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Verbrennungskraftmaschine mit Entzündung der verdichteten Ladung durch verdichtete Ver- brennungsgase.
Es sind bereits Verbrennungskraftmaschinen bekannt, bei denen die Entzündung der verdichteten Ladung durch verdichtete Verbrennungsgase erfolgt. Von diesen Maschinen unterscheidet sich die Erfindung durch einen gegen die Atmosphäre stets abgesperrten und mit dem Verbrennungszylinder derart zusammenarbeitenden Hilfszylinder, dass nach der im Verbrennungszylinder erfolgten Zündung die Verbrennungsgase in beiden mit gleichlaufenden Kolben versehenen Zylindern sich arbeitsverrichtend ausdehnen und hierbei der Inhalt des Hilfszylinders ergänzt wird, worauf bei dem im Verbrennungszylinder nun folgenden Auspuffhub der Hilfszylinder durch ein gesteuertes Organ vom Verbrennungszylinder abgesperrt und mit diesem erst wieder verbunden wird, wenn die im Verbrennungszylinder verdichtete Ladung entzündet werden soll.
Bei dieser Anordnung nimmt also der Hilfszylinder an der Expansion der Gase im Hauptzylinder arbeitsverrichtend teil und es findet kein Zutritt von Luft beim Verdichten der Ver- 'brennungsgase zwecks Erzielung der Entzündungstemperatur statt. Es wird im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen der Inhalt des Hilfszylinders während des Ausdehnungshubes im Verbrennungszylinder durch den Verbindungskanal hindurch erneuert und es wird der Hilfszylinder niemals mit der Aussenluft in Verbindung gebracht. Infolgedessen ist auch die Wärme-
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In der Zeichnung ist die Erfindung bei einer Vierzylinderviertaktmaschine angewendet, bei der zwei Paare von lotrechten Verbrennungszylindern mit zwischenliegenden lotrechten Hilfszylindern vorgesehen sind.
Fig. i ist ein Längsschnitt nach A-B der Fig. 2, Fig. 2 ein wagrechter Schnitt nach der Linie C-D der Fig. I und Fig. g die Seitenansicht einer Vorrichtung zur Regelung des Zündzeitpunktes.
Die Verbrennungs-oder Hauptzylinder 1, 2, 3, 4 besitzen die üblichen Kolben, Pleuelstangen, Einlass-und Auspuffventile, von denen die letzteren durch eine von der Kurbelwelle 6 mit halber Geschwindigkeit angetriebenen Welle 5 gesteuert werden. Mit Ausnahme der Zündvorrichtung arbeiten diese Zylinder wie jene bei gewöhnlichen Viertaktmaschinen. Zwischen den Zylindern 1, 2 einerseits und 3, 4 andrerseits sind besondere Hilfszylinder 7 und 8 vorgesehen, in denen von der Kurbelwelle 6 mittels Pleuelstangen bewegte Kolben arbeiten.
Diese Zylinder 7, 8 besitzen kleinere Druckräume als die Zylinder 1, 2 und 3, 4, so dass bei gleichem Durchmesser und gleichem Hub für alle sechs Zylinder ein höherer Verdichtungsdruck in den Zylindern 7 und 8 erzeugt wird. Diese Hilfszylinder 7, 8 können die gleiche oder eine andere Bohrung wie die Verbrennungszylinder haben.
Zwischen den Zylindern 7 einerseits und 1 und 2 andrerseits sind gesteuerte Hähne oder ähnliche Organe 9, 9'angeordnet, durch die der Zylinder 7 zuerst mit dem Zylinder 1 und dann mit dem Zylinder 2 verbunden werden kann. Ähnlich sind zwischen den Zylindern 8 und 3, 4 Hähne 10, 10'vorgesehen. Die steuernden Organe 9, 9'sowie 10 und 10'sind mit Hebelarmen 11 verbunden, an die unter Federdruck stehende Stangen 12 angelenkt sind, die von Daumen auf der Welle 5 bewegt werden.
Die Verbrennungszylinder 1, 2, 3, 4 arbeiten im Viertakt, wogegen die Hilfszylinder einen Druckhub bei jeder Bewegung des Kolbens von der Kurbelwelle fort ausführen. Während also in den Zylindern 1, 2, 3, 4 sich die Perioden des Viertaktes abspielen, arbeiten die Hilfszylinder 7
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Bei der in Fig. i veranschaulichten Stellung der Kolben ist im Zylinder 1 der Auspuff und in den Zylindern 7 und 2 die Verdichtung vollendet. Es findet nun bei offenem Hahn 9'die Entzündung des Brennstoffluftgemisches im Zylinder 2 durch die hochverdichteten Gase aus dem Zylinder 7 statt, woran anschliessend die entzündeten Gase in beiden Zylindern 7 und 2 expandieren, während in dem Zylinder 1 neues Brennstoffluftgemisch angesaugt wird. Am Ende des Kolbenniederganges wird die Verbindung zwischen den Zylindern 7 und 2 abgesperrt, das Einlassventil des Zylinders 1 geschlossen und das Auspuffventil des Zylinders 2 geöffnet. Beim Hochgang der drei Kolben werden im Zylinder 1 Brennstoffluftgemisch, im Zylinder 7 die heissen Gase verdichtet und im Zylinder 2 die verbrannten Gase ausgestossen.
Am Ende dieser Bewegung werden durch Drehung des Hahnes 9 die Zylinder 1 und 7 miteinander verbunden. Die im Zylinder 7 hochverdichteten Gase dringen in den Zylinder 1 und entzünden in diesem das Gemisch, worauf die Gase in den Zylindern 1 und 7 expandieren und der Zylinder 2 wieder Brennstoff-
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luftgemisch ansaugt. Bei dem nachfolgenden aufwärts gerichteten Hub werden die verbrannten Gase aus dem Zylinder 1 ausgestossen, die heissen Gase in dem Zylinder 7 verdichtet und das in den Zylinder 2 eingesaugte Brennstoffluftgemisch verdichtet, um bei dem darauffolgenden Kolbenniedergang durch die verdichteten heissen Gase aus dem Zylinder X wieder entzündet zu werden.
Die Zylinder 3, 4 und 8 arbeiten in gleicher Weise wie die Zylinder 1, 2 und 7.
Selbstverständlich erfolgt die Verdichtung in den Zylindern 1, 2, 3, 4 in solchem Masse, dass ein Selbstentzünden des Brennstoffluftgemisches nicht eintritt, so dass die Zündung eist dann erfolgt, wenn die Verbindung zu den Hilfszylindern hergestellt worden ist.
Die Organe zwischen den Verbrennungs-und den Hilfszylindern werden nicht nur zu dem Zwecke geöffnet, den gasförmigen Inhalt des Hilfszylinders behufs Zündung der verdichteten Ladung des Verbrennungszylinders in diesen treten zu lassen, sondern bleiben auch während des ganzen Arbeitshubes oder eines Teiles des Arbeitshubes des Kolbens im Hauptzylinder offen. so dass sie einen Teil der Verbrennungsgase in den Hilfszylinder treten lassen und beide Zylinder Arbeitleisten, - wobei auch der Inhalt des Hilfszylinders wieder ergänzt wird.
Jeder der Hahn 9,9', 10, 10'kann während. des ganzen Arbeitshubes im Verbrennungszylinder offen bleiben, doch werden diese Hähne mit Rücksicht auf die rasche Druckverminderung, die durch das Öffnen des üblichen Auspuffventils verursacht wird, vorzugsweise vor Beendigung des Arbeitshubes geschlossen, z. B. im Zeitpunkte des Öffnens des Auspuffventils. Selbstverständlich müssen die Hähne 9, 9', 10, 10'bei Beendigung des Arbeitshubes in Verschlussstellung sein.
Der Zündpunkt lässt sich dadurch regeln, dass man den Zeitpunkt der Verbindung zwischen
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werden, wie bei den bekannten elektrischen oder anderen Funkenzündvorrichtungen. Zu diesem Zwecke kann z. B. die in den Fig. i und 3 dargestellte Vorrichtung verwendet werden. Die
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und Rollen 15A tragen. Die Platten 15 wirken auf die Stossstangen 12 und die Rollen 15A werden von Daumen auf der Steuerwelle 5 betätigf. Die Welle 13 lässt sich durch eine Schnecke 16 und ein Schneckenrad 17 verdrehen, wodurch die Stellung der Kurbel 14 geändert wird (siehe in Fig. 3 die strichpunktierten Lagen). Hierdurch wird der Zeitpunkt, in dem die Stangen 12 durch ihre Daumen angehoben werden, verstellt. Die Rückbewegung der Stangen 12 erfolgt unter dem Einfluss ihrer Federn.
Diese Vorrichtung ist in Fig. 3 nur schematisch dargestellt.
Die steuernden Organe zwischen den Zylindern können jede geeignete Konstruktion haben.
Zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine kann Druckluft in ei nen der Arbeitszylinder eingeführt oder auch ein anderes Verfahren angewendet werden. Nach Beginn des Betriebes wird das Brennstoffluftgemisch in dem einen Zylinder durch die hochgespannten Gase aus dem Hilfszylinder gezündet.
Bei einer Zweitaktverbrennungskraftmaschine wird ein Hilfszylinder für jeden Verbrennungszylinder angeordnet.
Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, ist der Kanal zwischen dem Hilfszylinder ? und den Zylindern 1 und 2 ausserordentlich kurz. Ferner werden die Zündgase unmittelbar von dem oberen Ende des Hilfszylinders 7 in das Ende des Verbrennungszylinders 1 oder 2 hineingedrückt, so dass die Explosion unmittelbar über dem Kolben in dem Zylinder 1 oder 2 stattfindet, wie bei den Verbrennungskraftmaschinen mit Zündkerze.
Die Zylinder können auch liegend, V-förmig oder-in anderer Weise angeordnet werden.
Zweckmässig werden aber stehende Zylinder verwendet, um eine möglichst kleine Entfernung zwischen dem Verbrennungs-und dem Hilfszylinder zu erhalten.
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Internal combustion engine with ignition of the compressed charge by compressed combustion gases.
Internal combustion engines are already known in which the compressed charge is ignited by compressed combustion gases. The invention differs from these machines by an auxiliary cylinder that is always shut off from the atmosphere and cooperates with the combustion cylinder in such a way that, after the ignition in the combustion cylinder, the combustion gases in both cylinders with parallel pistons expand while performing work and the contents of the auxiliary cylinder are supplemented. whereupon during the exhaust stroke that now follows in the combustion cylinder, the auxiliary cylinder is shut off from the combustion cylinder by a controlled element and is only reconnected to it when the charge compressed in the combustion cylinder is to be ignited.
With this arrangement, the auxiliary cylinder takes part in the expansion of the gases in the main cylinder while performing work and there is no admission of air when the combustion gases are compressed in order to achieve the ignition temperature. In contrast to the known devices, the content of the auxiliary cylinder is renewed during the expansion stroke in the combustion cylinder through the connecting duct and the auxiliary cylinder is never brought into contact with the outside air. As a result, the heat
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In the drawing, the invention is applied to a four-cylinder four-stroke engine in which two pairs of vertical combustion cylinders are provided with vertical auxiliary cylinders between them.
Fig. I is a longitudinal section along the line A-B of Fig. 2, Fig. 2 is a horizontal section along the line C-D of Fig. I and Fig. G is a side view of a device for regulating the ignition timing.
The combustion or master cylinders 1, 2, 3, 4 have the usual pistons, connecting rods, inlet and exhaust valves, the latter of which are controlled by a shaft 5 driven by the crankshaft 6 at half speed. With the exception of the ignition device, these cylinders operate like those on ordinary four-stroke engines. Between the cylinders 1, 2 on the one hand and 3, 4 on the other hand, there are special auxiliary cylinders 7 and 8 in which pistons operated by the crankshaft 6 by means of connecting rods.
These cylinders 7, 8 have smaller pressure chambers than cylinders 1, 2 and 3, 4, so that with the same diameter and the same stroke for all six cylinders, a higher compression pressure is generated in cylinders 7 and 8. These auxiliary cylinders 7, 8 can have the same or a different bore as the combustion cylinder.
Between the cylinders 7 on the one hand and 1 and 2 on the other hand, controlled taps or similar elements 9, 9 ′ are arranged, by means of which the cylinder 7 can first be connected to the cylinder 1 and then to the cylinder 2. Similarly, taps 10, 10 'are provided between the cylinders 8 and 3, 4. The controlling members 9, 9 'as well as 10 and 10' are connected with lever arms 11, to which rods 12 under spring pressure are articulated, which are moved on the shaft 5 by the thumb.
The combustion cylinders 1, 2, 3, 4 work in four-stroke cycles, while the auxiliary cylinders perform a pressure stroke with each movement of the piston away from the crankshaft. While the periods of the four-stroke take place in cylinders 1, 2, 3, 4, the auxiliary cylinders 7 are working
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In the position of the pistons illustrated in FIG. I, the exhaust in cylinder 1 and compression in cylinders 7 and 2 is completed. With the cock 9 'open, the fuel-air mixture in cylinder 2 is ignited by the highly compressed gases from cylinder 7, whereupon the ignited gases in both cylinders 7 and 2 expand while new fuel-air mixture is sucked into cylinder 1. At the end of the piston lower passage, the connection between cylinders 7 and 2 is blocked, the inlet valve of cylinder 1 is closed and the exhaust valve of cylinder 2 is opened. When the three pistons go up, the fuel-air mixture is compressed in cylinder 1, the hot gases are compressed in cylinder 7 and the burnt gases are expelled in cylinder 2.
At the end of this movement, the cylinders 1 and 7 are connected to one another by turning the cock 9. The highly compressed gases in cylinder 7 penetrate into cylinder 1 and ignite the mixture in it, whereupon the gases in cylinders 1 and 7 expand and cylinder 2 is fueled again.
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air mixture is sucked in. During the subsequent upward stroke, the burned gases are expelled from cylinder 1, the hot gases are compressed in cylinder 7 and the fuel-air mixture sucked into cylinder 2 is compressed so that the compressed hot gases from cylinder X reignite it when the piston descends to become.
Cylinders 3, 4 and 8 work in the same way as cylinders 1, 2 and 7.
Of course, the compression in cylinders 1, 2, 3, 4 takes place to such an extent that the fuel-air mixture does not self-ignite, so that ignition only takes place when the connection to the auxiliary cylinders has been established.
The organs between the combustion and auxiliary cylinders are not only opened for the purpose of letting the gaseous contents of the auxiliary cylinder pass into the combustion cylinder for the purpose of igniting the compressed charge of the combustion cylinder, but also remain in the piston during the entire working stroke or part of the working stroke of the piston Master cylinder open. so that they let some of the combustion gases pass into the auxiliary cylinder and both cylinders work bars, - with the contents of the auxiliary cylinder being added again.
Each of the cocks 9,9 ', 10, 10' can during. of the entire working stroke in the combustion cylinder remain open, but these taps are preferably closed before the end of the working stroke in consideration of the rapid pressure reduction caused by the opening of the usual exhaust valve, e.g. B. at the time of opening the exhaust valve. Of course, the taps 9, 9 ', 10, 10' must be in the closed position when the working stroke is completed.
The ignition point can be regulated by the timing of the connection between
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as with the known electrical or other spark ignition devices. For this purpose z. B. the device shown in Figs. I and 3 can be used. The
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and carry rollers 15A. The plates 15 act on the bumpers 12 and the rollers 15A are actuated by thumbs on the control shaft 5. The shaft 13 can be rotated by a worm 16 and a worm wheel 17, as a result of which the position of the crank 14 is changed (see the dot-dash positions in FIG. 3). This adjusts the point in time at which the rods 12 are raised by their thumbs. The return movement of the rods 12 takes place under the influence of their springs.
This device is only shown schematically in FIG.
The control members between the cylinders can be of any suitable construction.
To start the internal combustion engine, compressed air can be introduced into one of the working cylinders or another method can be used. After the start of operation, the fuel-air mixture in one cylinder is ignited by the high-tension gases from the auxiliary cylinder.
In a two-stroke internal combustion engine, an auxiliary cylinder is arranged for each combustion cylinder.
As can be seen from the drawing, is the channel between the auxiliary cylinder? and cylinders 1 and 2 extremely short. Furthermore, the ignition gases are pressed directly from the upper end of the auxiliary cylinder 7 into the end of the combustion cylinder 1 or 2, so that the explosion takes place directly above the piston in cylinder 1 or 2, as in internal combustion engines with spark plugs.
The cylinders can also be arranged horizontally, in a V-shape or in some other way.
However, upright cylinders are expediently used in order to maintain the smallest possible distance between the combustion cylinder and the auxiliary cylinder.