-
Brennkraftmaschine mit freifliegendem Hilfskolben Die Erfindung bezieht
sich auf eine Brennkraftmaschine mit freifliegendem Hilfskolben, der unter nachgiebigem
Druck steht und während der Expansion im Arbeitsraum mit Hilfe eines Bremsbandes
festzustellen ist.
-
Gemäß der Erfindung ist die Einrichtung so getroffen, daß sich der
Hilfskolben in Richtung der Zylinderachse nur unter gleichzeitigem Drehen um diese
Achse bewegen kann, und daß die Feststellung des Hilfskolbens während der Expansion
durch Verhinderung einer solchen Drehung mittels des Bremsbandes erreicht wird.
Gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art wird hierdurch eine kräftige
und zuverlässige Bauart der Maschine gewährleistet, ohne deren Größe und Gewicht
in unnötiger Weise zu erhöhen.
-
Bei der vorzugsweise zur Anwendung gelangenden Ausführungsform besteht
der Hilfskolben aus einem Bremsring und einem mit letzterem zusammenarbeitenden,
aber unabhängig beweglichem Kolbenteil. Dieser Bremsring und der Kolbenteil sind
mit schrägen oder schraubenfärmigen Nuten versehen, in die von der Zylinderwand
nach innen vorspringende Zähne eingreifen. Die Nuten des Kolbenteiles und die Nuten
des Bremsringes sind entgegengesetzt .geneigt, so daß diese Teile in entgegengesetzter
Richtung gedreht werden, wenn sie in dem Zylinder in gleicher Richtung axial bewegt
werden. Durch die Drehung dieser Teile gegeneinander und deren aneinanderreibende
Berührungsflächen wird ein erhöhter Reibungswiderstand erzielt, wodurch ein sicheres
Feststellen des Hilfskolbens gewährleistet wird.
-
Der Bremsring wird vorzugsweise während des Auspuffhubs durch eine
Steuerscheibe in den Zylinder gedrückt, die einen Steuernok-1-en trägt, welcher
das Bremsband beim Feststellen des Hilfskolbens anzieht. Die einzelnen, die Steuernocken
tragenden Steuerscheiben sitzen auf einer gemeinsamen Welle, wodurch erreicht wird,
daß eine einzige Steuerwelle dazu dient, einmal die Bremsbänder festzuziehen und
außerdem den Hilfskolben zwangsläufig nach unten zu führen.
-
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar ist Abb. i ein senkrechter Schnitt durch die Maschine, Abb.
z eine Draufsicht auf einen der Zylinder, wobei der Deckel entfernt ist und der
Bremsring oder obere Teil des Hilfskolbens dargestellt ist. Abb.3 ist eine Draufsicht
von unten und Abb. 4. eine Seitenansicht des Bremsringes; Abb. 5 ist eine Seitenansicht
des Hilfskolbens und Abb. 6 zeigt in einer Einzeldarstellung die Zähne in der Zylinderwand.
Die
dargestellte Maschine ist eine im Viertakt arbeitende Vierzylinderbrennkraftmaschine.
Die Zylinder sind mit i bis ¢ und der Kolben mit 5 bezeichnet. Die Wandung z; jedes
Zylinders ist mit Hilfe des Gehäuses, 34 mit -einem Wassermantel umgeben. Der obere
Teil der Maschine weist einen Deckel 2.3 auf, der .die Druckkammer 32 für das Druckmittel
verschließt, die sich über das obere Ende der Zylinder erstreckt. Das Druckmittel
wird in der Kammer durch irgendeine geeignete Einrichtung aufrechterhalten, wobei
ein Rohr 35 zu der Druckquelle führt.
-
Jeder Zylinder ist mit einem Hilfskolben versehen, der den Zylinderkopf
bildet und aus zwei Teilen besteht, von denen der untere der Kolbenteil 9 und der
obere der bewegliche Bremsring 13 ist. Der Kolben teü 9 ist mit Kolbenringen
i o versehen. Er weist ferner eine Schulter mit einem konischen Teil i i auf, der
sich auf die Schulter 12 des Zylinders legt, wenn sich der Kolbenteil in seiner
untersten Lage be$ndet. In dem Teil i i sind Schlitze 6 vorgesehen, um das Auftreten
eines Unterdrucks zwischen, den Flächen i i und i2 zu verhindern, wenn letztere
getrennt werden. Der Bremsring 13 besitzt in seinem oberen Umfang eine Nut 14, in
der sich ein Bremsband 26 befindet, das mit Zungen i 5 (Abb. 2) versehen ist. Dieses
Band 26 kann. mittels eines Hebels25 angezogen und gelöst werden, der bei 4.o am
Zylinder aasgelenkt ist und mittels einer an ihm befestigten Stange 41 auf eine
der Zungen 15 wirken kann. Der Hebel25 wird durch einen Vorsprung 24 der
Steuerscheibe 18 betätigt. Die Steuerscheiben 18, von denen eine für jeden Kolben
vorgesehen ist, sind auf @eine_r Welle 22 angebracht, die in bekannter Weise von
der Kurbelwelle der Maschine angetrieben wird. Der- Bremsring 13 ist an beidem
Enden offen, so daß der Druck in der- Kammer 32 auf den Kolbenteil. 9 wirken kann.,
jedoch ist der Ring 13 oben mit einer quer durchlaufenden Rippe versehen, die als
Angriffspunkt für die Steuerscheibe 18 dient und deshalb in der Mitte scheibenförmig
erweitert ist. Die Steuerscheibe 18 bringt den Bremsring 13 nach der Zündung in
die untere Lage zurück, wie später angegeben ist, Der untere Teil des Bremsringes
13 rund der obere Teil des I"-olbenteiles.9 sind mixt Nuten 42 an der Außenseihe
versehen. Die Rippen zwischen den Nuten sind mixt 43 bezeichnet. Die Nuten 42 sind
in .den Kolbenteil 9 sowie den Ring 13 eingeschnitten und, wie Abb. i zeigt,
derart angeordnet, daß die Nuten des Bremsringes und die Nuten des Kolbenteiles
entgegengesetzt geneigt sind. Die Wandungen eines jeden Zylinders sind mit zwei
Sätzen von Zähnen 17 versehen, die durch Einschneiden von Nuten 17' gebildet sind,
wie dies in Abb. io angegeben ist. Diese Zähne wirken mit den Nuten 42 zusammen,
und @es ist ersichtlich, daß die A;dalbewegung des Hilfskolbens, d. i. des Bremsringes
13 und des Kolbenteiles 9, diese Teile veranlassen wird, sich infolge der entgegengesetzten
Anordnung der Nuten 42 in entgegengesetzten Richtungen zu drehen. Infolgedessen
entsteht eine kräftige Reibung zwischen diesen Teilen. Wenn der Hilfskolben 9, 13
infolge der Dompression der Ladung durch den Kolben 5 seine oberste Stellung erreicht,
wird er verriegelt und während der Expansion verriegelt gehalten, weil der Vorsprung
24 den Hebel 25 derart betätigt, daß das Band 26 um den Bremsring 13 herum angezogen
und dessen Drehung verhindert wird. Es kann dann keine weitere Aufwärtsbewegung
des Hilfskolbens stattfinden, weil er sich nicht ohne Drehung axial bewegen kann.
Am Ende des Expansionshubes gibt der Vorsprung 24 den Hebel 25 frei, und die- Steuerscheibe
18 drückt den Bremsring 13 nach unten gegen den Kolbenteil s, der bereits vorher
niedergeht, und zwar, sobald der Druck in dem Zylinder geringer als derjenige in
der Kammer 32 wird.
-
Die Hilfskolbenteile 9, 13 werden in irgendeiner geeigneten Weise
mit leichtem Schmieröl bis zu der durch die punktierte Linie 3 i in Abb. i angegebenen
Höhe gefüllt, damit die sich bewegenden Teile geschmiert und. auch gekühlt werden.
'Der Raum in der Kammer 32 wird mit Luft oder irgendeinem anderen Druckmittel gefüllt.
-
Abb: i : veranschaulicht die vier Arbeitsspiele, und zwar zeigt Zylinder
i den Beginn des Expansionshubes, Zylinder z den Beginn der Kompression, Zylinder
,3 den Beginn des Auspuffs und Zylinder 4. den. Beginn des Einlasses. Da in. der
Kammer 32 ein konstanter Druck herrscht, so muß das Brennstoffgemisch auf einen
höheren Druck komprIunIert werden, wenn der Kolben 9 nach oben bewegt werden soll.
Während der Aufwärtsbewegung wird der Kolbenteils gedreht und drückt gleichzeitig
den Bremsring i3 nach oben, der dabei in der entgegengesetzten Richtung gedreht
wird. Genau in dem Augenblick der Expansion wird das Bremsband infolge der Wirkung
ider Steuerscheibe,um"den Bremsring herum angezogen, so daß dieser an der Drehung
verhindert wird und dien Kolbenteil 9 bis zur Beendigung des Zündhubes festhält;
die Sperrung wird noch dadurch unterstützt, daß die Teile 9 und 13 sich bei einer
Bewegung entgegengesetzt drehen müßten und daher aneinander Widerstand finden. Am
Ende des Expansionshubes gibt dann die Steuerscheibe i 8 das Bremsband frei. Der
Kolbenteilg kann sich nun nach unten bewegen,
da der Druck in der
Verbrennungskammer abnimmt. Da das obere Ende des Bremsringes 13 offen ist, wird
dieser Teil durch das Druckmittel in der Kammer 32 nicht herabgedrückt. Deshalb
ist die Steuerscheibe 18 so angeordnet, daß sie diesen. Ring während des Auspulfhubes
nach unten drückt. Befindet sich der Kolbenteil 9 auf seinem Sitz 12, so wird der
Kolben 5 beim Auspuff ungefähr i,5 mm von dem Kolben g abstehen, so daß praktisch
sämtliche Verbrennungsgase aus der Verbrennungskammer herausgedrückt werden. Der
Kolbenteilg wird während des Einlaßhubes und während eines Teiles des Kompressionshubes
auf dem Sitz 12 verbleiben, bis der Druck in der Verbrennungskammer den Druck in
der Kammer 32 überschreitet.
-
Bei einer im Viertakt arbeitenden Vierzylindermaschine werden sich
drei Kolben g zu gleicher Zeit auf ihrem Sitz befinden, während der.vierte in der
gehobenen Lage verbleibt. Zur Zündung der komprimierten <rase kann eine Zündkerze
in eine Kammer an der Seite des Zylinders eingefügt werden, wie bei 29 angedeutet
ist. Die Ein- und Auslaßventile können an den Seiten der Zylinder bei 47 und 4.8
unterhalb der Zündkerze 29 angebracht werden.
-
Das `Bremsband 26 kann auch in der Zylinderwand gelagert werden, wodurch
die Nut 1 4. in Fortfall kommen und das Bremsband ortsfest werden würde.