DE647678C

DE647678C - Internal combustion engine with two opposing pistons for each cylinder

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Publication number: DE647678C
Application number: DER94278D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-09-24
Filing date: 1935-09-22
Publication date: 1937-07-10

Description

Brennkraftmaschine mit zwei gegenläufigen Kolben für jeden Zylinder Es ist im allgemeinen bekannt, bei, Brennkraftmaschinen Vorverbrennungskammern zu verweinden, die von, einem kleinen Zylinder gebildet werden, in welchem sich ein Kolben, verschiebt und der mit dem Zylinder der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Diese Vorverbrennungskammern haben insbesondere den Zweck, der Luft oder sonstigen gasförmigen Beschickung einen Überdruck zu erteilen, um diese -Auf eine hinreichende Temperatur zu bringen, die die Verbrennung des Brennstoffes sicherstellt.Internal combustion engine with two pistons rotating in opposite directions for each cylinder It is generally known to have pre-combustion chambers in internal combustion engines twist, which are formed by, a small cylinder in which a Piston, moves and that with the cylinder of the internal combustion engine in connection stands. These pre-combustion chambers have the particular purpose of air or other gaseous feed to give an overpressure to this -On a Bring a sufficient temperature to ensure the combustion of the fuel.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an Brenlkraftmaschinen mit zwei gegenläufigen Kolben für jeden Zylinder, wobei jeder dieser Kolben seine Antriebskraft auf eine gemeinsame Welle überträgt. Die Verbesserung besteht darin, daß man diese Brennkraftmaschinen mit Vorverbrennungskammern mit veränderlichem Rauminhalt versieht, wobei jede Kammer mit dem die Kolben voneinander trennenden Raum des Zylinders in Verbindung steht und ihr Rauminhalt von den Verschiebungen eines der Kolben abhängig ist.The invention relates to an improvement in Brenlkraftmaschinen two counter-rotating pistons for each cylinder, each of these pistons being its driving force transmits to a common wave. The improvement is that you can get this Provides internal combustion engines with pre-combustion chambers with variable volume, each chamber with the space of the cylinder separating the pistons from one another in Connection is and its volume depends on the displacements of one of the pistons is.

Es ist sehr einfach, diese Verbesserung vorzunehmen, weil im Gegensatz zu dem, was sich bei den üblichen Brennkraftmaschinen mit Vorverbrennungskammern abspielt, die Veränderung des Rauminhaltes der Kammer unmittelbar durch den einen der Kolben gesichert ist. . Dieser Rauminhalt, der im Augenblick des Eintritts des Brennstoffes seinen Höchstwert hat, verringert sich und wird gleich Null oder fast gleich Null am Ende der Ausdehnung. Ist die Verbindung zwischen dieser Vorverbrennungskammer und dem Zylinder in geeigneter Weise hergestellt, so ergibt diese Anordnung als .erste Wirkung, daß die verbrannten Gase der Vorverbrennungskammer vollständig ausgetrieben werden und für den folgenden Takt ein vollkommenes Füllen mit reiner Luft gesichert ist.It is very easy to make this improvement because of the contrary to what happens in the usual internal combustion engines with pre-combustion chambers plays, the change in the volume of the chamber directly by one the piston is secured. . This volume, which at the moment of entry of the Fuel has its maximum value, decreases and becomes zero or almost equal to zero at the end of the expansion. Is the connection between this pre-combustion chamber and the cylinder made in a suitable manner, this arrangement results as .first effect that the burned gases from the pre-combustion chamber are completely expelled and ensure a complete filling with pure air for the following bar is.

In zweiter Linie bringt diese Anordnung eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Lufteintritts in die Vorverbrennungskammer in dem Augenblick, wo das Einspritzen erfolgt, mit sich, und zwar für ein und denselben Verbindungsquerschnitt zwischen der Vorkammer und dem Zylinder. Diese Erhöhung der Lufteintrittsgeschwindigkeit ergibt sich daraus, daB von Beginn der Verdichtung an das Gleichgewicht der Drücke in der Vorkammer und im Zylinder nicht sofort hergestellt wird, und zwar wegen des Verlustes an Ladung, der durch den geringen Querschnitt der Durchtrittsäffnungen verursacht wird, und außerdem infolge der Änderung im Rauminhalt der Vorverbrennungskammer, der von Beginn der Verdichtung an zunimmt, während der Rauminhalt der Hauptkammer des Zylinders sich verringert. Das Anwachsen der dynamischen Energie der in die Vorkammer im Augenblick des Einspritzens eindringenden Luft bringt eine bessere Zerstäubung des Brennstoffes mit sich. Diese verbesserte Zer-'-" stäubung erzeugt eine geringere Zündungszeit; und zwar um so mehr, als das Einspritzen'.'iii einen an Sauerstoff reicheren Kammerinhalt -erfolgt, da die Kammer frei von verbrannten Gasen ist.In the second place, this arrangement brings an increase in speed the entry of air into the pre-combustion chamber at the moment when the injection takes place, with itself, for one and the same connection cross-section between the antechamber and the cylinder. This increase in air entry speed it follows that from the beginning of the compression on the equilibrium of the pressures in the antechamber and in the cylinder is not made immediately, because of the Loss of charge due to the small cross-section of the passage openings caused, and also as a result of the change in the volume of the pre-combustion chamber, which increases from the beginning of compression, while the volume of the main chamber of the cylinder decreases. The growth of the dynamic energy the air entering the antechamber at the moment of injection brings a better atomization of the fuel with it. This improved atomization produces a lower ignition time; even more so than injecting '.' iii A chamber content richer in oxygen takes place, since the chamber is free from burned Gases is.

Außerdem wird die Verbrennung in der Vorkammer, die bei einer gewöhnlichen Brennkraftmaschine durch die geringe Luftmenge, welche sich dort befindet, beschränkt ist, erhöht. Ein größerer Teil des Brennstoffes entzündet sich hier und verursacht in der Vorkammer einen beträchtlichen überdruck. Das Austreiben des Brennstoffes erfolgt infolgedessen energischer, was ein besseres Eindringen in die unter Druck befindliche Luft sichert und demgemäß :eine vollständige Verbrennung in geringerer Zeitdauer, so daß man erhöhte Umlauftätigkeit erreichen kann.In addition, the combustion in the antechamber, which in an ordinary Internal combustion engine by the small amount of air that is there, limited is increased. A larger part of the fuel ignites here and causes a considerable overpressure in the antechamber. Driving out the fuel as a result, takes place more forcefully, which allows better penetration into those under pressure The air that is located secures and accordingly: a complete combustion in less Period of time so that increased circulation activity can be achieved.

Zu bemerken ist, daß diese Wirkung durch die Verringerung des Rauminhaltes der Vorverbrennungskammer während der Arbeitszeit eingeleitet und aufrechterhalten wird.It should be noted that this effect is due to the reduction in volume the pre-combustion chamber initiated and maintained during working hours will.

Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes beispielsweise dar, und zwar zeigen Fig. i und 2 die erste Ausführungsform im Längsschnitt und Querschnitt.The drawing represents two embodiments of the subject matter of the invention for example, and that Fig. i and 2 show the first embodiment in longitudinal section and cross section.

Fig. 3 zeigt eine Teilansicht ähnlich Fig. z der zweiten Ausführungsform.Fig. 3 shows a partial view similar to Fig. Z of the second embodiment.

Es handelt sich bei diesem Beispiel um eine Zweitaktbrennkraftmaschine. In dem Zylinder 5 der Maschine gleitet ein Kolben 4, der unter Vermittlung einer Achse 3 und der an den Kurbelzapfen ia der Kurbelwelle i angelenkten Pleuelstange a die Kurbelwelle i mitnimmt.This example is a two-stroke internal combustion engine. In the cylinder 5 of the machine, a piston 4 slides, which through the intermediary of a Axis 3 and the connecting rod articulated to the crank pin ia of the crankshaft i a takes the crankshaft i.

In dem Zylinder 5 sind im oberen Teil Lufteinlaßöfinungen 6 und im unteren Teil Gasauslaßöffnungen 7 vorgesehen.In the cylinder 5 are air inlet openings 6 and in the upper part lower part of gas outlet openings 7 is provided.

Das obere Ende des Zylinders ist durch einen beweglichen Verschluß oder Kolben 8 verschlossen, der einer Bewegung unterliegt. die der Bewegung des Kolbens 4 entgegengesetzt ist und im allgemeinen von geringerem Hub ist.The upper end of the cylinder is closed by a movable shutter or piston 8 closed, which is subject to movement. that of the movement of the Piston 4 is opposite and is generally of a smaller stroke.

In dem vorliegenden Beispiel ist dieser bewegliche Verschluß 8 unter Vermittlung von Pleuelstangen 9 mit zwei Zapfen il, der Kurbelwelle i verbunden. Diese Zapfen ib sind mit Bezug auf den Zapfen ia um etwa i8o° versetzt. , Der bewegliche Verschluß 8, der im Zylinder 5 beispielsweise durch Ringe abgedichtet ist wie im Falle eines gewöhnlichen Kolbens, trägt in seinem oberen Teil einen Kolben i o von geringerem Durchmesser, der ebenfalls dicht in einem feststehenden Zylinder i i gleitet, der von dem Mantel 1a des Zylinders gebildet wird und der die Vorverbrennungskammer 13 .einschließt, so daß sich der Raum-' i.nhalt dieser Kammer 13 ändert, wenn der Doppelkolben 8, i o sich verschiebt.In the present example, this movable lock 8 is connected to two pins il, the crankshaft i, through the intermediary of connecting rods 9. These pins 1b are offset by about 180 ° with respect to the pin ia. The movable shutter 8, which is sealed in the cylinder 5, for example by rings as in the case of an ordinary piston, carries in its upper part a piston io of smaller diameter, which also slides tightly in a fixed cylinder ii, which from the jacket 1a of the Cylinder is formed and which includes the pre-combustion chamber 13, so that the space content of this chamber 13 changes when the double piston 8 moves.

In die Kammer 13 mündet der Injektor 14, ' der das Einspritzen des Brennstoffes in den Zylinder bewirkt.In the chamber 13 opens the injector 14, 'which the injection of the Causes fuel in the cylinder.

Der bewegliche Teil 8, 1o ist angeordnet, um die Verbindung zwischen der Vorverbrennungskammer und dem Zylinder zu ermöglichen. Die Gase, die von dem einen Raum zum anderen gehen, gehen durch einen Brenner 15 hindurch, der eine oder mehrere öffnungen von geringem Querschnitt hat.The movable part 8, 1o is arranged to enable communication between the pre-combustion chamber and the cylinder. The gases which go from one room to the other pass through a burner 15 which has one or more openings with a small cross section.

Die in Fig. 3 veranschaulichte Ausführungsform weicht von der oben beschriebenen nur dadurch ab, daß der Zylinder j6, welcher die Vorverbrennungskammer einschließt, beweglich und mit dem beweglichen Verschluß des Arbeitszylinders fest verbunden ist. Hier steht der Verschlußkolben 17 der Vorverbrennungskammer fest und trägt den Injektor 14. Die Verbindung zwischen der Vorverbrennungskatnmer und dem Arbeitszylinder schließt den Brenner 18 ein.The embodiment illustrated in FIG. 3 differs from that above described only by the fact that the cylinder j6, which is the pre-combustion chamber includes, movable and fixed with the movable lock of the working cylinder connected is. Here the sealing piston 17 of the pre-combustion chamber is stationary and carries the injector 14. The connection between the pre-combustion chamber and the working cylinder includes the burner 18.

Die Arbeitsweise ist folgende Bei Beginn des Arbeitshubes befi4det sich der Kolben ,. in seinem oberen Totpunkt, und der Doppelkolben 8, i o befindet sich in seinem unteren Totpunkt, so daß der Rauminhalt der Vorverbrennungskammer seinen Höchstwert hat (Fig. 2). Während des Arbeitstaktes geht der Kolben 4 abwärts, und «-enn er in die Nähe seines unteren Totpunktes kommt, entweichen die verbrannten Gase durch die öffnungen 7.The working method is as follows: At the beginning of the working stroke the piston,. in its top dead center, and the double piston 8, i o is located is in its bottom dead center, so that the volume of the pre-combustion chamber has its maximum value (Fig. 2). During the work cycle, the piston 4 goes down, and «- when it comes near its bottom dead center, the burned ones escape Gases through the openings 7.

Der Doppelkolben 8, io ist andererseits aufwärts gegangen und hat am Ende seines Hubes die öffnungen 6 freigegeben (Lage des Zylinders in Fig. i). Eine Spülpumpe schickt in diesem Augenblick frische Luft durch die Öffnungen 6 in den Zylinder, wodurch das Ausfegen der verbrannten Gase -gesichert ist.The double piston 8, io, on the other hand, has gone up and has at the end of its stroke, the openings 6 are released (position of the cylinder in FIG. i). At this moment, a flushing pump sends fresh air through the openings 6 in the cylinder, which ensures that the burnt gases are swept out.

Während des Arbeitstaktes hat die aufsteigende Bewegung des Doppelkolbens 8, 1 o das Austreiben der in der Vorverbrennungskammer enthaltenen Gase in die Hauptverbrennungs- und Ausdehnungskammer i o bewirkt (durch die Kolben 4 und 8 begrenzte Kammer im Zylinder 5). Auf diese Weise ist ein tiefes Eindringen des zerstäubten Brennstoffes in den Zylinder während des ganzen Ausdehnungshubes gesichert. Man vermeidet auf diese Weise den Übelstand, der den Brennkraftmaschinen mit gewöhnlichen Vorverbrennungskammern von feststehendem Rauminhalt anhaftet, bei welchen die Drücke zwischen der Vorkammer und dem Zylinder sich scImell ausgleichen, was das Eindringen des Brennstofes in die Luft während der Ausdehnung verringert und entweder die Zufuhr von Brennstoff für eine bestimmte Luftmenge verringert oder eine unvollständige Verbrennung mit sich bringt.During the working cycle, the double piston has an ascending movement 8, 1 o the expulsion of the gases contained in the pre-combustion chamber into the main combustion and expansion chamber i o caused (by the pistons 4 and 8 limited chamber in Cylinder 5). In this way there is a deep penetration of the atomized fuel secured in the cylinder during the entire expansion stroke. One avoids on this way the disadvantage that the internal combustion engines with ordinary pre-combustion chambers of fixed volume adheres, at which the pressures between the antechamber and the cylinder equalize each other scImell, which prevents the penetration of the fuel in the air during expansion decreased and either the feed of fuel for a certain amount of air decreased or an incomplete Brings with it combustion.

Es ist noch zu bemerken, daß der Kolben 8, i o einem Arbeitsdruck unterliegt, der sich aus der Wirkung des Druckes der Gase auf die Oberfläche des Kolbens 8, verringert um diejenige des Kolbens io, ergibt, so daß die Brennkraftmaschine alle Vorteile der Maschinen mit zwei Kolben pro Zylinder und insbesondere ein zufriedenstellendes: Ausgleichen der abwechselnden Trägheitswirkungen aufweist. ` Am Ende dieses ersten Taktes ist der Rauminhalt der Vorverbrennungskammer 13 sehr klein und praktisch sogar gleich Null: geworden. Diese Vorverbrennungskammer ist also zuverlässig von allen verbrannten Gasen befreit.It should also be noted that the piston 8, i o a working pressure which results from the effect of the pressure of the gases on the surface of the Piston 8, reduced by that of the piston io, results, so that the internal combustion engine all the advantages of machines with two pistons per cylinder and, in particular, a satisfactory one: Balancing the alternating inertia effects. `At the end of this first The volume of the pre-combustion chamber 13 is very small and practical even zero: become. This pre-combustion chamber is therefore reliable from freed of all burnt gases.

Während des zweiten Hubes (des Verdichtungshubes) geht der Kolben q. wieder aufwärts, während der Kolben 8, i o wieder abwärts geht. Zu derselben Zeit, wo die Luft zusammengepreßt wird, füllt sie die Vorverbrennungskammer 13 in dem Maße aus, als der Rauminhalt dieser Kammer größer wird. Am Ende des Verdichtungstaktes wird der Brennstoff durch den Injektor i q. eingespritzt und entzündet sich. Ein neues- Arbeitsspiel beginnt.During the second stroke (the compression stroke) the piston q goes. up again, while the piston 8, io goes down again. At the same time, where the air is compressed, it fills the precombustion chamber 1 3 out to the extent that is greater than the volume of this chamber. At the end of the compression stroke, the fuel is injected through the injector i q. injected and ignited. A new work cycle begins.

Die im vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen sind natürlich nur beispielsweise angegeben, und man kann die Erfindung auch auf alle anderen Brennkraftmaschinen anwenden, die auf demselben Grundsatz beruhen. Man kann andererseits auch alle anderen Mittel als die beschriebenen Mittel .verenden, um die Änderungen im Rauminhält der Vorverbrennungskamm-er herbeizuführen und Maschinen herstellen, welche andere Steuersysteme haben als das beschriebene.The embodiments described above are natural only given as an example, and the invention can also be applied to all other internal combustion engines apply that are based on the same principle. On the other hand, you can do everyone else Use means as the means described to avoid the changes in the volume of the space To bring about pre-combustion chambers and to manufacture machines which have other control systems have than that described.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Internal combustion engine with two pistons rotating in opposite directions for each cylinder, characterized in that the engine has, in a manner known per se, a pre-combustion chamber (13) of variable volume, which is in communication with the space of the cylinder separating the pistons and whose volume depends on the Displacements of one of the pistons stands.

2. embodiment of the internal combustion engine according to claim i, characterized in that that one of the drive pistons is provided with a small piston (i o), which in the cylinder (i i) which forms the pre-combustion chamber (13).

3. embodiment of the internal combustion engine according to claim i, characterized in that that one of the drive piston is firmly connected to a cylinder (16) which the Forms pre-combustion chamber and slides on a small piston (17) that is fixed is connected to the fixed part of the machine.