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Brennkraftmaschine.
Es sind Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen in einem Zylinder eine feste mittlere Trennung- wand und zwei Kolben zu beiden Seiten der Trennungswand vorgesehen sind, die durch eine durch die Trennungswand hindurchgehende Stange miteinander verbunden sind, wodurch der Zylinder- raum in drei Kammern zerlegt wird. Durch entsprechende in der Zylinderwand, in den Kolbenwänden und in der Stange vorgesehene Steuerschlitz bzw. Steuerkanäle wird bewirkt, dass während der am inneren Zylinderende gebildete Raum als Verbrennungsraum wirkt, der zwischen diesen Raum und der mittleren Trennungswand gebildete Raum als Ladepumpenraum wirkt, während der Raum zwischen der Trennungswand und dem andern Kolben bei seiner Vergrösserung die Verbrennungsgase nach Art einer Saugpumpe aufnimmt.
Dieser bekannten Einrichtung haften jedoch Mängel an. Insbesondere kann das Absaugen der Verbrennungsgase nicht in ausreichendem Masse erfolgen, da nur eine Raumvergrösserung auf das Doppelte des Expansionsraumes möglich ist. Auch besteht nicht genügend Freiheit für die Anordnung der Steuerkanäle, so dass deren Wirksammachung nicht in die günstigsten Abschnitte des gesamten Arbeitsvorganges verlegt werden kann.
Die Erfindung bezweckt bei grundsätzlicher Beibehaltung der angeführten Dreiraumarbeitsweise, eine Verbrennungskraftmaschine mit verbesserter Wirkungsweise zu schaffen und besteht in der Anordnung eines beiderseits geschlossenen Arbeitszylinders, der unter Bildung eines Ringraumes von einem einseitig offenen höheren Steuerzylinder umgeben ist, in dessen den Arbeitszylinder überragenden Raum ein mit dem Arbeitskolben durch eine den oberen Abschluss des Arbeitszylinders durchstossenden Kolbenstange verbundener Kolben spielt, dessen Mantel in den Ringraum zwischen Arbeitszylinder und äusseren Steuerzylinder reicht und sowohl an der Aussenfläche des Arbeitszylinders als auch an der Innenfläche des Steuerzylinders dichtend gleitet und mittels steuernden Schlitzen bzw.
Kanten mit entsprechenden Schlitzen im Arbeit-und Steuerzylinder zusammenwirkend die Ein-, Aus-und überströmung im Sinne der Dreiraumarbeitsweise steuert.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel einer Verbrennungs- kraftmaschine der besonderen an sich bekannten Art dargestellt, bei der an einem Zahnrad in radialer
Richtung zwei oder mehrere Arbeitszylinder mit ihren Kolben derart angeordnet sind, dass die Aussen- flächen der Kolben sich in den Zahnlücken des Zahnrades bewegen und mit Ritzeln in Eingriff stehen, die an einem feststehenden Ring angeordnet sind.
Auf der Welle 1, die in nicht dargestellten Lagern drehbar gelagert ist, sitzt der Grundkörper 2, der mit der Welle durch den Flansch 3 verbunden ist. In dem Grundkörper 2 sind sternförmig die
Arbeitszylinder 4 eingesetzt. Die Arbeitszylinder (Fig. 3) sind am inneren Ende offen und im Grund- körper 2 so eingesetzt, dass dieser den Abschluss der Verbrennungskammern bildet. Im dargestellten
Beispiel sind acht Zylinder sternförmig um die Drehachse angeordnet. Die Zylinder 4 sind mit dem äusseren Zylinderdeckel 5 aus einem Stück hergestellt. Vorteilhaft aus einem Stück mit dem Arbeit- zylinder ist der aussen offene Steuerzylinder 6 gebildet, der den Arbeitszylinder unter Belassung eines
Ringraumes 7 umgibt und ungefähr doppelt so hoch als der Arbeitszylinder ist.
Im Arbeitszylinder spielt der Kolben 8, der mittels einer durch den Zylinderdeckel 5 gehenden
Kolbenstange 9 mit dem im Steuerzylinder 6 spielenden Kolben 10 verbunden ist. Der verhältnismässig lange Mantel 11 des Kolbens 10 greift in den Ringraum 7 ein und dichtet sowohl an der Aussenfläche des Zylindermantels 4 als auch an der Innenfläche des Steuerzylinders 6, so dass er eine Art Kolben-
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schieber bildet. Durch die beschriebene Anordnung werden drei Räume gebildet, u. zw. der Arbeitsraum A unter dem Kolben 8, der Ladepumpenraum B zwischen dem Kolben 8 und dem Deckel 5 und der Absaugeraum C zwischen dem Deckel 5 und dem Kolben 10. Durch die nachstehend beschriebenen besonderen Steuerschlitz und Kanäle wird folgende Arbeitsweise erzielt.
Die Kolben mögen in der inneren Totpunktlage stehen (Fig. 1 unterer Zylinder). Der Raum A ist mit verdichtetem, durch die Zündkerze 12 gezündeten Brenngemisch, der Raum B mit einer andern Menge angesaugtem Ladegemisch von Aussendruck gefüllt. Während die Kolben nach aussen getrieben werden, wird das Ladegemisch im Raum B verdichtet.
Im Raum 0 entsteht ein Unterdruck Bevor die Kolben in die in Fig. 3 gezeichnete Stellung gelangen, überschleift der Schlitz 13 des Kolbensehiebermantels 11 den Kanal 14 des Zylindermantels 4 und stellt dessen Verbindung mit einem übereinstimmenden Schlitz 15 des äusseren Zylindermantels 6 her, so dass die noch nicht vollkommen drucklosen Verbrennungsgase aus'dem'Raum A ins Freie auspuffen, wodurch der Druck rasch auf'den Aussendruck sinkt. Beim weiteren Auswärtsgehen in die in Fig. 3 gezeichnete Stellung schliesst der Schlitz 13 den Schlitz 15 ab und stellt gleichzeitig die Verbindung des Kanals 14 mit einem Kanal 16 her, der in den Raum C mündet.
Im Raum 0 herrscht in diesem Augenblick schon ein bedeutender Unterdruck, so dass der noch im Raum A befindliche Verbrennungsgasrest in den Raum 0 übergesaugt wird. Da der Raum C wesentlich grösser ist als der Raum A, werden die Verbrennungsgase bis auf einen geringen Rest aus letzterem entfernt. Eine Klappe 17 od. dgl. verhindert beim später zu beschreibenden Rückgang der Kolben, dass die Verbrennungsrückstände zum Teil wieder aus dem Raum C nach A zurückgedrückt werden. Gehen die Kolben aus der in Fig. 3 dargestellten Stellung weiter auswärts, so wird vorerst die Verbindung der Kanäle 16 und 14 unterbrochen, sodann überschleift der Kolben 8 den Kanal 18
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sobald die Kolben ihre äussere Endstellung erreichen.
Beim nun folgenden Nachinnengang der Kolben werden das Ladegemisch in A und die Verbrennungsrückstände in 0 verdichtet, während in B ein bedeutender Unterdruck entsteht. Kurz vor dem Erreichen der inneren Endstellung überschleift der Schlitz 19 im Steuerschieber den Schlitz 20 im äusseren Zylindermantel 6, so dass die Verbindung mit der Ansaugleitung 21 hergestellt wird und der Raum B wieder frisches Brenngemisch erhält. Ungefähr gleichzeitig kommt ein Schlitz 22 im Steuerschieber mit einem Ausströmsehlitz 23 im äusseren Zylindermantel in Übereinstimmung, so dass die verdichteten Verbrennungsrückstände ausblasen können. Hiemit ist die Ausgangsstellung erreicht und das beschriebene Spiel beginnt von neuem.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines besonderen Sternmotors wird das äussere Hubende der Kolben nicht zwangläufig begrenzt. Hier sind zur Hubbegrenzung gefederte Pufferscheiben')'i vorgesehen, gegen die der Kolben 8 wirkt und die sich gegen den Zylinderabschluss 5 stützen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Brenngemischzufuhr durch die hohle Welle 1, in der radiale Bohrungen 24 vorgesehen sind. Die Bohrungen sind durch eine Art hohle Manschette 25 umgeben, in deren Hohlraum das vom Vergaser kommende Rohr 26 mündet.
Ein zweiter Kranz radialer Bohrungen 27 mündet in den scheibenförmigen Raum 21, der im Grundsatz nichts anders als die Fortsetzung der Ansaugleitung ist und aus dem auch das Brenngemisch auf die einzelnen Zylinder verteilt wird. In analoger Weise ist auch die Auspuffleitung als scheibenförmiger Ringraum 28 ausgebildet, der dann zu einem Ringrohr'zusammengezogen zum Auspufftopf überführt.
Ein sich mit den Zylindern mitdrehender Zahnkranz 29 greift in Ritzel 30 ein, an deren Welle ein Arm 31 sitzt, der am Ende eine Rolle 32 trägt. Statt des dargestellten Zahnradtriebes kann auch ein Kettentrieb verwendet werden. Der Arm 31 bildet eine Art Einzahnrad, dessen Zahn bei der Drehung in den Zylindermantel 6 eingreift und gegen den Boden des Kolbens 10 wirkt. Statt des einen Armes können auch zwei oder mehrere Arme vorgesehen sein, die nacheinander je in einen Zylinder eingreifen. Es können auch statt des einen Ritzels um den Zylinderstern verteilt zwei oder mehrere Ritzel mit Armen 31 vorgesehen sein. Hiedurch kann die Folge der Arbeitshübe in verschiedener Weise abge- ändert werden.
Während bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung, bei der sich das Zahnverhältnis des Ritzels 30 zum Zahnrad 29 wie 1 : 8 verhält, bei jeder Umdrehung des Zylindersternes acht Arbeitshübe, nämlich je ein Arbeitshub eines Zylinders erfolgt, können bei zwei diametral angeordneten Ritzeln sechzehn Arbeitshübe je Umdrehung erzielt werden. Es kann die Anzahl der Arbeitshübe auch durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Zahnrad und Ritzel beeinflusst werden.
Den Zündkerzen 12 wird der Zündstrom mittels nicht dargestellten Schleifringen in an sich bekannter Weise zugeführt.-
Beim Beginn des beschriebenen Arbeitsvorganges oder beim Ausbleiben einer Zündung oder in allen sonstigen Fällen, in denen eines der Kolbenpaare nicht nach auswärts ginge, würde der Arbeitsvorgang zumindest in dem betreffenden Zylinder unterbrochen. Um dies zu verhindern, ist folgende Anordnung getroffen :
An den Kolben 10 sind seitlich diametral gegenüberstehende Bolzen 34, 34'vorgesehen, die durch Längsschlitze 35, 35' (Fig. 1 und 2) nach aussen ragen.
Auf den Bolzen ruhen die Enden von beiderseits der Zylinder angeordneten gleicharmigen Hebeln 36,36'von innen auf, die somit je zwei
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mit den andern Enden das Kolbenpaar des benachbarten Zylinders nach aussen, falls die Auswärtsbewegung ansonst nicht eintreten würde. Wird das betreffende Kolbenpaar jedoch durch den Verbrennungsdruck nach aussen getrieben, so kann es unabhängig von der Bewegung des andern Kolbenpaares der Hebelbewegung ungehindert voreilen.
Die Kühlung der Zylinder kann durch Kühlwasser erfolgen, das entsprechenden Kühlmänteln durch die Welle zugeführt wird.
Die Maschine kann in an sich bekannter Weise in kinematischer Umkehrung auch so ausgeführt werden, dass die Zylinder mit dem Zahnrad 29 feststehen und die Ritzel 30 als Planetenräder um dasselbe kreisen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Brennkraftmaschine mit Dreiraumarbeitsweise, gekennzeichnet durch die Anordnung eines beiderseits geschlossenen Arbeitszylinders (4), der unter Bildung eines Ringraumes (7) von einem einseitig offenen höheren Steuerzylinder (6) umgeben ist, in dessen den Arbeitszylinder überragenden Raum ein mit dem Arbeitskolben durch eine den oberen Abschluss (5) des Arbeitszylinders durchstossenden Kolbenstange (9) verbundener Kolben (10) spielt, dessen Mantel (11) in den Ringraum zwischen Arbeitszylinder und äusseren Steuerzylinder reicht und sowohl an der Aussenfläche des Arbeitszylinders als auch an der Innenfläche des Steuerzylinders dichtend gleitet und mittels steuernden Schlitzen bzw.
Kanten mit entsprechenden Schlitzen im Arbeit-und Steuerzylinder zusammenwirkend die Ein-, Aus-und Überströmung im Sinne der Dreiraumarbeitsweise steuert.