DE459789C

DE459789C - Viertaktvergasermotor mit vier oder mehr an beiden Seiten geschlossenen und an einer Seite als Kompressoren arbeitenden Arbeitszylindern

Info

Publication number: DE459789C
Application number: DEL58720D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1923-09-25
Filing date: 1923-09-25
Publication date: 1928-05-12
Also published as: GB222493A

Description

Viertaktvergasermotor-mit vier oder mehr an beiden Seiten geschlossenen und an einer Seite als Kompressoren arbeitenden Arbeitszylindern. Die Erfindung betrifft einen Viertaktvergaserrnotor mit vier oder mehreren an den unteren Seiten geschlossenen und auf diesen Seiten als Kompressoren arbeitenden Arbeitszylindern und mit als zweite Kompressorkolben wirkenden Kreuzköpfen. Der Erfindung gemäß werden die Kompressorladungen sowohl der Arbeitszylinder als auch der Kreuzkopfzylinder einer gemeinsamen zu den Arbeitszylindereinlaßventilen führenden Leitung zugeführt, so daß z. B. bei Vierzylindermotoren für jeden Arbeitshub vier Kompressorladungen zur Verfügung stehen.
Bekannt ist es, Vergasermotoren als Kompressormotoren auszubilden, indem die Zylinder beiderseits .geschlossen werden und der untere Teil des Zylinders als Kompressor dient. Bei derartigen in Viertakt arbeitenden Motoren stehen für ,jede Arbeitszylinderfüllung zwei Kompr essorfüllungen zur Verfügung. Dies bedeutet bei Berücksichtigung der Verluste eine Überladung oder Vorverdichtung von igo % des Arbeitszylindervolumens. Die Erfindung soll für Spezialzwecke dienen, z. B. für Höhenflugmotoren oder überhaupt für Motoren, die eine bedeutende Überladung oder eine erhebliche Verdichtung des zugeführten Luftvolumens erfordern. Der Erfindungszweck wird mit einfachsten Mitteln und mit nur geringer Erhöhung des Motorgewichts erzielt. Wenn das Volumen der Rohrleitungen genügend klein gehalten wird und je zwei der Arbeitskolben mit zugehörigem Kompressorkolben zu den beiden neuen Arbeitskolben gegenläufig arbeiten, gelangen die Druckspitzen der Ladungen unabhängig von einer etwaigen Änderung der Drehzahl oder Überladung im richtigen Zeitpunkt zum Arbeitszylindereinlaßventil, besonders wenn noch der Öffnungs- oder Abschlußzeitpunkt für das Einlaßventil des Arbeitsraumes regelbar gemacht wird, beispielsweise durch Nockenverstellung, so daß die Öffnungszeit dieses Einlaßventiles den geringen Änderungen der Druckkurve in den Verbindungsleitungen angepaZit werden kann. Die Überladung kann durch geeignete Mittel geregelt werden, durch Umlaufregulierung oder z. B. auch dadurch, daß durch geeignete Schaltung der zum Kreuzkopfkolben gehörenden Ventile Leerlauf dieses Zylinders bewirkt wird.
Auf der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Abb. i zeigt schematisch einen .entsprechend ausgebildeten Motor im Längsschnitt.
Abb. z zeigt schematisch die Luftführungsleitungen bei einem Vierzylindermotor.
Der Zylindern ist beiderseits geschlossen. Die eine Seite i ist als Arbeitszylinder, die andere Seite- a als Kompressorzylinder ausgebildet. Sowohl Arbeitszylinder als auch Kompressorzylinder sind mit den üblichen Ventilen ausgestattet. Beim Kompressorzylinder ist b das Saugventil, c das Druckventil.
An den Zylinder a schließt sich die zu einem Zylinder ausgebildete Kreuzkopfführung d an, in welcher der zu einem Kolben ausgebildete Kreuzkopf e dicht geführt ist. Der Kreuzkopf e ist mit dem Arbeitskolben f durch die Kolbenstange g verbunden. An den Kreuzkopf e ist die Pleuelstange h angelenkt, welche auf die Kurbelwelle! einwirkt. Die zylindrische Kreuzkopfführung d ist gleichfalls bei h mit einem Saugventil und bei m mit einem Druckventil ausgestattet. Der Raum 3 über dem kolbenförmigen Kreuzkopfe wirkt gleichfalls als Kompressor. Die komprimierte Luft aus den Räumen a und 3 gelangt in eine gemeinsame Leitungn.
Wie Abb. z erkennen läßt, sind die Leitungen n der verschiedenen Zylinder zu einer gemeinsamen Leitungo geführt, an welche mittels der Zweigleitungenp die Arbeitszylindereinlaßventile angeschlossen sind. Von den Kolben des Vierzylindermotors arbeiten je zwei gleichläufig und gegenläufig zu den beiden anderen Kolben, so daß also, wenn zwei Kolben sich nach abwärts bewegen, die beiden anderen Kolben nach aufwärts bewegt werden.
Beim Viertakt stehen also immer vier auf Kompression wirkende Kompressorräume zur Füllung eines Arbeitsraumes der Zylinder zur Verfügung, z. B. für den Arbeitsraum des Zylinders I der zugehörige Arbeitszylinderkompressor, der Arbeitszylinderkompressor des Zylinders III (mit gleicher Kolbenstellung) und die Kreuzkopfkompressoren II und IV (mit entgegengesetzter Kolbenstellung). Falls der Durchmesser des Kreuzkopfzylinders gleich dem Durchmesser des Arbeitszylinders ist, steht also mit Berücksichtigung der Verluste eine Überladung von etwa 350^% zur Verfügung. je nach Bedarf kann der Durchmesser des Kreuzkopfzylinders größer oder kleiner gemacht werden als der Durchmesser des Arbeitszylinders. Die Verbindungsleitungen n, o und p werden, um eine möglichst schnelle Druckübertragung von den Kompressoren zum Arbeitszylinder zu gewährleisten und damit eine rechtzeitige Ankunft der Druckspitze an den Arbeitszylindereinlaßventilen und zu diesem Zweck eine große Gasgeschwindigkeit zu .erreichen, möglichst kurz und eng gehalten. Theoretische Erwägungen haben ergeben, daß bei Wahl des kürzesten Weges für die Rohrleitungen diesen vorteilhaft bei großen Motoren ein Durchmesser von 1/4 der Zylinderbohrung, bei mittleren Motoren von 1/3 der Zylinderbohrung und bei kleineren Motoren von 1/2 der Zylinderbohrung zu geben ist, während ein Regelbereich für den Zylindereinlaßventilnocken von 2o° ausreicht.
Die Kompressorarbeit erzeugt in der überströmleitung sich fortpflanzende Druckwellen, die sogenannten Druckkurven. Diese Druckwellen haben, wenn für die Syeisung des Arbeitsraumes ein einzigeer Kompressor benutzt wird, etwa die Form einer Sinuskurve, die sich vom Kompressordruckventil bis zum Arbeitsraumeinlaßventil fortpflanzen, wenn in die Gberströmleitung ein Behälter nicht eingeschaltet ist @ und überhaupt für gleichmäßige, nicht zu große Querschnitte gesorgt ist. Speisen mehrere Kompressoren gemeinsam einen Arbeitsraum, so überdecken sich die Druckwellen in der Sammelleitung; es entsteht dann eine von der Sinuskurve abweichende aber gleichfalls regelmäßig ausgebildete Kurve. Die Spitze dieser Welle gelangt in regelmäßigen Zeitabschnitten zu dem Arb:eitsraumeinlaßventil. Wesentlich ist nun, daß dieses Einlaßventil gerade zu diesen Zeitpunkten geöffnet ist.
Bei Änderung der Motorgeschwindigkeit oder der Verdichtung bleibt bei einer Wahl der oben angegebenen Verhältnisse für die Überströmleitung und- den Regelbereich des Arbeitsraumeinlaßventiles die Druckspitze im Regelungsbereich, d. h. die Ladedruck- oder Ladegeschwindigkeitskurve im Rohr ändert sich dann nur derart, daß die Druckspitze zu einer Zeit bei dem Arbeitszylindereinlaßventil anlangt, zu welcher das Einlaßventil öffnet, wobei der Öffnungszeitpunkt durch Verstellung des . Nockens dem Zeitpunkt des Eintreffens der Druckspitze angepaßt wird.
Die Einstellung des Nackens zum Zwecke der Regelung kann entweder so erfolgen, daß das Ventil früher öffnet als bei normaler Einstellung oder später abschließt. Dabei kann die gesamte Öffnungsdauer gleich bleiben oder verlängert werden.
Falls die Kolben nicht zu je zwei gegenläufig arbeiten, müßte das Volumen der Luftleitungen größer gemacht werden. Unter Beibehaltung der übrigen Vorteile würde dann der Nachteil entstehen, daß bei Druck- oder Geschwindigkeitsschwankungen die Druckspitze der Druddkurve das Arbeitszylindereinlaßventil zu verschiedenen Zeiten erreichen würde. Daraus würden Füllungsverluste in den Arbeitszylindern und demgemäß Ansammlungen der Ladungen in der Verbindungsleitung folgen.
Auch die Kreuzkopfkompressorzylinder werden mit Umläufen ausgestattet, um die Regelung zu erleichtern.

Claims

PATENTANSPP1,ÜCFIL'': i. Viertaktvergasermotor mit vier oder mehreren an beiden Seiten geschlossenen, an einer Seite als Kompressoren arbeitenden Arbeitszylindern und mit als zweite Kompressorkolben ausgebildeten Kreuzköpfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressorladungen sowohl der Arbeitszylinderkompressorseite als auch d-s Kreuzkopfkolbenzylinders einer gemeinsamen zu den Arbeitseinlaßventilen führenden Leitung zugeführt werden, und daß vorzugsweise je zwei Kolben von zwei Zylindern mit zugehörigem Kompressorkolben gleichläufig und zu den Kolben der beiden anderen Zylinder gegenläufig sind, damit bei Vierzylindermotoren für jeden Arbeitshub vier Kompres:sorladungen zur Verfügung stehen.
2. Motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Kompressor-Arbeitsraumverbindungsleitung bis zu der durch die Reibungsverhältnisse gegebenen unteren Grenze kleingehalten ist und die Offnungszeiten der Arbeitsraumeinlaßventile regelbar sind, zwecks Anpassung an die Zeit, in welcher die Druckspitze der Welle das Einlaßventil erreicht.
3. Motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Verbindungsleitungen zwischen Kompressoren und Arbeitsraum für große -Motoren nicht über 1/4 der Arbeitszylinderbohrung, bei mittleren Motoren nicht über 1/3 der Arbeitszylinderbohrung und bei kleinen Motoren nicht über 1/2 der Zylinderbohrung gewählt wird bei einem Regelbereich für die Nocken der Arbeitszylindereinla.ßventile von ungefähr 20°.