst dann der dritte Kolben den Gemischeinlaßkanal, den der dritte Zylinder besitzt, freigibt; kurz darauf werden im zweiten Zylinder der Spülkanal und im ersten Zylinder der Auspuffkanal durch die Kolben geschlossen, so daß durch den Einlaßkanal des dritten Zylinders noch Gas nachströmt und eine Überladung .der Zylinder erfolgt.
  • Es wurde vorausgesetzt, daß sich die Zylinder um die feststehende Welle drehen und die Pleuelstangen einen feststehenden Kurbelzapfen mit Lageraugen umgreifen, sowie es bei Fahr- und Flugzeugkraftmaschinen gebräuchlich ist. Die Zylinder liegen in verschiedenen Drehungsebenen und sind gegeneineinander versetzt, wobei diePleuelstangen gleiche Länge besitzen und sich in parallelen Ebenen bewegen. Es kann aber auch die Erfindung bei Maschinen mit feststehenden Zylindern und sich drehender Kurbelwelle in Anwendung gebracht werden.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Umrisse der gegeneinander versetzten Zylinder, von der Seite gesehen, sowie die Anordnung der Steuerkanäle, Abb. 2 die schematische Darstellung eines Querschnittes durch die Maschine in der Gegend der Kanäle, Abb. 3 den Hubkreis und Abb. ¢ das Steuerdiagramm.
  • Alle Phasen des Auspuffes sind strichpunktiert, der Spülung strichliert und der Füllung in vollen Linien dargestellt. Die Linie X-X in Abb. i und 3 bezeichnet die radial zur Kurbelachse liegende Längsachse des Mittelzylinders; die Linie Y-Y in Abb. 2 stellt die Längsachse der Kurbelwelle dar.
  • Die Lage der Kanäle gemäß Abb. i ist derait gewählt, daß sich. die Steuervorgänge so abspielen, wie sie im Diagramm gezeigt sind. In Abb. i sind die beiden Endlagen der Kolben in allen drei Zylindern ersichtlich gemacht. Oberhalb der untersten Kolbenstellungen sind die Kanäle in ihrer ganzen Breite dargestellt. Die drei gezeichneten untersten Kolbenlagen, die sich in der Zeichnung genau mit der Kanalkante decken, werden nicht, wie dargestellt, gleichzeitig, sondernnacheinandereingenommen. Am Hubkreis (Abb. 3) ist in Graden beispielsweise die Auspuff-, Spül- und Fülldauer in den einander überdeckenden Phasen dargestellt. Abb. q. zeigt diagrammartig das Übergreifen der Auspuff-, Spül- und Füllvorgänge. Die Strecke &-B entspricht einem Winkel von i2o°, das ist vom Beginn Auspuff bis Ende Füllung. Beispielsweise beträgt der Auspuff allein 25', Auspuff und Spülung gemeinsam bis Füllungsbeginn 2o°. Während weiterer' 4o Grade der Kreisbewegung erfolgen gleichzeitig Auspuff, Spülung und Füllung, so daß der Winkel von Füllungsbeginn bis Auspuffende 4o° beträgt. Der Winkel von Auspuffende bis Füllungsende beträgt 35°. Dort, wo die Diagramme der einzelnen Perioden einander überdecken, wo also die Flächen beiden Perioden gemeinsam sind, dort findet auch gleichzeitig der Vorgang statt, der jedem einzelnen Diagramm zukommt. Wo nur eine Fläche ohne Überdeckung durch eine andere erscheint, findet auch nur ein einziger Vorgang, z. B. bloß Füllung oder bloß Auspuff, statt. Die Füllung allein nach erfolgtem Auspuffe und Spülen erstreckt sich demnach, wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, über 25' der Kreisbewegung.
  • Aus Abb. 2 geht die gegenseitige Versetzung der Zylinder hervor. Man findet mit normalen Pleuelstangen, auf gemeinsamem Kurbelzapfen nebeneinander angeordnet, sein Auslangen und benötigt demgemäß keine gekröpften oder versetzten Pleuelstangen, sondern verwendet drei vollkommen gleiche Pleuelstangen und Kolben. Die drei Zylinder i, 2, 3 sind durch einen gemeinsamen Explosionsraum .¢ miteinander verbunden.
  • Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß man durch die Verwendung von drei Zylindern das Steuern der Auspuff-, Spül- und Gemischeinlaßkanäle in richtiger Reihenfolge erhält, weil man sie unabhängig voneinander einzeln steuern kann. Hierdurch wird ein günstiges Auswaschen der Zylinder mit Spülluft erzielt, und erst durch einen dritten Zylinder, der die Gemischeinlaßkanäle enthält, wird die Ladung herbeigeführt.
  • Aus dem den Gemischeintritt steuernden Zylinder werden die Restgase dadurch ausgespült, daß in dem danebenliegenden Spülzylinder infolge Durchstreichens der Spülluft eine saugende Wirkung eintritt, welche die Restgase aus dem den Gemischeintritt steuernden Zylinder entfernt. Der noch eventuell verbleibende ganz geringe Gasrest mischt sich mit dem eintretenden Gasgemisch bzw. Frischgas und spielt als Verunreinigung praktisch keine Rolle. Es ist selbstverständlich nötig, daß das zugeführte Gasgemisch stärker als normal mit Brennstoff -angereichert werden muß, da sich die Frischluft aus dem Spülzylinder mit dem Frischgas aus dem Zylinder für Gaseintritt und dem eventuellen Restgas aus dem Zylinder für den Auspuff beim Aufwärtsbewegen der drei Kolben in dem gemeinsamen Explosionsraum mischt und durch Verdünnung mit der bereits eingeführten Spülluft das richtige Gasgemisch bildet.
  • Es ist bekannt, daß Maschinen mit kleinen Abmessungen pro Zylindereinheit stärker beansprucht werden können als solche mit größeren Dimensionen, da ihre Erhitzung eine relativ geringere ist, weil das Verhältnis der Oberfläche zum Volumen relativ größer wird. Gemäß der Erfindung wird das Hubvolumen auf eine größere Zylinderanzahl verteilt, so daß die eben geschilderten Vorteile eintreten und die Verluste durch Wärmeausstrahlung an der vergrößerten Oberfläche durch Vermehrung der Zylinderanzahl unter gleichzeitiger Verkleinerung ihrer Dimensionen kompensiert wird. Diesen verkleinerten Zylindern kann man ein stark verdichtetes Gas-Luft-Gemisch zuführen mit dem Vorteile, daß bei Eintritt der Explosion ein höherer Druck herrscht und die erhöhte Wärme rascher durch die große .Oberfläche abgeführt werden kann, um zu verhindern, daß Wärmestauungen in den Zylinderwänden auftreten, welche das eintretende Frischgas zu stark vorwärmen und zur Ausdehnung bringen. Das Wechselspiel zwischen Abkühlung und Erwärmung vollzieht sich demgemäß viel rascher, die Tourenzahl kann erhöht werden, so daß eine Leistungserhöhung der Maschine erzielbar ist.
  • Eine weitere Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die beiden äußeren Zylinder zueinander und zum mittleren Zylinder so geneigt sind, daß die durch die Schräglagen der Pleuelstangen in den Stellungen der Kolben unmittelbar nach der Explosion auftretenden, gleichgerichteten Seitendrücke in jedem der Zylinder einander möglichst gleich groß werden.
  • Durch die Explosion werden nämlich auf alle drei Kolbengleiche Drücke ausgeübt; unmittelbar nach Überschreitung der Totpunktlage bei dem in der Drehrichtung letzten Zylinder werden auf die Zylinderwandungen aller Zylinder Seitendrücke als Komponenten der auf die Kolben lastenden Drücke ausgeübt, welche Seitendrücke entgegengesetzt zur Drehrichtung gerichtet sind, normalerweise aber verschieden groß wären, was eine ungleichmäßige Abnutzung in den einzelnen Zylindern zur Folge hätte. Damit nun diese Seitendrücke in allen Zylindern gleiche Größe annehmen, werden erfindungsgemäß die Zylinder unter einem entsprechenden Winkel zueinander geneigt, dadurch werden die insbesondere in den beiden äußeren Zylindern auftretenden Abnutzungen der Zylinderwände und Kolbenmäntel einander möglichst gleich und gleich der Abnutzung im mittleren Zylinder, so daß die Abnutzung der ganzen Maschine gleichmäßig vor sich geht und daher die Lebensdauer der Maschine im Vergleich mit einer Dreizylindermaschine üblicher Bauart nicht kleiner ist.
  • Die gegenseitige Neigung der Zylinder zueinander, um die Seitendrücke der Kolben in allen Zylindern einander möglichst gleich zu machen, ist, in Graden ausgedrückt, bei verschiedenen Maschinentypen verschieden, da die gegenseitige Neigung von den Dimensionen der Maschine, insbesondere Bohrung, Hub und Pleuelstangenlänge, abhängt. Die Neigungswinkel müssen in jedem einzelnen Fall berechnet werden mit der Forderung, daß die Seitendrücke der Kolben in den drei Zylindern einander praktisch gleich werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE; z. Dreizylindrige Zweitaktverpuffungskraftmaschine mit steuernden Kolben und gemeinsamem Verbrennungsraum, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der Zylinder die Auspuffschlitze, der zweite die Spülluftschlitze und der dritte die Gemischeinlaßschlitze enthält und daß die Zylinder, deren Pleuelstangen sich in parallelen Ebenen bewegen, derart zueinander versetzt sind, daß zuerst die Auspuffschlitze, dann die Spülluftschlitze und zuletzt die Gemischeinlaßschlitze von den Kolben freigelegt werden und diese noch offen bleiben, wenn die anderen wieder geschlossen sind.
  2. 2. Maschine nach Anspruch r; dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder in für Motoren mit zwei Zylindern und gemeinsamem Verbrennungsraum bekannter Weise in Richtung der Kurbelwellenachse gegeneinander versetzt sind, um hinreichend große Annäherung der Zylinderachsen an die Kurbelwellenachse zu ermöglichen, so daß die Seitendrücke der Kolben in allen Zylindern einander möglichst gleich groß werden.
DER71536D 1926-07-07 1927-06-19 Dreizylindrige Zweitaktbrennkraftmaschine mit steuernden Kolben und gemeinsamem Verbrennungsraum Expired DE482893C (de)

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DER71536D Expired DE482893C (de) 1926-07-07 1927-06-19 Dreizylindrige Zweitaktbrennkraftmaschine mit steuernden Kolben und gemeinsamem Verbrennungsraum

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