DE657500C - Wahlweise im Zwei- oder Viertakt laufende Doppelkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Wahlweise im Zwei- oder Viertakt laufende Doppelkolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, die wahlweise, durch einen einfachen Steuervorgang umschaltbar, im Zwei-oder Viertakt arbeiten kann. Derartige Maschinen sind bereits bekannt, jedoch ist ihre praktische Brauchbarkeit eingeschränkt worden durch starres Festhalten am. Arbeitsprinzip der üblichen Zwei- und Viertakt: maschinen.
• Vielfach werden zusätzliche Ventile benutzt, die bei .einer der beiden Taktarten arbeiten, bei der :anderen dagegen nicht. Die Vermehrung der Ventilzahl bedeutet aber eine verwickelte Ausbildung der Steuerung gegenüber der bei der üblichen Zwei- bzw. Viertaktmaschine. Es ist bekannt, daß die Ventile bei Brennkraftmaschinen zu den empfindlicheren Teilen gehören, weshalb auch immer wieder versucht worden ist, sie zu vermeiden oder ihre Zahl einzuschränken. Zudem ist ein Leinwandfreies Arbeiten solcher zusätzlichen Ventile kaum zu erwarten, wenn sie längere Zeit im geöffneten oder geschlossenen Zustand stillgesetzt . werden, während die Maschine arbeitet.
• Andere Vorschläge wieder benutzen zwar die übliche Anzahl Ventile, wenden sie aber bei beiden Taktarten verschieden an. So wird z. B. das gleiche Ventil einanal als Spülventil für kalte Luft benutzt und bei der andere Taktart als Auslaßventil für die heißen Verbrennungsgase. Unter diesen wechseluden Arbeitsbedingungen leidet die Betriebssicherheit. Es sei weiter erwähnt, daß sich bei diesem Verfahren für beide Taktarten ein verschiedener Strö,mungs- und damit auch Verbrennungsverlauf im Zylinder ergibt, was mindestens für eine der beiden Taktarten hinsichtlich wirtschaftlichen Arbeitens von Nachteil ist im Vergleich mit der üblichen Zwei- bzw. Viertaktmaschine.
• Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten, indem sie zunächst das Doppelkolbeinsystem verwendet, um eine möglichst einfache Steuerung zu erhalten. Im feststehenden Zylinder bewegt sich ein Hohlkolben, der in seinem Hohlraum den gegenläufig beweglichen, üblichen Kolben aufnimmt. Im äußeren Kolben und im Zylinder sind Schlitze angeordnet, die die Zufuhr der Ladung rund die Abfuhr der Verbrennungsgase steuern. Außer den Steuerschlitzen ist im Zylinder ein gesteuertes Auslaßventil vorhanden. Der äußere Kolben saugt mit seiner Rückseite die Ladung an und verdichtet sie vor. Diesle Arbeitsweise beim Zweitaktbetrieb ist bekannt.
• Dagegen gelangt beim Viertaktbe@trieb ein neuartiges Arbeitsverfahren zur Anwendung. Beim Ansaughub saugt die Maschine durch den im äußeren Kolben angeordneten Auspuffschlitz, der während des ganzen Hubes über die Auspuffschlitze im Zylinder mit der Kammer des Auspuffventils in Verbindung steht, Luft. ,aus dem Auspuffrohr an, wobei das Auslaßventil geöffnet bleibt. Es wird also Warmluft angesaugt und dadurch ein Teil der sonst verlorengehenden Auspuffwärme zurückgewonnen. Gleichzeitig verdichtet der äußere Kolben mit seiner Rückseite die .angesaugte Ladung und schiebt sie am Hubende bei geschlossenem Auslaßventil in den Brennraum. Beim Verdichtungshub erfolgt, im Falle einer gemischverdichtenden Maschine, auf der Rückseite des äußeren Kolbens Ansaugen von reiner Luft, die am Ende des Ausdehnungshubes den Brennraum spült. Beim vierten und letzten Hub treiben die Kolben die Verbrennungsgase aus dem Brennraum, während die Rückseite des äußeren Kolbens die Frischladung ansaugt.
• Es ist weiter möglich, den Brennstoff in an sich bekannter Weise unmittelbar in den Brennraum :einzuführen, so daß die Rückseite des äußeren Kolbens immer nur reine Luft ansaugt und verdichtet. Dieses Verfahren ist ,auch bei Dieselbetrieb verwendbar und ergibt eine besonders einfache Steuerung, die weniger Ventile besitzt als die übliche Viertaktmaschine.
• Die Zeichnung stellt einen schematischen Schnitt durch die Maschine dar.
• Im feststehenden Zylinder i bewegt sich der Hohlkolben 2 und in diesem der Kolben 3. Der Hohlkolben ist durch zwei Pleuelstangen 4 mit den Kröpfungen 5 der Kurbelwelle 7 verbunden, während der Kolben 3 durch die Pleuelstange 6 auf die Kröpfung 8 arbeitet.
• Der Raum 9 über dem Hohlkolben kann als Pumpenraum für Spül- und Aufladezwecke benutzt werden. Er erhält in diesem Fall ein selbsttätiges Ansaugventil i o, das im Ansaugrohr i i für Frischluft sitzt. Bei iNirhtdieselmaschinen kann weiterhin die Düse 12 für Brennstoff in das Ansaugrohr verlegt werden.
• Der Pumpenraum 9 steht über die Leitung 13 und die Schlitze 14 im Zylinder i in Verbindun@g mit dem Verbrennungsraum, wenn die Schlitze 15 im Hohlkolben mit den Einlaßschlitzen 14 zur Deckung gelangen.
• Der Auslaß wird durch das Ventil 16 gesteuert. Der Hohlkolben besitzt einen Auslaßschlitz 17, der sich über die ganze Hublänge dieses Kolbens erstreckt.
• Die Arbeitsweise ist für Zweitaktbetrieb folgende Während des Ausdehnungshubs bleibt das Auslaßventil 16 geschlossen. Gleichzeitig wird im Pumpenraum 9 das Brennstoff-Luft-Gemisch verdichtet. Gegen Hubende öffnen sich das Auslaßventil und die Einlaßschlitze 14., 15. Während die Verbrennungsgase den Zylinder verlassien, tritt das vorverdichtete Brennstoff-Luft-Gemisch in ihn ein. Der nächste Hub verdichtet das Gemisch, während in den Pumpenraum 9 neues Gemisch eingesaugt wird.
• Es ist auch möglich, in bekannter Weise das Kurbelgehäuse als Pumpenraum zu verwenden. 'Die Arbeitsweise für Viertaktbe trieb erfährt dagegen eine neuartige Veränderung. Diese ergibt sich aus dem Bestreben, nicht ;:-meehr gesteuerte Ventile zu verwenden, als s: bei der üblichen Viertaktmaschine der @f :ist. Weiterhin soll bezweckt werden, daß ,WC, Maschine durch Rückgewinnung eines Teils der Auspuffwärme wärmenzrtschaftlich günstiger arbeitet.
• Bei Nichtdieselbetrieb wird der Zufluß des Brennstoffs zur Düse 12 von einem Nadelventil 18 oder einer ähnlichen Einrichtung gesteuert. Dieses Ventil bleibt bei Zweitaktbetrieb dauernd geöffnet.
• Während des Ausdehnungshubes wird reine Frischluft im Pumpenraum 9 verdichtet. Gegen Hubende öffnen sich die Einlaßschlitze 14, 15, und die verdichtete Spülluft treibt die Verbrennungsgase .durch das sich ebenfalls öffnende Auslaßventil 16 ins Freie. Kurz nach Beginn des Ausstoßhubs schließen sich die Einlaßschlitze wieder, während das Auslaßventil und der lange Auslaßschlitz 17 den weiteren Austritt der Verbrennungsgase und der Spülluft gestatten. Gleichzeitig öffne it sich das Nadelventil 18 und gibt damit deal Brennstoffzufluß zur Düse 12 frei, so daß in den Pumpenraum neues Brennstoff-Luft-Gemisch eingesaugt wird für den nächsten Arbeitstakt.
• Beim folgenden Hub würde der übliche Viertaktmotor das Gemisch ansaugen. Nach der Erfindung jedoch saugt der Kolben während dieses Hubs Luft aus dem Auspuffrohr durch das offenbleibende Auslaßventil 16 an. Ein Ansaugen von Verbrennungsgasen ist nicht zu erwarten, da diese vorher durch Spülluft ausgetrieben worden sind. Gleichzeitig wird im Pumpenraum 9 das Gemisch verdichtet, das am Hubende unter Druck durch die Einlaßschlitze in den mit Warmluft gefüllten Verbrennungsraum eintritt.
• Zu Beginn, des Verdichtungshubs schließt sich das Auslaßventil wieder usw.
• Der Wechsel der Taktarten erfolgt in an sich bekannter Weise durch Anwendung verschiedener Steuernocken, die auf der Steuerwelle entsprechend verschoben werden oder in ähnlicher Weise.

Claims (1)

1. PATENTANSPRL'CII: Brennkraftmaschine mit ineinander angeordneten gegenläufigen, den Brennraum einschließenden Kolben, die über in dem äußeren Kolben und dem Zylinder angeordneten Schlitzen die Zufuhr der Ladung und die Abfuhr der Verbrennungsgase steuern, bei der in der Auspuffleitung im Zylinder neben den Auslaß-schlitzen ein gesteuertes Auslaßventil vorgesehen ist und der äußere Kolben mit seiner Rückseite die Ladung ansaugt und vorverdichtet, die Maschine ferner in bekannter Weise im Zweitakt arbeiten kann, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Arbeitsweise im Viertakt beim Ansaughub die Kolben (2, 3) bei geöffnetem Auslaßven@til (r 6) aus dem Auspuffrohr über den im äußeren Kolben (2) angeordneten Auspuffschlitz (r7), der während des ganzen Hubes über die Auspuffschlitze im Zylinder (z ) reit der Kammer des Auspuffventils in Verbindung steht, Luft ansaugen, während gleichzeitig der äußere Kolben mit seiner Rückseite die angesaugte Ladung verdichtet und am Hubende bei geschloissenem Auslaßventil in den Brennraum überschiebt, worauf Verdichtung und Zündung im Brennraum und auf der Rückseite des .äußeren Kolbens, im Falleeiner gemischverdichtenden Maschine, Ansaugen von reiner Luft erfolgt, die am Ende des Ausdehnungshubes den Brennraum spült, und d,aß beim vierten und letzten Hub die Kolben die Verbrennungsgase aus dem Brennraum austreiben und die Rückseite des äu,ß@er.en Kolbens die Frischladung ansaugt.