DE818588C - Verbrennungskraftmaschine mit Kompressionszuendung - Google Patents

Description

• Verbrennungskraftmaschine mit Kompressionszündung Die Erfindung betrifft Verbrennungskraftmaschinen, die im Viertakt mit Kompressionszündung arbeiten und bei denen mit zwei krafterzeugenden Zylindern (im folgenden Arbeitszylinder genannt) ein Luftförderungszylinder (im folgenden Pumpenzylinder genannt) zusammen angeordnet ist, von dem eine Luftladung den Arbeitszylindern abwechselnd zugeführt wird.
• Im folgenden sind weiter der Kolben des Pumpenzylinders als Pumpenkolben und die Kolben der Arbeitszylinder als Arbeitskolben bezeichnet.
• Ein Zweck der Erfindung ist es, eine solche Maschine so durchzubilden, daß man hohe Drehmomente erhalten kann und daß dabei die Höchstgasdrücke in den Arbeitszylindern verhältnismäßig niedrig gehalten werden können. Weiter soll nach der Erfindung die Maschine so durchgebildet werden, daß man in ihr Brennstoffe verhältnismäßig geringer Zündfähigkeit selbst bei leichten Belastungen und beim Leerlauf gut verwenden kann.
• Die Verbrennungskraftmäschine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenzylinder zwischen den Arbeitszylindern liegt und unmittelbar mit ihnen in Verbindung steht, so daß die Einlaßventile der Arbeitszylinder die Druckventile des Pumpenzylinders bilden, wobei das durch einen Hub des Pumpenkolbens verdrängte Volumen größer ist als das durch einen Hub jedes der Arbeitszylinder verdrängte Volumen, und zwar in einem zwischen 1,5 : r und 2,5 : t liegenden Verhältnis, wobei ferner die Einstellung der Ventile und der Brennstoffeinspritzvorrichtungen der Arbeitszylinder so ist, daß die Krafthübe der Arbeitszylinder abwechselnd erfolgen.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Maschine wird der Lufteinlaß zum Pumpenzylinder durch ein mit Schlitzen versehenes Kolbenventil gesteuert, das in einem zylindrischen Gehäuse hin und her geht, das quer zu der die Achsen der Zylinder enthaltenden Ebene liegt.
• Bei einer anderen Ausführungsform kann der Lufteinlaß zum Pumpenzylinder durch Schnarch-oder Rohrventile oder durch Rückschlagventile, die federbelastet sind, gesteuert werden.
• In jedem Fall sollen die, Arbeitszylinder vorzugsweise die Merkmale haben, die in den Beschreibungen der britischen Patentschriften 439 426 oder 457 491 beschrieben sind. Die Brennstoffeinspritzung in den Kolben kann z. B. nach der britischen Patentschrift 431 345 erfolgen.
• In den Zeichnungen sind drei Ausführungsformen einer Maschine nach der Erfindung beispielsweise etwas schematisch dargestellt.
• Fig. i ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform in der Achsenebene der drei Zylinder; Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 nach Fig. I ; Fig. 3 ist ein Schnitt im vergrößerten Maßstab im rechten Winkel der Fig. i durch die Achse eines Arbeitszylinders; Fig.4 ist ein Schnitt ähnlich wie Fig. 2 durch eine abgeänderte Ausführungsform; Fig. 5 ist ein Querschnitt ähnlich wie Fig. 3 durch die in Fig. 4 dargestellte Maschine; Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die Maschine der Fig.4 und 5 mit abgenommenem Deckel; Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie 7-7 von Fig. 6; Fig. 8 ist ein Schnitt nach Linie 8-8 von Fig. 6; Fig. 9 ist ein ähnlicher Schnitt wie Fig. 8 in anderer Ausführungsform; Fig. io zeigt die Ausführungsform der Fig. 9 in Draufsicht; Fig. i i ist ein Schnitt nach Linie i i-i i von Fig. io.
• Bei der Ausführungsform der Fig. i bis 3 ist ein Hauptgehäuse A vorhanden, das das Kurbelgehäuse bildet, in dem eine .dreifach gekröpfte Kurbelwelle B im Lager B1 gelagert ist, ferner ein Zy- lindergehäuse vorhanden ist mit Büchsen C, Cl und C2, welche die eigentlichen Maschinenzylinder bilden und die bekannte Bauart als feuchte Büchsen haben.
• Auf dem Gehäuse A ruht ein Zylinderkopf D. An einem Ende des Gehäuses A ist ein Getriebekasten Al angebracht, in demAas Getriebe z. B. mit Ketten untergebracht ist, durch welches die Drehbewegung von der Kurbelwelle B auf eine liegende Welle E übertragen wird, die auf einer Seite der Maschine angeordnet ist. Von dieser Welle wird das Ventilgestänge betätigt, und ferner wird von dieser Welle die Brennstoffpumpe F auf der anderen Seite der Maschine angetrieben. Die Kurbelwelle trägt an einem Ende ein Schwungrad B2 und hat zwei Kröpfungen B3 in derselben Winkelstellung und eine Kröpfung B4 dazwischen und um i8o° versetzt. Jede der Kröpfungen B3 ist durch

  eine Schubstange G mit einem Arbeitskolben -GI

  eines der beiden äußeren Zylinder C und Cl ver-

  bunden, während die Kröpfung B4 durch eine

  Schubstange G2 mit einem Pumpenkolben G3 des

  den Pumpenzylinder bildenden Mittelzylinders C2

  verbunden ist.

  Die Abmessungen der Kröpfung B' sind im -Ver-

  hältnis zu denen der Kröpfungen B3 so, daß der

  Hub des Pumpenkolbens G3 größer ist als der jedes

  der beiden Arbeitskolben G1. Die Bohrung des

  Pumpenzylinders C2 ist ebenfalls größer als die

  jedes der Arbeitszylinder C und Cl, so daß die För-

  derung des Kolbens G3 bei jedem Hub größer ist

  als die jedes Kolbens G1, und zwar in einem Ver-

  hältnis, das zwischen 1,5 und 2,5 liegt.

  Im Zylinderkopf D befindet sich ein rohrförmiges

  Gehäuse Dl, dessen Achse im rechten Winkel zu

  der die Achsen der Zylinder Cl, C2 enthaltenden

  Ebene liegt. Dieses Gehäuse hat eine Buchse D2,

  die mit dem Inneren des Zylinders C2 durch

  Schlitze D3 in Verbindung steht und einen hin und

  her gehenden Hohlkolben D4 hat. Das Innere des

  Hohlkolbens D4 steht mit der Atmosphäre an einem

  Ende durch einen Einlaß D5 in Verbindung, so daß

  die Schlitze D3 Lufteinlaßschlitze bilden, die durch

  den Hohlkolben gesteuert werden. Der Hohl-

  kolben D4 wird durch eine Schubstange D6 bewegt,

  die an einem Arm eines Kniehebels D7 befestigt

  ist, der bei D8 angelenkt ist und dessen anderer

  Arm mit einer Stange D9 an einem Exzenter El

  der Welle E befestigt ist.

  Das Innere des Zylinders C2 steht weiter durch

  Auslaßschlitze H mit den Zylindern C und Cl in

  Verbindung. Die Auslaßschlitze H werden durch

  Ventile Hl gesteuert, während Auslässe H2 durch

  Ventile H3 gesteuert werden.

  Die Ventile Hl und H3 bilden also die üblichen

  Ein- und Auslaßventile für jeden Arbeitszylinder C

  und Cl. Sie werden in üblicher Weise durch

  Schwingen H' bewegt, die im Zylinderkopf an-

  gelenkt und durch das Gestänge H5, H6 von

  Nocken H7 betätigt werden.

  Beider Ausführungsform der Fig. I und 2 nähert

  sich der Kolben G3 dem Zylinderkopf D in seiner

  oberen Totlage so weit, wie es mechanische Rück-

  sichten erlauben.

  Aus Fig.3 ist ersichtlich, daß jeder Zylinder C

  und Cl im Zylinderkopf einen Verbrennungsraum I

  enthält, der mit seinem Zylinder mit einem

  Kanal Il in einem Nyärmeisolierten Einsatzstück in

  Verbindung steht. Ein Sitz 12 ist für eine nicht

  gezeigte Brennstoffeinspritzdüse vorgesehen, der

  von der Brennstoffpumpe F Brennstoff zugeführt

  wird.

  Bei jedem Saughub des Pumpenkolbens G3 wird

  Luft aus dem Durchlaß D5 eingesogen, während bei

  jedem Druckhub des Pumpenkolbens die Schlitze D3

  geschlossen werden. Die Ventile Hl und H3 und

  die Brennstoffpumpe F arbeiten so, daß die Kraft-

  hübe des Kolbens G1 abwechselnd erfolgen und daß

  das eine oder das andere der Ventile Hl während

  jedes Druckhubes des Pumpenkolbens G3 geöffnet

  ist. Dieser liefert also abwechselnd Luft durch die

  Kanäle H, und die Ventile Hl wirken, außer daß sie als Einlaßventile für die Arbeitszylinder C und Cl dienen, abwechselnd als Druckventile für den Kolben G3.
• Bei der Abänderung nach Fig. 4 bis 8 ist die allgemeine Anordnung der Zylinder, der Kurbelwelle und der Kolben der Maschine ebenso wie in Fig. i bis 3. Die Maschine enthält wieder zwei Arbeitszylinder K je auf einer Seite eines Pumpenzylinders K1, nur sind in diesem Fall die Zylinderbuchsen trocken. Die Bohrungen und Hübe der Kolben G1 und G3 der drei Zylinder stehen in demselben Verhältnis wie bei der Ausführungsform der Fig. i bis 3. Ebenso sind die Arbeitszylinder K mit einem Auslaß versehen, der durch ein Ventil K2, und mit einem Einlaß K3, der durch ein Ventil K4 gesteuert wird und die unmittelbar mit dem Pumpenzylinder K1 in Verbindung steht. Der Zylinderkopf L hat ebenfalls wieder Verbrennungsräume L1 mit Einspritzdüsen L2, die von einer Pumpe 31 in bekannter Weise versorgt werden. Bei dieser Bauart werden die Ventile K2, K4 durch Schwingen N bewegt, die wieder im Zylinderkopf liegen und durch Gestänge N1 von Nocken N2 einer Nockenwelle N3 bewegt werden, die durch ein Getriebe von der Kurbelwelle N4 gedreht wird, welche durch Schubstangen G und G2 wie bei der Ausführungsform der Fig. i bis 3 mit den Kolben G1 und G3 verbunden sind. Nach Fig. 4 bis 8 ist an Stelle des Kolbenventils für den Lufteinlaß der Zylinderkopf mit vier Lufteinlässen O versehen, die durch Ventile 01 gesteuert werden und mit einem Luftkanal 02 in Verbindung stehen, durch den Luft aus der Atmosphäre gesaugt werden kann durch einenLuftreiniger oderSchalldämpfer03.Die Ventile 01 sind zu zwei Paaren angeordnet. Jedes Paar wird durch ein Brückenstück 04 bewegt, das einen Gleitschaft 05 hat, der in einer rohrförmigen Führung 0s gleitet. Das Brückenstück O' wird durch eine Schwinge 07 bewegt, die über Gestänge 08 von einem Nocken der Nockenwelle N3 betätigt wird. Die beiden Schwingen 07 werden synchron bewegt, so daß die vier Ventile 01 zusammen öffnen und schließen.
• Die Arbeitsweise der Maschine gleicht der der Fig. i bis 3. Die Ventile 01 werden bei jedem Saughub des Kolbens G3 geöffnet und während jedes Druckhubes des Kolbens geschlossen. Das eine oder das andere der Ventile K4 ist während jedes Druckhubes geöffnet, so daß aufeinanderfolgende Druckhübe des Kolbens G3 Luft abwechselnd in die Arbeitszylinder K liefern, deren Kolben sich synchron bewegen, während ihre Arbeitshübe abwechselnd vor sich gehen.
• Bei der Ausführungsform der Fig.9 bis 11 ist die allgemeine Anordnung der Maschine ebenso wie in Fig. 4 bis 8, nur daß die Ventile zum Einlassen von Luft in den Pumpenzylinder K1 und ihr Bewegungsgestänge sowie die zugehörigen Teile durch drei selbsttätige Einlaßventileinrichtungen ersetzt sind. Diese selbsttätigen Einlaßventile steuern den Luftstrom in den Zylinder, K1 aus einer Leitung P im Zylinderkopf L. Jede Ventileinheit enthält ein Einsatzstück Q, das über die Leitung P reicht und mit der Außenwand P1 von P luftdicht abgedichtet ist. Es hat verjüngte Gestalt (Fig. 9), so daß sein unteres Ende in einer Bohrung der unteren Wand P2 durch einen freien Ringraum umgeben ist. Jedes Einsatzstück hat Längsrippen Qt und wird umfaßt von Ringen R, die seitlich auf den Rippen Q1 sitzen, so daß sie gleichachsig mit dem Einsatzstück liegen (Fig. i i). Der oberste Ring R und die übrigen mit Ausnahme des untersten haben eine Ringnut R1 in den Unterflächen zur Verbindung mit der Leitung P durch schräge Radialkanäle R2. Der unterste Ring R sitzt in der Öffnung der Wand P2 luftdicht, -und jeder der anderen Ringe mit Ausnahme des obersten hat in seiner Oberfläche eine ringförmige Aussparung R3, von denen zylindrische Taschen R4 nach ,unten verlaufen, die je eine leichte Schraubenfeder haben. Diese drücken auf eine leichte Metallscheibe S, die dadurch mit der Unterfläche des darüberliegenden Ringes R in Berührung gehalten wird, so daß die Nut R1 in diesem Ring geschlossen wird. Die Scheiben S wirken also mit den über ihnen liegenden Ringunterflächen so zusammen, daß sie leicht federbelastete Scheibenventile nach Art von Rückschlagventilen bilden, die den Luftstrom aus der Leitung P durch die Kanäle R2 in das obere Ende des Zylinders K1 steuern.
• Die Einsatzstücke Q werden mit ihren Ringen durch die Arme eines Halters T gehalten, dessen Mittelpunkt durch eine Mutter auf einem Bolzen TI-festgehalten wird (Fig. io). Die Scheibenventile S, werden selbsttätig bewegt. Die allgemeine Arbeitsweise der Maschine ist ebenso wie die der Fig. i bis 3 oder 4 bis 8 mit dieser Ausnahme.
• Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Verluste infolge des Zwischenraums zwischen dem Pumpenzylinder und den Arbeitszylindern niedrig gehalten werden können, da die Zylinderköpfe nahe nebeneinander liegen. Die Abstände sind nur so groß, wie es zwischen dem Pumpenkolben und dem Zylinderkopf aus mechanischen Gründen und wegen der kurzen Leitungen vom Pumpenzylinder zu den Einlässen der Arbeitszylinder nötig ist. Vor allem benötigt der Pumpenzylinder keine Druckventile, da die Einlaßventile der Arbeitszylinder deren Funktionen ausüben.
• Ferner ist die vom Pumpenkolben benötigte Kraft niedrig, da bei Förderung der Luft durch diesen Kolben die Luft in den einen oder anderen der Arbeitszylinder, in denen die Kolben abwärts gehen, so hineinfließt, daß der Druckanstieg im Arbeitszylinder infolge der größeren Verdrängung des Pumpenkolbens verhältnismäßig niedrig ist, so daß die bei früheren :Maschinen eintretenden Verluste vermieden werden, die eintraten, weil die Luft gegen einen verhältnismäßig hohen Druck in einer Leitung oder einem Behälter gepumpt werden mußte.
• Die Erfindung soll nicht auf die dargestellte Ausführungsform einer Maschineneinheit mit zwei Arbeitszylindern und einem dazwischenliegenden Pumpenzylinder beschränkt sein, vielmehr soll die Erfindung sich auch auf Maschinen erstrecken mit zwei oder mehr solchen Einheiten, die entweder hintereinander oder nebeneinander oder auf entgegengesetzten Seiten einer Kurbelwellenachse oder schräg zueinander liegen.

Claims (5)

1. PATENTANSPROCHE: i. Verbrennungskraftmaschine mit Kompressionszündung mit zwei Arbeitszylindern und einem Pumpenzylinder, deren Kolben mit einer gemeinsamen Kurbelwelle so verbunden sind, daß die Kurbel des Pumpenkolbens um 18o' gegenüber den Kurbeln der Arbeitskolben versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenzylinder zwischen den Arbeitszylindern liegt und unmittelbar mit ihnen in Verbindung steht, so daß die Einlaßventile der Arbeitszylinder die Druckventile des Pumpenzylinders bilden, wobei das durch einen Hub des Pumpenkolbens verdrängte Volumen größer ist als das durch einen Hub jedes der Arbeitskolben verdrängte Volumen, und zwar in einem zwischen 1,5 : i und 2,5 : i liegenden Verhältnis, wobei ferner die Einstellung der Ventile und der Brennstoffeinspritzvorrichtungen der Arbeitszylinder so ist, daß die Krafthübe der Arbeitszylinder abwechselnd erfolgen.
2. 2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaß zum Pumpenzylinder durch einen mit Schlitzen versehenen Hohlkolben gesteuert wird, der in einem zylindrischen Gehäuse hin und her geht, das quer zu der die Achsen der Arbeits- und Pumpenzylinder enthaltenden Ebene liegt.
3. 3. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaß zum Pumpenzylinder durch zwangsgesteuerte Ventile gesteuert wird.
4. 4. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaß zum Pumpenzylinder durch ein selbsttätiges Rückschlagventil, z. B. ein federbelastetes Plattenventil oder mehrere solcher Ventile, gesteuert wird.
5. 5. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (die Ventile) durch dieselbe Nockenwelle gesteuert wird (werden), welche die Ventile der Arbeitszylinder steuert.