DE2823448A1 - IC engine with stepped piston supercharger - which is ported and has check valves to obtain one-way flow - Google Patents
IC engine with stepped piston supercharger - which is ported and has check valves to obtain one-way flowInfo
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Abstract
Description
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Γ PATENTANWÄLTE ~~lΓ PATENT LAWYERS ~~ l
BRAUNSCHWEIG MÜNCHENBRAUNSCHWEIG MUNICH
DANA Corporation Toledo Ohio / USA DANA Corporation Toledo Ohio / USA
"Viertakt-Brennkraftmaschine""Four-stroke internal combustion engine"
Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a four-stroke internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
Der Trend in der Ausbildung von Brennkraftmaschinen geht ständig dahin, höhere Leistungen bei vorgegebenem Kolbenhub, vorgegebener Größe und vorgegebenem Gewicht zu erzielen. Außerdem ist gleichzeitig die Brennstoffausnutzung in vielen Anwendungsfällen ein wichtiger Gesichtspunkt. Es ist für den Fachmann allgemein bekannt, daß eine typische Zweitaktmaschine bedeutend mehr PS pro Volumenverschiebung bei vorgegebener Drehzahl liefert als jede Viertaktmaschine mit natürlicher Ansaugung, daß jedoch eine solche Maschine einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad zeigt. Aufgeladene Viertaktmaschinen bilden dagegen eine Art Kompromiß, indem sie mehr Kraft pro Gewichtseinheit als üblicheThe trend in the design of internal combustion engines is constantly towards higher performance with a given piston stroke, a given one To achieve size and given weight. In addition, fuel efficiency is also a factor in many applications important point of view. It is well known to those skilled in the art that a typical two-stroke engine produces significantly more horsepower per volume shift at a given speed delivers than any four-stroke engine with natural intake that, however such a machine shows a significantly poorer efficiency. Turbocharged four-stroke machines, on the other hand, form a kind of Compromise by giving more force per unit weight than usual
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-H--H-
Viertaktraaschinen und eine bessere Brennstoffausnutzung als Zweitaktmaschinen liefern. Aufladevorrichtungen sind jedoch für gewöhnlich teuer und werden daher im wesentlichen nur bei Renn- oder Sportwagen angewendet.Four-stroke machines and better fuel economy than Deliver two-stroke machines. However, charging devices are usually expensive and are therefore essentially only used in Racing or sports car applied.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 so weiterzubilden, daß auch mit dieser Maschine eine vergleichsweise bessere Brennstoffausnützung und eine höhere Leistung pro Gewichtseinheit erzielt werden können.It is the object of the invention to provide a four-stroke internal combustion engine to further develop with the features of the preamble of claim 1, that with this machine, too, a comparatively better fuel economy and a higher output per unit weight can be achieved.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst.This task is with the features of the characterizing part of the claim 1 solved.
Bei der neuen Viertakt-Brennkraftmaschine wird ein abgestufter Kolben verwendet, der einen ersten Abschnitt aufweist, welcher in üblicher Weise die bewegliche Wand der Verbrennungskammer, also den Arbeitskolben bildet. Ein im Durchmesser zunehmender Kolbenabschnitt arbeitet in einer angrenzenden und axial in Fluchtung stehenden Bohrung des Zylindergehäuses. Der verbreiterte Kolbenabschnitt ist mit öffnungen und mit Rückschlagventilen versehen. Diese gestatten eine Strömung nur jeweils in einer Richtung, und zwar eines Brennstoff-Luftgemisches von dem Kurbelgehäuse der Maschine in die Verdichtungskammer der Maschine, welche durch den verbreiterten Abschnitt des Kolbens und die Bohrung, in der dieser arbeitet, begrenzt wird. Diese Anordnung sieht zwei Einlaß- und zwei Kompressionshübe des Kompressor-In the new four-stroke internal combustion engine, a stepped piston is used which has a first section which in the usual way, the movable wall of the combustion chamber, that is, forms the working piston. One increasing in diameter Piston section works in an adjacent and axially in Aligned bore of the cylinder housing. The widened Piston section is provided with openings and with check valves. These allow a flow in only one at a time Direction of a fuel-air mixture from the crankcase of the engine into the compression chamber of the engine, which is limited by the widened portion of the piston and the bore in which it works. This arrangement sees two inlet and two compression strokes of the compressor
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mm C a. mm C a.
kolbens auf jedem gesamten Zyklus der Viertaktmaschine vor. Die Mischung, die in die Kompressionskammer bei dem nach unten gerichteten Hub des abgestuften Kolbens eintritt, wird durch die Rückschlagventile eingefangen und bei dem Aufwärtshub komprimiert und in eine Umgehungsleitung oder eine Sammelvorrichtung geliefert, welche zu dem Einlaßventil des HauptZylinders oder der Verbrennungskammer führt. Die Kompressionseinrichtung nach der Erfindung ist somit wirksam, um jeweils zwei aufgeladene Volumina pro Arbeitszyklus in die Umgehungs-Verteilerleitung zu liefern. Diese Anordnung dient damit als Aufladeeinrichtung und liefert eine einfach gebaute Viertakt-Brennkraftmaschine mit hohem PS-Ausstoß für jede vorgegebene Gewichtseinheit oder VolumenverSchiebung.piston on each entire cycle of the four-stroke engine. the Mixture entering the compression chamber on the downward stroke of the graduated piston is passed through the Check valves captured and compressed on the upstroke and transferred to a bypass or collector supplied to the inlet valve of the master cylinder or the combustion chamber leads. The compression device according to the invention is thus effective to charge two at a time Deliver volumes per duty cycle to the bypass manifold. This arrangement thus serves as a charging device and provides a simply built four-stroke internal combustion engine with high horsepower output for any given unit weight or Volume shift.
Vorteilhafterweise sindäie Volumina von Kompressionskammer und Verbrennungskammer im wesentlichen gleich groß.Advantageously, the volumes of compression chamber and Combustion chamber essentially the same size.
Um die Abmessungen der Maschine klein zu halten, ist es zweckmäßig, wenn bei kreisförmigem Querschnitt der Arbeitskolben die Kompressionskolben einen länglichen oder lang-ovalen Querschnitt aufweisen, wobei die kleinste Querschnittsausdehnung im wesentlichem dem Durchmesser des Arbeitskolbens entspricht.In order to keep the dimensions of the machine small, it is advisable to if the working piston has a circular cross-section, the compression piston has an elongated or long-oval cross-section have, the smallest cross-sectional dimension essentially corresponding to the diameter of the working piston.
Die Zuführung der Frischluft oder des Gemisches aus Frischluft und Brennstoff zu der Kompressionskammer erfolgt vorteilhafterweise dadurch, daß der Kompressionskolben selbst ein Einlaß-Rückschlagventil aufweist, das in das Kurbelgehäuse mündet undThe fresh air or the mixture of fresh air and fuel is advantageously supplied to the compression chamber in that the compression piston itself has an inlet check valve which opens into the crankcase and
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in die Kompressionskammer öffnet, wobei das Gemisch oder die Frischluft durch das Kurbelgehäuse zugeführt wird.opens into the compression chamber, the mixture or the Fresh air is supplied through the crankcase.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand scheraatischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained below with reference to schematic drawings explained in more detail using several exemplary embodiments.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 bis 4 jeweils gleiche Seitenansichten in senkrechtemFig. 1 to 4 each have the same side views in vertical
Schnitt eines herausgegriffenen Zylinders, wobei der zugehörige Arbeitskolben bei dem Einlaß-, dem Kompressions-, dem Arbeits- und dem Ausstoßtakt gezeigt sind;Section of a selected cylinder, the associated working piston at the inlet, the Compression, power and exhaust strokes are shown;
Fig. 5 im Ausschnitt einen Querschnitt der Maschine nachFig. 5 shows a cross section of the machine in detail
Fig. 1 bis 4 in abgewandelter aber bevorzugter Ausführungsform; 1 to 4 in a modified but preferred embodiment;
Fig. 6 ein Zeitdiagramm von der Arbeitsweise der Maschine nach Fig. 1 bis 4;Figure 6 is a timing diagram showing the operation of the machine of Figures 1 to 4;
Fig. 7 eine Teilansicht einer bevorzugten Anordnung von Kolben und Zylinder einer Mehrzylindermaschine nach der vorliegenden Erfindung;7 shows a partial view of a preferred arrangement of piston and cylinder of a multi-cylinder machine according to the present invention;
Fig. 8 eine Seitenansicht des Kolbens und des Zylinders nach Fig. 7» teilweise im Schnitt;8 shows a side view of the piston and the cylinder according to FIG. 7, partly in section;
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Fig. 9 eine isometrische Ansicht eines Kolbens nach Fig.FIG. 9 is an isometric view of a piston according to FIG.
und 8and 8
sowie
Fig. 10 eine Einzelheit für eine bevorzugte Abdichtung deras
Fig. 10 shows a detail for a preferred sealing of the
Kompressionskammer.Compression chamber.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt jeder Zylinder, von denen nur einer in den Figuren 1 bis 4 gezeigt ist , einen Kolben 10 mit einem verbreiterten oder abgestuften Abschnitt 12 am unteren Ende. Der Kolben ist so angeordnet, daß er eine Kurbelwelle 12 über den Kurbelarm 16 und den Kurbelzapfen 17 in üblicher Weise antreibt. Der obere Bereich oder Arbeitskolben 10 wird innerhalb eines Brennkammerzylinders 18 hin- und herbewegt und umfaßt Nuten zur Aufnahme oberer und unterer Kolbendichtungsringe 19 und 19a. Der ringförmige erweiterte Abschnitt oder Kompressionskolben 12 wird von dem Arbeitskolbenabschnitt 10 getragen und ist vorzugsweise mit diesem einstückig ausgebildet. Der Kompressionskolben arbeitet in dem erweiterten Zylinderbereich, der durch die Wände 20 begrenzt ist. Der Kompressionskolben umfaßt Durchbrechungen oder Durchgänge für die Zuführung eines Brennstoff-Luftgemisches von dem Kurbelgehäuse 23 der Maschine aus in die Kompressionskammer, die durch die Zylinderwände 20 und den Kompressionskolbenabschnitt 22 sowie die ringförmige Schulter 25 am unteren Ende der Brennkammerwand 18 bestimmt wird. Durch den Schulterbereich 25 gehen Kanäle 26, die durch Rückschlagventile 27 schließbar sind. Es sind wenigstens £weils ein Durchgang 26 und ein Rückschlagventil 27 vor-In the preferred embodiment of the invention, each comprises Cylinders, only one of which is shown in Figures 1 to 4, a piston 10 with a widened or stepped Section 12 at the bottom. The piston is arranged to have a crankshaft 12 via the crank arm 16 and the crank pin 17 drives in the usual way. The upper region or working piston 10 is within a combustion chamber cylinder 18 reciprocated and includes grooves for receiving upper and lower piston seal rings 19 and 19a. The annular extended Section or compression piston 12 is carried by working piston section 10 and is preferably integral therewith educated. The compression piston works in the enlarged cylinder area which is delimited by the walls 20. The compression piston includes openings or passages for the supply of a fuel-air mixture from the crankcase 23 of the machine out into the compression chamber, which is through the cylinder walls 20 and the compression piston section 22 and the annular shoulder 25 at the lower end of the combustion chamber wall 18 is determined. Channels 26, which can be closed by check valves 27, go through the shoulder region 25. At least there are £ because there is a passage 26 and a non-return valve 27
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gesehen. Vorzugsweise sind jedoch mehrere solcher Einheiten annähernd gleichförmig um die Schulter 25 angeordnet, und zwar in Abhängigkeit von der Größe und den Arbeitscharakteristiken der betreffenden Maschine.seen. However, several such units are preferably approximate arranged uniformly around the shoulder 25, depending on the size and the working characteristics of the machine concerned.
Die Rückschlagventile 27 öffnen in eine ringförmige Aufnahmeleitung 28, welche oberhalb der Schulter 25 in dem Zylindergehäuse vorgesehen ist und in offener Verbindung mit einer Sammelleitung 29 steht. Das andere Ende der Sammelleitung 29 kann periodisch mit der Brennkammer der Maschine über das Einlaßventil 30 in Verbindung gebracht werden. Das Ventil 30 kann in verschiedenerlei Weisen ausgebildet sein. Für viele Anwendungsfälle ist es bevorzugt, das Ventil als rotierendes Ventil der gezeigten Art auszubilden, um die Vorteile dieses Ventiltyps ausnutzen zu können. Es können aber auch übliche Tellerventile oder andere Ventiltypen verwendet werden, was ganz nach Anwendungsfall und bevorzugten Merkmalen abhängt. Der Ausstoß oder Auslaß aus dem Zylinder wird ebenfalls durch das rotierende Ventil 30 bestimmt, wie dies in Fig. 4 in einem Abschnitt des Ausstoßzyklus angedeutet ist, der selber weiter unten näher erläutert wird.The check valves 27 open into an annular receiving line 28, which is provided above the shoulder 25 in the cylinder housing and in open connection with a manifold 29 stands. The other end of the manifold 29 can periodically connect to the combustion chamber of the engine via the intake valve 30 can be associated. The valve 30 can be configured in various ways. For many applications it is preferred to design the valve as a rotating valve of the type shown in order to take advantage of this type of valve can. However, conventional poppet valves or other valve types can also be used, depending on the application and preferred Characteristics depends. The discharge or outlet from the cylinder is also determined by the rotating valve 30, as indicated in FIG. 4 in a section of the ejection cycle which is explained in more detail below.
jedoch
Verbrennungsluft, normalerweise/schon in Form eines LuftrB^ennstoffgemisches,
wird von einem Vergaser oder dgl. (nicht gezeigt) über eine Leitung 32 zugeleitet. Bedarfsweise und auch vorzugsweise
sind Rückschlagventile 3k vorgesehen, um eine Rückströmung
zum Vergaser zu verhindern. Es können auch BrennstoffInjektoren
(nicht gezeigt) verwendet werden, um Brennstoff in die Brenn-However
Combustion air, normally / already in the form of an air fuel mixture, is fed in from a carburetor or the like (not shown) via a line 32. If necessary and also preferably, check valves 3k are provided in order to prevent a backflow to the carburetor. Fuel injectors (not shown) can also be used to inject fuel into the fuel
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kammer in bekannter Weise einzuspritzen, wie dies z.B. bei Dieselmaschinen der Pail ist.Inject the chamber in a known manner, as is the case, for example, with diesel engines of the Pail.
Eine bevorzugte Anordnung und Ausbildung für den Teil des Maschinenblockes, der die Sammelkammer 28 bestimmt, ist in Einzelheiten in Fig. 5 gezeigt. Der Verbrennungskammerzylinder ist als Teil des Maschinenblockes vorgesehen und von der Außenwand 36 des Maschinenblockes durch die Schulter 25 getragen. Eine nach oben offene ringförmige Kammer 38 wird auf diese Weise gebildet. Mehrere Durchgänge 26 in der Schulter 25 sind mit einem Rückschlagventil 27 versehen, welches in Form einer ringförmigen Scheibe in den Boden der Ausnehmung 28 eingepaßt ist. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Rückschlagventils 27 umfaßt eine obere Scheibe 27a aus Gummi oder dgl. und eine untere Scheibe 27b aus einem dünnen Federmaterial einer Beryllium-Legierung .A preferred arrangement and design for the part of the machine block, which defines the collection chamber 28 is in detail shown in fig. The combustion chamber cylinder is as Part of the machine block provided and carried by the outer wall 36 of the machine block by the shoulder 25. One after Annular chamber 38, open at the top, is formed in this way. Several passages 26 in the shoulder 25 are provided with a check valve 27, which is fitted into the bottom of the recess 28 in the form of an annular disc. One special preferred embodiment of the check valve 27 comprises an upper disk 27a made of rubber or the like. and a lower disk 27b made of a thin spring material of a beryllium alloy .
Die innere Umfangsfläche der Scheibe 27 ist an der Schulter 25 durch den Hülsenabschnitt 40, insbesondere durch das zylindrische Ende 41 von verringertem Durchmesser festgeklemmt, welcher Abschnitt gleitend über die Zylinderwand 18 greift. Der Abschnitt 41 endet im oberen Bereich in einer radialen Schulter 42, welche bis zu dem Abschnitt 43 von größerem Durchmesser reicht. Der zylindrische Abschnitt 43 greift mit Gleitsitz in die Außenwand 36 und liegt abdichtend an der Zylinderkopfdichtung 46 des das Ventil enthaltenden Maschinenkopfes 48 an.The inner circumferential surface of the disk 27 is on the shoulder 25 by the sleeve portion 40, in particular by the cylindrical Clamped end 41 of reduced diameter, which Section slides over the cylinder wall 18 engages. The section 41 ends in the upper area in a radial shoulder 42, which extends to the section 43 of larger diameter. Of the cylindrical portion 43 engages with a sliding fit in the outer wall 36 and lies sealingly against the cylinder head gasket 46 of the machine head 48 containing the valve.
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Da die Hülse 40 an jedem Ende abgedichtet ist, teilt sie die Ausnehmung 38 in zwei getrennte Kammern, die Sammelkammer 28 und die ringförmige Kammer 50, welche mit einer Quelle von zirkulierendem Kühlwasser verbunden ist.Since the sleeve 40 is sealed at each end, it shares the Recess 38 in two separate chambers, the collecting chamber 28 and the annular chamber 50 which is connected to a source of circulating cooling water is connected.
Fig. 6 veranschaulicht die Arbeitsweise der Maschine während eines vollständigen Arbeitszyklus. Um die Arbeitsweise der Kompressionsvorrichtung zu erläutern, ist die Arbeitsweise der Maschine von der oberen Totpunktmitte bis zur unteren Totpunktmitte durch einen Bereich von l80° auf dem Zeitdiagramm dargestellt, und zwar im Gegensatz zu einer Darstellung von 360°. Ein voller Verbrennungszyklus umfaßt einen Maschinenansaughub, der allgemein in dem ersten Quadranten I der Zeittafel stattfindet, einen Kompressionshub (Quadrant H)3 einen Arbeitshub (Quadrant III) und einen Ausstoßhub (Quadrant IV). Die speziell bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die der Zeittafel nach Fig. 6 zugeordnet ist, ist eine Maschine hoher Leistung mit wesentlicher Ventilüberlappung. Insbesondere öffnet das Einlaßventil k2 vor der oberen Totpunktmitte und schließt 70° hinter der unteren Totpunktmitte, während das Auslaßventil 64° vor der unteren Totpunktmitte des Arbeitshubes öffnet und erst 36° hinter der oberen Totpunktmitte des Auslaßhubes schließt.Fig. 6 illustrates the operation of the machine during a complete work cycle. To explain the operation of the compression device, the operation of the machine from the top dead center to the bottom dead center is represented by a range of 180 ° on the time diagram, in contrast to a representation of 360 °. A full combustion cycle comprises a Maschinenansaughub, generally takes place in the first quadrant I the timing chart, a compression stroke (Quadrant H) 3 a working stroke (Quadrant III) and an exhaust stroke (Quadrant IV). The particularly preferred embodiment of the invention associated with the timing chart of Figure 6 is a high performance machine with substantial valve overlap. In particular, the inlet valve k2 opens before the top dead center and closes 70 ° behind the bottom dead center, while the exhaust valve opens 64 ° before the bottom dead center of the working stroke and only closes 36 ° behind the top dead center of the exhaust stroke.
Die Arbeitsweise der Kompressionsvorrichtung nach der Erfindung ist ebenfalls in Fig. 6 wiedergegeben. Die Rückschlagventile für den Kompressor werden lediglich durch die herrschenden Gasdrücke, Trägheitskräfte und die Kolbenbewegung kontrolliert.The operation of the compression device according to the invention is also shown in FIG. The check valves for the compressor are only controlled by the prevailing gas pressures, inertial forces and the piston movement.
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Das bedeutet, daß diese öffnen und schließen im wesentlichen
in den oberen und unteren Totpunktmittelstellungen des Kolbens.This means that they essentially open and close
in the upper and lower dead center positions of the piston.
Es ist ersichtlich, daß der Kompressionsabschnitt der Maschine jeweils zwei Ladungen einer brennbaren Mischung der Verbrennungskammer
bei jedem Verbrennungshub zuliefert. Die aus Brennstoff und Gas oder Luft bestehende Mischung in dem Kurbelgehäuse 23 wird
typischerweise von einem Vergaser (nicht gezeigt) durch den Kanal
32 zugeleitet und gelangt durch das Rückschlagventil Jk unter
im wesentlichen Atmosphärendruck in das Kurbelgehäuse, obwohl
wie oben erwähnt, der Brennstoff auch getrennt in die Brennkammer eingespritzt werden kann.It can be seen that the compression section of the engine delivers two charges of combustible mixture to the combustion chamber on each combustion stroke. The mixture of fuel and gas or air in crankcase 23 is typically fed from a carburetor (not shown) through passage 32 and enters the crankcase through check valve Jk under substantially atmospheric pressure, though
as mentioned above, the fuel can also be injected separately into the combustion chamber.
Es wird angenommen, daß über die Leitung 32 eine Mischung unter Atmosphärendruck aus Brennstoff und Luft dem Kurbelgehäuse zugeführt
wird. Der Kompressorbereich wird anfänglich mit einer
Mischung von Atmosphärendruck gefüllt. Zwei "Ladungen" der Kompressorvorrichtung
sind der Verbrennungskammer für jeden Ansaughub der Maschine zugeordnet. Geht man davon aus, daß keine Ventilüberlappung
vorliegt, so ergibt sich der theoretische Aufladedruck wie folgt:It is believed that an atmospheric pressure mixture of fuel and air is supplied via line 32 to the crankcase. The compressor section is initially set up with a
Mixture filled by atmospheric pressure. Two "charges" of the compressor device are assigned to the combustion chamber for each intake stroke of the engine. Assuming that there is no valve overlap, the theoretical boost pressure results as follows:
PE = 2 χ VE χ Atmosphärendruck (lM.7 PSIA)P E = 2 χ V E χ atmospheric pressure (lM.7 PSIA)
Hierin ist PE der Druck in der Verbrennungskammer der Maschine,
V„ das Volumen der Verbrennungskammer der Ma*chine und Vn das
Volumen in der Kompressionsvorrichtung.Here, P E is the pressure in the engine's combustion chamber, V "is the volume of the engine's combustion chamber, and V n das
Volume in the compression device.
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Es ist ersichtlich, daß eine Aufladung auftritt bei jeder Maschinengeometrie, sofern das Volumen der Kompressionsvorrichtung größer als die Hälfte des Volumens der Verbrennungskammer ist. Typischerweise ist eine untere Grenze für eine praktische Maschinenausführung ein Kompressionsvolumen, das annähernd Dreiviertel des Volumens der Verbrennungskammer ausmacht.It can be seen that charging occurs with any machine geometry, provided that the volume of the compression device is greater than half the volume of the combustion chamber. Typically, a lower limit for practical machine design is a compression volume that is approximately three quarters of the volume of the combustion chamber.
In der bevorzugten Ausführungsform, wie sie dargestellt ist, sind die Volumina der Verbrennungskammer und der Kompressionsvorrichtung praktisch gleich. Dies führt bei der Annahme, daß keine Ventilüberlappung vorliegt, zu einem theoretischen Aufladedruck von etwa dem doppelten Atmosphärendruck (29 PSIA). In der Praxis wird aufgrund der Ventilzeitsteuerung gemäß Fig. 6 ein Aufladedruck erzielt, der etnas geringer als der theoretische Druck ist. Aber selbst mit der relativ großen Ventilüberlappung, die durch den Abschnitt B in Fig. 6 angedeutet ist, erhält man eine wesentliche Aufladung.In the preferred embodiment as shown, the volumes of the combustion chamber and the compression device are practically the same. This leads to the assumption that there is no valve overlap, to a theoretical boost pressure of about double atmospheric pressure (29 PSIA). In the In practice, due to the valve timing control according to FIG. 6, a boost pressure is achieved which is etnas lower than the theoretical one Pressure is. But even with the relatively large valve overlap indicated by section B in FIG. 6, one obtains a substantial charge.
Die Figuren 7 bis 9 zeigen eine bevorzugte Mehrzylinderanordnung in schematischer Ausführung. Um die Größe und das Gewicht der Maschine zu verkleinern, wird es bevorzugt, zwischen benachbarten Verbrennungszylindern den minimalen Abstand zu verwenden. Zu diesem Zweck ist der Kompress-orkolben in axialer Fluchtung mit den Zylindern von einer Ausdehnung gleich etwa der Ausdehnung des Kolbendurchmessers und erstreckt sich quer zur Maschine. Das bedeutet, daß gemäß Fig. 7 benachbarte Kolben axial nebeneinander angeordnet werden können, ohne daß es notwendig ist, für einenFigures 7 to 9 show a preferred multi-cylinder arrangement in a schematic embodiment. To the size and weight of the To downsize the engine, it is preferred to use the minimum spacing between adjacent combustion cylinders. To this The purpose is to have the compressor piston in axial alignment with the cylinders of an extent equal to approximately the extent of the Piston diameter and extends across the machine. This means that, according to FIG. 7, adjacent pistons are axially adjacent to one another can be arranged without the need for a
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zusätzlichen Abstand zur Aufnahme des erweiterten Abschnittes oder Kompressionskolbenabschnittes des Kolbens vorzusehen. Wie Fig. 8 zeigt, ist eine Sammelkammer 28a vorzugsweise oberhalb des verbreiterten Kolbenabschnittes vorgesehen. Verteilerleitungen von geeigneter Art, welche an die gesamte Maschinengeometrie angepaßt sein können, sind vorgesehen, um die Sammelkammern 28a und die Verbrennungskammern zu verbinden. In einigen Anwendungen kann es bevorzugt sein, in dem zylindrischen Körper des Hauptabschnittes des Kolbens unmittelbar oberhalb des abgestuften Abschnittes 17a eine Ausnehmung vorzusehen, so daß nur ein einziger Sammelabschnitt 28a verwendet werden kann.provide additional spacing for receiving the enlarged portion or compression piston portion of the piston. As FIG. 8 shows, a collection chamber 28a is preferably provided above the widened piston section. Distribution lines of a suitable type, which can be adapted to the overall machine geometry, are provided around the collecting chambers 28a and to connect the combustion chambers. In some applications it may be preferred in the cylindrical body of the main portion of the piston to provide a recess immediately above the stepped portion 17a, so that only a single collection section 28a can be used.
Fig. 10 veranschaulicht eine bevorzugte Abdichtung für die Verdichterkolben 12 bzw. 12a. Eine Umfangsnut 50 ist im Kolben 12 vorgesehen und weist einen abgestuften Abschnitt 51 von verminderter radialer Tiefe auf. Ein O-Ring 52 aus geeignetem Gummi oder gummiähnlichem Material ist in die Nut 50 eingelegt und liefert eine nachgiebige Vorspannung für ein Dichtelement 53, das in kontinuierlicher Bandform von rechteckförmigem Querschnitt aus Polytetrafluoräthylen oder dgl. besteht.Figure 10 illustrates a preferred seal for the compressor pistons 12 or 12a. A circumferential groove 50 is provided in the piston 12 and has a stepped portion 51 of reduced radial depth. An O-ring 52 made of suitable rubber or rubber-like material is inserted into the groove 50 and provides a resilient preload for a sealing element 53, which consists of polytetrafluoroethylene or the like in a continuous ribbon form of rectangular cross-section.
Zur Beschreibung der Arbeitsweise wird erneut auf die Figuren 1 bis 4 Bezug genommen. In Fig. 1 ist der Kolben in seiner untersten Stellung unmittelbar vor Beginn des Kompressionshubes gezeigt. Während der vorangegangenen l8o° der Kurbelwellenumdrehung hatte sich der Kolben von dem oberen Totpunktzentrum nach unten bewegt, wobei das Rückschlagventil 24 ge-Reference is again made to FIGS. 1 to 4 to describe the mode of operation. In Fig. 1 the piston is in his lowest position shown immediately before the start of the compression stroke. During the previous 180 ° of the crankshaft revolution the piston had moved down from the top dead center, with the check valve 24
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öffnet hat, um Luft oder ein Brennstoff-Luftgemiseh aus dem Kurbelgehäuse in den Kompressor einzulassen. Während der gleichen Zeit wurde der Einlaßabschnitt des Drehventils 30 geöffnet und die zuvor in dem Verteiler 29 enthaltene Ladung in den Zylinder 18 angesaugt. In Fig. 2 ist die Kurbelwelle um 90° aus der Stellung nach Fig. 1 verdreht. Die Ventile 24 und 30 sind geschlossen, und der verbreiterte Abschnitt 12 des Kolbens 10 befindet sich auf dem ersten seiner beiden Verdichtungshübe während des Verbrennungszyklus der Maschine, um eine verdichtete Mischung aus Brennstoff und Luft in den Sammel- oder Verteilerkanal 29 durch das nunmehr offene Ventil 27 zu liefern. In Fig. ist die Ladung in dem Hauptzylinder gezündet worden, und der Kolben beginnt seinen nach unten gerichteten Arbeitshub, wobei sieh das Ventil 24 erneut öffnet, um eine frische Ladung aus Luft oder Luft-Brennstoffgemisch in den Verdichter zu lassen. Fig. 4 gibt den Kolben in der oberen Totpunktstellung wieder, und zwar am Ende des Ausstoßhubes des Gesamtzyklus, was zusammenfällt mit der Vollendung des zweiten Kompressionshubes. Somit ist ersichtlich, daß zwei Kompressionshübe des Kompressionskolbens pro Verbrennungszyklus der Maschine auftreten. Es gibt kein kritisches Verhältnis zwischen den Volumina des Kompressors und der Verbrennungskammer der Maschine. Die relativen Volumina können variiert werden, wie es erforderlich ist, um den gewünschten Aufladungsgrad zu erreichen. Das 1 : 1 Verhältnis der Volumina sowie das daraus folgende 2 : 1 Verdichtungsverhältnis sind bevorzugt. Das Volumen des Verteilers beeinflußt die Arbeitsweise in erster Linie, da es die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, daß deropens to air or a fuel-air mixture from the To let the crankcase into the compressor. At the same time, the inlet portion of the rotary valve 30 was opened and the charge previously contained in the manifold 29 is drawn into the cylinder 18. In Fig. 2, the crankshaft is 90 ° from the Rotated position according to FIG. 1. The valves 24 and 30 are closed and the enlarged portion 12 of the piston 10 is located compressed to one on the first of its two compression strokes during the engine's combustion cycle To deliver the mixture of fuel and air into the collecting or distribution channel 29 through the valve 27 which is now open. In Fig. the charge in the master cylinder has been ignited and the piston begins its downward power stroke, see the valve 24 opens again to allow a fresh charge of air or air-fuel mixture into the compressor. Fig. 4 gives the piston in the top dead center position again, namely on End of the exhaust stroke of the overall cycle, which coincides with the completion of the second compression stroke. Thus it can be seen that two compression strokes of the compression piston per combustion cycle the machine. There is no critical relationship between the volumes of the compressor and the combustion chamber the machine. The relative volumes can be varied as required to achieve the desired degree of charging to reach. The 1: 1 ratio of the volumes and the resulting 2: 1 compression ratio are preferred. The volume of the manifold primarily affects the operation as it determines the time it takes for the
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gleiche gleichbleibende Arbeitsdruck erreicht wird. Wenn das Verteilervolumen relativ klein ist, werden die gleichen Arbeitsdrücke mit weniger Hüben erreicht als mit einem Verteilervolumen, das beispielsweise wesentlich größer ist als das Volumen des Kompressionszylinders. Das Endergebnis ist jedoch für jede vorgegebene Maschine das gleiche, indem der gleiche Druck stets erreicht wird, und zwar unabhängig von der Größe des Verteilervolumens oder der Maschinengeschwindigkeifc. Es ist bevorzugt, daß das Verteilervolumen in der gleichen Größenordnung ist wie das des Verdichters und der Verbrennungskammer.same constant working pressure is achieved. If the distribution volume is relatively small, the same working pressures are achieved with fewer strokes than with a distribution volume which is, for example, much larger than the volume of the compression cylinder. The end result, however, is predetermined for each Machine the same by always achieving the same pressure, regardless of the size of the distribution volume or the machine speed. It is preferred that the manifold volume be of the same order of magnitude as that the compressor and the combustion chamber.
Es können verschiedene Variationen vorgenommen werden. Wie oben schon kurz erwähnt, kann der Auflader nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden auch im Zusammenhang mit Brennstoffinjektionsmaschinen, und zwar Benzin- oder Dieselmaschinen. Statt eines rotierenden Ventils ist es auch möglich, irgendein anderes dafür geeignetes Ventil zu verwenden. In ähnlicher Weise können die Zeitgebung (Fig. 6), die Größe der Aufladung und andere Merkmale der Gesamtmaschine von den vorgegebenen Werten variieren, ohne daß damit der Umfang der Erfindung verlassen wird.Different variations can be made. As mentioned briefly above, the charger according to the present invention are also used in connection with fuel injection machines, namely gasoline or diesel engines. Instead of a rotating valve, it is also possible to use any one to use another suitable valve. Similarly, the timing (Fig. 6), the size of the charge and others Features of the overall machine vary from the given values without thereby departing from the scope of the invention will.
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Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782823448 DE2823448A1 (en) | 1978-05-30 | 1978-05-30 | IC engine with stepped piston supercharger - which is ported and has check valves to obtain one-way flow |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19782823448 DE2823448A1 (en) | 1978-05-30 | 1978-05-30 | IC engine with stepped piston supercharger - which is ported and has check valves to obtain one-way flow |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE2823448A1 true DE2823448A1 (en) | 1979-12-06 |
Family
ID=6040481
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782823448 Withdrawn DE2823448A1 (en) | 1978-05-30 | 1978-05-30 | IC engine with stepped piston supercharger - which is ported and has check valves to obtain one-way flow |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2823448A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0048784A2 (en) * | 1980-09-26 | 1982-04-07 | Natale Billitteri | High efficiency alternating endothermic engine with a new thermodynamic cycle |
EP0786587A1 (en) * | 1995-09-01 | 1997-07-30 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Suction device for a supercharged engine |
-
1978
- 1978-05-30 DE DE19782823448 patent/DE2823448A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0048784A2 (en) * | 1980-09-26 | 1982-04-07 | Natale Billitteri | High efficiency alternating endothermic engine with a new thermodynamic cycle |
EP0048784A3 (en) * | 1980-09-26 | 1982-09-29 | Natale Billitteri | High efficiency alternating endothermic engine with a new thermodynamic cycle |
EP0786587A1 (en) * | 1995-09-01 | 1997-07-30 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Suction device for a supercharged engine |
EP0786587A4 (en) * | 1995-09-01 | 1998-08-05 | Yamaha Motor Co Ltd | Suction device for a supercharged engine |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |