DE544547C - Verbund-Brennkraftmaschine - Google Patents

Verbund-Brennkraftmaschine

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DE544547C
DE544547C DE1930544547D DE544547DD DE544547C DE 544547 C DE544547 C DE 544547C DE 1930544547 D DE1930544547 D DE 1930544547D DE 544547D D DE544547D D DE 544547DD DE 544547 C DE544547 C DE 544547C
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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
    • F02B41/00Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02Engines with prolonged expansion
    • F02B41/06Engines with prolonged expansion in compound cylinders
    • F02B41/08Two-stroke compound engines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

  • Verbund-Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbund-Brennkraftmaschine mit einem Hochdruck- und einem Niederdruckzylinder, welche durch einen beiderseitig ventilgesteuerten überströmkanal verbunden sind. Bei Verbund-Brennkraftmaschinen dieser Art ist bisher das Einlaßventil des Hochdruckzylinders entweder vollkommen unabhängig von dem beiderseitig ventilgesteuerten überströmkanal angeordnet, oder aber es ist in unmittelbarer Nähe desselben vorgesehen. Während im ersteren Fall die durch das Einlaßventil einströmende Luft im wesentlichen keine Kühlwirkung auf das Ventil des überstromkanals ausübt, zeigt die Anordnung des Einlaßventils nahe dem Überströmkanal die Möglichkeit des Kühlens wenigstens der dem Verbrennungsraum des -Hochdruckzylinders zugekehrten Fläche des den Überströmkanal hier steuernden Ventils. Diese bekannten Ausführungen besifzen den Nachteil, daß mindestens zwei gesonderte Ventilöffnungen in der Wandung des Arbeitsraumes des Hochdruckzylinders vorgesehen sind. Ferner ist die Raumversperrung bei den bekannten Ausführungen erheblich, da eine Zusammenlegung oder Vereinfachung der Steuerung der Ventile und eine für die Wirkungsweise der Maschine vorteilhafte Verringerung des vom Überströmkanal beanspruchten Raumes sich nur in beschränktem Maße und unzureichend ausführen läßt.
  • Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß das Einlaßventil des Hochdruckzylinders an dem überströmkanal zwischen den beiden überströmventilen angeordnet ist, so- daß sich in der Wandung des Arbeitsraumes nur noch eine Ventilöffnung befindet 'und das in dieser befindliche Ventil sowie der anschließende Teil des überströmkanals durch die über das Einlaßventil hier eintretende Luft gekühlt wird. Die Zylinder sind in- an sich bekannter Weise nur durch einen engen Zwischenmantel getrennt, welcher an den äußeren Zylinderenden durch den überströmkanal überbrückt wird, an dessen Öffnungen .die beiden Überströmventile in sich kreuzenden, -zur Zylinderachse schrägen Achsen angeordnet sind, so daß der Überströmkanal nur eine geringe Länge besitzt.
  • Auf der Zeichnung ist die Erfindung in beispielsweiser Ausführungsform dargestellt, und zwar zeigt Abb. i den Zylinder einer -im Sinne der Erfindung konstruierten zweistufigen Verbund-Biennkraftmaschine im vertikalen Mittelschnitt, Abb. 2 einen Teil des in -Abb: i dargestellten Zylinders ebenfalls im Schnitt und insbesondere die Überströmventile während des Saughubes des Hochdruckkolbens, Abb. 3 einen Teil der -in Abb. i Bargestellten Maschine wiederum im Schnitt und insbesondere die Überströmventile in der Stellung beim Übergang der heißen Gase von dem einen Zylinder zum anderen.
  • In der Zeichnung ist io ein Hochdruckzylinder; er enthält einen Kolben 12. Längs neben dem Zylinder io befindet sich ein Niederdruckzylinder 14 mit einem Kolben 16. Die Zylinder io und 14 sind so dicht zusammengerückt, wie es praktisch überhaupt möglich ist, so daß die zwischen beiden Zylindern befindliche Wand i8.sö schwach oder so diinn ausfällt, wie es praktisch zulässig ist. Es ist dies insbesondere in - der- die Achsen -beider Zylinder verbindenden Ebene erwünscht: Indes kommt es hier ganz besonders darauf an, daß die durch den Überströmkanal verbundenen Zylinderecken dicht zusammengerückt werden: Die Maschine, von der die hier mit i o und 14 bezeichneten Zylinder nur einen Teil darstellen, kann nach irgendeinem beliebigen Verfahren arbeiten, z. B. nach dem gewöhnlichen Dieselverfahren.
  • Die in Abb. i dargestellte Maschine soll allerdings nach einem Verfahren arbeiten, gemäß welchem der Luft vor dein Eintritt in den Verbrennungsraum eine maximale Kompression zuteil werden soll. Wie der Zeichnung zu entnehmen, wird Luft von außen oder von einem Überlader über einen Kanal 2o und weiter über ein Ventil 22 in den mit 24 bezeichneten unter dem Kolben 1.6 befindlichen. Raum des Zylinders 1q. hineingesaugt, sobald der Kolben 16 nach oben geht. Geht der Kolben 16 nach unten, so wird die Luft teilweise komprimiert und aus dem Raum 24 über das Ventil 2,6 herausgedrückt. Alsdann gelangt die Luft über den Kanal 28 und über das Ventil 30 in den Raum 32 unterhalb des Kolbens i2. Geht der Kolben 12 nach unten, so wird die Luft aus dem Raum 32 über Ventil 34 heraus- und in das Rohr 36 hineingedrückt. Das Rohr 36 wird vorteilhaft mit einem sogenannten Sammler 38 in freie Verbindung gesetzt. Die Luft strömt von dem Rohr 36 aus in eine Ventilkammer 40 und von hier zur gegebenen Zeit in den Raum 42 oberhalb des Kolbens 12. In dem Raum 42 dient die Luft zur Verbrennung eines durch das Rohr 44 eingespritzten Brennstoffes. Bei der Bewegung des Kolbens 12 in der Richtung nach unten werden die Gase bzw. die Verbrennungsprodukte teilweise expandieren. ' Alsdann werden die in Frage kommenden Ventile geöffnet und die Gase in einen Überströmkana146 hineingelassen. Kanal 46 liegt im wesentlichen in der mit den Achsen der Zylinder io und 14 bestimmten Ebene. Die Zylinder fo und 14 sind nach vorliegender Darstellung in einem Block gegossen und tragen die Zylinderköpfe in gleichen Ebenen, so daß die Zylinder in der üblichen Weise bear-. beitet und die Kolben _ ebenfalls, wie üblich, einer Kurbelwelle angeschlossen werden können. Wie schon oben erwähnt,- erhält die Wand i8 zwischen den Zylindern ro und 14, jedoch längs der die Mitten der Zylinder verbindenden Linie, eine minimale Stärke. Der Überströmkanal läuft, wie ebenfalls aus der Zeichnung zu entnehmen, von der oberen Ecke des einen Zylinders nahezu unmittelbar zur benachbarten oberen Ecke des anderen Zylinders. @' Eines der Hauptkennzeichen vorliegender Erfindung liegt in dem Überströmkanal 4.6. .Gefunden wurde, daß das Volumen des überströmkanals nicht über io °/" des Volumens des Hochdruckzylinders hinausgehen darf, wenn die Konstruktionen von Brennkraftmaschinen mit mehrfacher Expansion gegenüber Mehrzylindermäschinen mit einfacher Expansion einen gewissen Vorteil bieten sollen. Eine Verbundmaschine mit einem Überströmkanal,.dessen Volumen 5 °/" des Volumens des Hochdruckzylinders beträgt, wird vollkommen --genügen. Bei der oben beschriebenen Ausführung ist es möglich, das Volumen des Überströmkanals in besonderen Fällen bis auf 1 °/" des Volumens des Expansionsraumes des Hochdruckzylinders zu reduzieren. Bei der hier dargestellten Maschine beträgt das Volumen des Überströmkanals ungefähr 21/" desjenigen Volumens, welches der Verbrennungs- oder Expansionsraum des Hochdruckzylinders in der unteren Totpunktslage des Kolbens. besitzt.
  • Es ist offenbar, daß- in der in Abb. i dargestellten Maschine der die Kompressionsräume 24 und '32 verbindende Kanal 28 ebenfalls eng dimensioniert werden kann. Indes sind die Folgen -bei größerer Dimensionierung des Volumens des Kanals 28 nicht so erheblich wie im Fall des überströmkanals 46. Im übrigen können die Maschinenzylinder mit Leichtigkeit so gesetzt werden, daß der Überströmkanal46 der heißen Gase die entsprechend vorliegender Erfindung erforderliche geringe Größe erhält und auch so, daß es unmöglich ist, dem Luftkanal 28 ebenfalls ein ebensolches geringes , Volumen zu geben. Wenngleich es vorgezogen wird, den Kanal 28 im Volumen klein auszuführen,.ist-die Erfindung also keineswegs hierauf beschränkt. Allerdings wird die Summe der Volumen beider Kanäle 28 und 46 vorzugsweise so eingerichtet, daß sie nicht mehr als 2o "/o des Volumens des -Expansion`sraumes des Hochdruckzylinders io beträgt.
  • ,'Vom Kanal 46 gelangen die. Verbrennungsprodukte in den im- Zylinder 14 oberhalb des Kolbens 16 befindlichen Raum 48, in -dem sie in der üblichen Weise *nochmals zur Expansion kommen. Danach erfolgt der Auspuff über das Ventil 50._ Das die direkte Verbindung zwischen den Zylindern und dem Überströmkanal 46 überwachende Ventil oder auch mehrere demselben Zwecke dienende Ventile . werden an den Enden des. Überströmkanals quer über die Ecke des Zylinders oder quer über die Ecken der Zylinder gesetzt. Hier ist z. B. ein Ventil 52 an der Stelle vorgesehen, an der der Raum 42 in den Kanal 46 übergeht. Die Spindel 53 des Ventils 52 ist zur Horizontalen unter einem Winkel von ungefähr 45° und im übrigen ungefähr in die den Achsen beider Zylinder gemeinsame Ebene gesetzt. @ Wie der Zeichnung außerdem zu entnehmen, ist das Ventil 54 da untergebracht, wo der Kanal 46 in den Raum 48 übergeht, und mit seiner Spindel 55 zur Horizontalen ebenfalls unter einem Winkel von ungefähr 45° gesetzt, jedoch auch seitwärts etwas schräg gestellt, um an der Spindel 53 vorbei zu kommen.
  • Soweit es nur den Übergang der Verbrennungsprodukte vom Raum 42 zum Raum 48 betrifft, ist zur Überwachung des Kanals 46 nur ein Ventil erforderlich. Wird nur mit einem Ventil gearbeitet, so wird dasselbe vorzugsweise gleich dem Ventil bei 52 angeordnet. In vielen Fällen ist es jedoch vorteilhaft, den Lufteinlaßkanal mit dem Überströmkanal zu kombinieren. Dies hat den Vorteil, daß für beide Kanäle, d. h. für den Lufteinlaßkanal sowie für den Überström- oder Auspuffkanal der Verbrennungsprodukte, nur eine Öffnung im Hochdruckzylinder erforderlich ist. Überdies ist der Lufteinlaßkanal in der hier dargestellten Ausführung mit dem überströmkanal so vereinigt, daß die einströmende Luft die überströmventile kühlen wird. Wie der Zeichnung zu entnehmen, ist die Einlaßkammer 40 mit dem überströnikanal 46 durch den Luftkanal 56 verbunden und zur Kontrolle dieses vonKammer4o zumKana156 führenden Luftweges ein Luftventil 58 eingebaut. Der Schaft 57 des Ventils 58 wird vorteilhaft vertikal gestellt und in die Ebene des Kanals 46 gesetzt. Wenn Luft in den Raum 42 hineingezogen wird, werden die Ventile 58 und 52 offen gehalten. Der in die Maschine gelangende verhältnismäßig kühle Luftstrom kühlt nicht nur das Luftventil 58, sondern auch die überströmventile 52 und 54. Die Stellung der Ventile beim Einströmen der Luft in den im Zylinder io oberhalb des Kolbens 12 vorhandenen Raucri ist in Abb. 2 dargestellt. Das Ventil 54 wird in diesem Falle geschlossen gehalten. Wenn es gilt, die heißen Gase aus dem Raum 42 in den Raum 48 zu übertragen, wird das Ventil 58 geschlossen gehalten, während die Ventile 52 und 54 geöffnet werden. Wie die Gase überströmen, ist deutlich aus Abb. 3 ersichtlich.
  • Es ist offenbar, daß die eben beschriebene dreifache Ventilanordnung, wenngleich sie besonders für Mehrfach-Expansionsmaschinen gedacht ist, auch bei Einzylindermaschinen Verwendung finden kann. Eine Maschine der in Abb. i dargestellten Art ist sehr wohl geeignet, mit der von den Kompressionsräumen zum Verbrennungsraum überströmenden Luft einen Teil der verlorengehenden Wärine wieder zurückzugewinnen. Die Zylinder, die Zylinderköpfe und Kolben könnten mit feuerfesten wärmeisolierenden Überzügen versehen werden. Da diese Merkmale für vorliegende Erfindung jedoch nicht von Bedeutung sind, sind sie hier nicht dargestellt worden.
  • Bekannt ist es, Brennkraftmaschinen zur Verwertung von Schwerölen zu bauen und zur Einspritzung solcher Brennstoffe in den Verbrennungsraum einer Maschine entsprechende Mittel zu verwenden, weshalb auch die Einspritzvorrichtung hier nicht besonders dargestellt ist.
  • Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung von Brennkraftmaschinen und Mittel für die Bedienung der.zu solchen Maschinen gehörigen Ventile sind ebenfalls allgemein bekannt. Mit Rücksicht hierauf sind die Steuerung und die Mittel zur Bedienung der Ventile ebenfalls aus der Darstellung herausgelassen.
  • Wenngleich hier nur eine Zweizylindermaschine dargestellt worden ist, dürfte es selbstverständlich sein, daß die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist und daß, wo immer in den folgenden Ansprüchen von einem Hochdruckzylinder die Rede ist, hierunter jeder Expansionszylinder zu verstehen ist, aus dem die Verbrennungsprodukte durch einen überströmkanal einem anderen Zylinder zur weiteren Expansion zutreten.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verbund-Brennkraftmaschine mit einem Hochdruck- und einem Niederdruckzylinder, welche durch einen beiderseitig ventilgesteuerten Überströmkanal verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil des Hochdruckzylinders an dem überströmkanal zwischen den beiden Überströmventilen angeordnet ist.
  2. 2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, däß die Zylinder in an sich bekannter Weise nur durch einen engen Zwischenmantel getrennt sind, welcher an den äußeren Zylinderenden durch den Überströmkanal überbrückt wird.
  3. 3. Maschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Überströmventile sich kreuzende, zur Zylinderachse schräge Achsen besitzen.
DE1930544547D 1930-08-22 1930-08-22 Verbund-Brennkraftmaschine Expired DE544547C (de)

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