DE835813C

DE835813C - Verfahren und Vorrichtung fuer Brennkraftmaschinen mit frei fliegenden Doppelkolben

Info

Publication number: DE835813C
Application number: DEP37305A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmuth V Bezold
Original assignee: HELMUTH V BEZOLD DIPL ING
Current assignee: HELMUTH V BEZOLD DIPL ING
Priority date: 1949-03-20
Filing date: 1949-03-20
Publication date: 1952-04-03

Description

Verfahren und Vorrichtung für Brennkraftmaschinen mit frei fliegenden Doppelkolben Bremikraftmaschinen mit in einer Linie angeordneten Doppelzylindern und durch eine gemeinsame Kolbenstange miteinander verbundenen frei fliegenden Doppelkolben sind bekannt. Es ist ferner bekannt, Luft auf einer Seite eines der durch eine gemeinsame Kolbenstange miteinander verbundenen Doppelkolben während der Explosion des Frischgasgemisches auf der anderen Seite dieses Kolbens xii verdichten und einem Druckbehälter zuzuführen, von welchem sie sodann in genau dosierten Mengen im 'Verlauf von zeitlich sinngemäß gesteuerten "Zeiträumen über einen Vergaser bzw. ein sonstiges geeignetes System zur Gemischbildung in den Verbrennungsraum auf der anderen Kolbenseite gelangt, wo sodann durch Explosion des Gemisches die Antriebswirkung hervorgerufen wird. Weiterhin sind Maschinen mit frei fliegenden Doppelkolben bekannt, die nach dem Dieselprinzip arbeiten.
Demgegenüber beschreitet die Erfindung grundsätzlich andere Wege, indem bei einer Brennk,raftmaschine mit in einer Linie angeordneten Doppelzylindern und durch eine gemeinsame Kolbenstange miteinander verbundenen frei fliegenden Doppelkolben Gemisch in das Innere des einen Kolbens angesaugt, beim nächsten Hub verdichtet und über einen Längsansatz am Kolbenkopf in den um diesen. Längsansatz angeordneten Verbrennungsraum untere Austreiben der Abgase im Gleichstrom übergeführt sowie beim nächsten Hub nach weiterer Kompression, vorteilhaft durch Selbstzündung, der Arbeitshub eingeleitet und der Kolben seinem freien Flug überlassen wird, während der andere, gleichsinnig bewegte Kolben die hierzu erforderlichen Bewegungen in dazu versetzter Reihenfolge ausfuhrt.
Eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Es stellt dar Fig. i einen Längsschnitt durch die Einrichtung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Einzelteil (Schleppventil), Fig. 3 eine Frontansicht desselben (Feg. a und 3 in größerem Maßstab), Fig. 4 einen Längsschnitt wie Fig. i mit anderen angetriebenen Teilen.
In der Zeichnung bedeuten i und i° zwei in einer Linie angeordnete Zylinder, 2 und 2a Kolben darin, 3 und 3a den Innenraum dieser Kolben, 4 und 4a Zylinderköpfe, 5 einen Gemischeinlaß und 6 eine Gemischkammer.
Erfindungsgemäß durchsetzen Ansätze 7 und 7a die Zylinderköpfe 4 und 4a. Sie dienen einesteils zur Verbindung der beiden Kolben durch Befestigung auf einer gemeinsamen Kolbenstange 8 und bilden anderenteils mit dieser Überströmkanäle 9 und 9a, von denen Einströmschditze io und ioa in die um die Ansätze 7 und 7a gebildeten Verbrennungsräume 1.1 und i ja münden. 12 und 12' sind Abgasauslässe aus den Verbrennungsräumen. Auf der Kolbenstange 8 ist je ein Schleppeinla& ventil 13 und. 13a angeordnet. Dieses besteht aus einem auf der Kolbenstange mit Gleitreibung aufgesetzten zylindrischen Teil 14 und einem einen wesentlich größeren Durchmesser . aufweisenden, z. B. konisch erweiterten Ventilkörper 15, der vorteilhaft in seinem erweiterten Teil Durchströmöffnungen 16 aufweist. Der Dichtungsteil ist zweckmäßig konisch ausgebildet, wie bei 17 gezeigt. Die dazugehörigen Ventilsitze sind in Platten 18 und 1811 angeordnet, die zusammen mit einem Ringkörper i9 den Gemischraum 6 begrenzen.
Die Zylinder sind mit den Platten 18 und 1811 sowie dem Ringkörper i9 durch Längsanker verbunden und alle Teile deshalb leicht lösbar.
An Stelle der gezeichneten Zylinderbauart kann mit den Zylindern auch je ein besonderer Verlängerungsteil lösbar verbunden und es können die Auslaßschlitze io und ioa an der Stoßstelle angeordnet sein (vgl. Fig. 4). An den Zylindern können auch Ansätze oder Flächen angebracht sein, die den Hub der Schleppventile begrenzen, wie bei 20' gezeigt. Gegebenenfalls kann dadurch bei Wegfall der ßffnungen 16 oder zusätzlich zu diesen ein Einströmen des Gemisches um die Außenkante des Schleppventils. 13 bewirkt werden.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt. Das Gemisch wird aus der Gemischkammer 6 durch das Schleppventil .13 (Stellung linke Seite Fig. i) in das Innere des Kolbens 2 eingesaugt, beim näch-#ten Hub verdichtet, strömt am Hubende durch den Einströmschlitz io in den Verbrennungsraum i i, wo es im Gleichstrom die Abgase vor sich herschiebt und durch den Auslas entfernt. Beim nächsteil Hub wird das Gemisch im Verbrennungsrauen gegebenenfalls bis zur Selbstentzündung verdichtet, und der Arbeitshub beginnt, wobei die beiden Kolben mit ihrer gemeinsamen Kolbenstange im wesentlichen dem freien Flug überlassen sind. Die Vorgänge in dem anderen Zylinder ja spielen sich ebenso, nur in ihren Phasen verschoben, ab.
Die hin und her gehende Bewegung der Kolbenstange 8 wird durch einen beliebigen Wandler, z. B. hydraulischen Wandler, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, in Drehung umgesetzt und auf eine Abtriebswelle 21 übertragen. Auf dieser sind vorteilhaft Ventilatorflügel 22 angeordnet, die Kühlluft durch ein die gesamte Anordnung umgebendes Gehäuse 23 hindurchsaugen.
In Fig. 4 sind im wesentlichen die gleichen Teile wie in Fig. i gezeigt, nur daß hier Luftkühlung durch Rippen 24 vorgesehen ist, wobei die hin und her gehende Bewegung der Kolbenstange 8 über eine Verlängerung 25 derselben in bekannter Weise auf Tauchspulen 26 übertragen wird. Diese schwingen in Spalten 27 eitles Elektromagneten 28. Auf diese Weise ist es möglich, mittels einer äußerst gedrungenen Anordnung Wechselstrom zu erzeugen.
Auf der rechten Seite der Fig.4 ist eine Startvorrichtung veranschaulicht, die auf die Kolbenstange 8 wirkt und die Anfangsbewegung erzeugt. Zu diesem .Zweck ist in einem Zusatzgehäuse 29 eine Feder 30 in einem Federgehäuse 31 gelagert. Letzteres kann auf den Ansatz 7a bzw. die Kolbenstange 8 wirken. Die Feder kann durch Drehen einer Schraubenspindel 32 gespannt und durch Ausheben einer Klinke 33 ausgelöst werden, die in einen Ring 34 auf der Kolbenstange 8 eingreift. 35 ist ein Bedienungshebel für die Klinke, 36 ein verschiebbares Druckstück, das durch eine Klinke 37 in der gespannten Stellung der Feder gehalten wird.
Die Vorteile der Einrichtung nach der Erfindung sind wie folgt: i. Der Kolbenhub ist variabel, da er nicht von einem Kurbeltrieb abhängig ist; 2. die Explosion wird nicht durch eine elektrische Zündung ausgelöst, die bei einer bestimmten Kurbelstellung bei Ottomotoren eintreten muß, sondern erfolgt dann, wenn das Gasgemisch bis zur Selbstzündung verdichtet ist; 3. da der Motor mit Selbstzündung arbeitet, kann das Gasgemisch wesentlich höher verdichtet werden als bei Motoren mit elektrischer Zündung; 4. gute Kühlung der Zylinder, da das Volumen im Verhältnis zum Durchmesser der Zylinder klein ist; 5. günstige Kühlung des Kolbens, da er von den Frischgasen durchströmt wird; 6. geringe Wirbelbildung der ein- und ausströmenden Gase, da sie sich im Gleichstrom bewegen; 7. große Querschnitte der Eiei- und Ausströmschlitze ; 8. die Gasgeschwindigkeiten überschreiten trotz der hohen Frequenz nicht die üblichen Werte; 9. keine größeren Querkräfte auf Kolben und Zylinder durch Gasdruck und :Nassen, -gute Führung der Kolben, daher geringer Verschleiß und hohe Lebensdauer dieser Teile; io. zwangsläufig gesteuerte Einlaßventile mit großem Einströmquerschnitt; i i. Fortfall des Kurbelgetriebes und gegebenenfalls der elektrischen Zündung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren für Brennkraftmaschinen mit in einer Linie angeordneten Doppelzylindern und durch eine gemeinsame Kolbenstange miteinanderverbundenen freifliegendenDoppelkolben, dadurch gekennzeichnet, daß Gemisch in das Innere des einen Kolbens angesaugt, beim nächsten Hub verdichtet und über einen Längsansatz am Kolbenkopf in den um diesen Längsansatz angeordneten Verbrennungsraum unter Austreibender Abgase im Gleichstrom übergeführt sowie beim nächsten Hub nach weiterer Kompression, vorteilhaft durch Selbstzündung, der Arbeitshub eingeleitet und der Kolben seinem freien Flug überlassen wird, während -der andere, gleichsinnig bewegte Kolben die .hierzu erforderlichen Bewegungen in dazu versetzter Reihenfolge ausführt.
2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i mit in einer Linie angeordneten Doppelzylindern und Doppelkolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenköpfe Ansätze (7, 711) aufweisen, die die Zylinderköpfe durchsetzen, zur Verbindung der beiden Kolben dienen und Kanäle zur Überführung des Gemisches in den Verbrennungsraum besitzen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Kolben durch eine im Innern der Ansätze angeordnete Kolbenstange (8) bewirkt wird, die zusammen mit den Ansätzen die Kanäle (9, 9a) einer Gleichstromführung für das Gemisch von einer Gemischbildungsstelle zum Verbrennungsraum bilden und Einströmschlitze (io, io°) zu letzterem in den Ansätzen angebracht sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kolbenstange (8) für jeden Zylinder ein Schleppeinlaßventil (13, 13a) angeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleppventil aus einem auf der Kolbenstange mit Gleitreibung aufgesetzten zylindrischen Teil (14) und einem einen wesentlich größeren Durchmesser aufweisenden, z. B. konisch erweiterten Ventilkörper (15) besteht, der gegebenenfalls in seinen erweiterten Teil Durchströmöffnungen (16) aufweist.
6. Einrichtung nach Anspruch -2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsteil des Ventilkörpers konisch ausgebildet ist und in eine konische Ausdrehung einer Ventilsitzplatte eingreift.
7. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ventilsitzplatten (18, 18a) einen für beide Zylinder gemeinsamen Gemischraum (6) begrenzen. B.
Einrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gemischraum durch lösbare Ventilsitzplatten und einen einen Gemischeinlaßstutzen (5) enthaltenden Ringkörper (i9) gebildet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 2 -bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Verbrennungsraum enthaltender Zylinderteil mit einem Verlängerungsteil zusammengebaut ist, z. B. auf einen Ansatz des ersteren aufgesetzt ist, und beide Teile zusammen Auslaßschlitze für den Verbrennungsraum bilden.. io.
Einrichtung nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Verlängerungsteil Ansätze oder Flächen (20, 20a) vorgesehen sind, die den Hub des Schleppventils begrenzen und gegebenenfalls Einströmen des Gemisches um die Außenkante des Schleppventils gestatten. i i.
Einrichtung nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkörper sowie die Gemischraumteile gegenseitig zentriert durch Längsanker leicht lösbar miteinander verbunden sind.
12. Einrichtung nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß, um elektrischen Strom zu erzeugen, die Verbindungsstange in an sich bekannter Weise mittelbar oder unmittelbar mit einer oder mehreren elektrischen Erregerspulen (27) verbunden ist.
13. Einrichtung nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Drehbewegung die Verbindungsstange mittelbar oder unmittelbar mit einem hydraulischen Wandler verbunden ist. n4.
Einrichtung nach Anspruch 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Abtriebswelle ein Ventilator (22) angeordnet ist, der Kühlluft durch ein die Anordnung umgebendes Gehäuse saugt.
15. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 14 in Verbindung mit einer Startvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß als Startvorrichtung zur Einleitung der ersten Kolbenbewegung eine Schraubenfeder (3o) dient, die um eine Hohlachse (38) greifend sich gegen einen durch Sperrklinke (37) gehaltenen Stützring (36) abstützt und in gespanntem Zustand durch einen auf Hohlachse (38) befestigten Ring (34) gehalten wird, der nach Lösen der Sperrklinke (33) beim Aufprall auf Ring (36) die Sperrklinke (37) löst, so daß nach Einleiten der ersten Explosion die Vorrichtung in eine Ruhestellung einrastet, in der die Bewegung der Kolbenstange (8) nicht behindert wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 255 834, 49665'8.