Kolben-Verbrennnngskraftmaschine. Vorliegende Erfindung betrifft eine Kol- benverbrennungskraftmaschine, insbesondere Zweitaktmaschine. Die Erfindung kann bei Explosionsmotoren mit Mehrzylinderanord- nung, z. B. bei Sternmotoren, Verwendung finden.
Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass der Arbeitsraum zum Teil von der Kur belwelle begrenzt ist, so dass der Arbeits druck der Verbrennungsgase auf die Kurbel welle direkt einwirkt.
Auf der Zeichnung sind Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes und eine Variante dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Beispiel; Fig. 2 zeigt ebenfalls einen Vertikal- se ,anitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 zeigt einen Vertikalsohnitt nach der Linie III-III der Fig. 2; Fig. 4 ist ein der Fig. 1 entsprechender Schnitt aber mit anderer Kolbenstellung;
Fig. 5 stellt einen Horizontalschnitt nach der Linie V-V der Fig. 2 dar; Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch ein an deres Beispiel; Fig. 7 zeigt einen in der Ebene ausge breiteten Schnitt nach einer kreisförmigen Linie durch die Explosionsräume von zwei nebeneinander liegenden Zylindern des Bei spiels nach Fg. 6 ;
Fig. '8 zeigt einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 7 einer abgeänderten Konstruktion; Fig. 9 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine dritte Ausführungsform; Fig. 10 ist ein Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 9; Fig. 11 ist ein Teilsehnitt nach der Li nie XI-XI der Fig. 9 ;
Fig. 12 zeigt eine Perspektivskizze der Regulierhülse dieses Beispiels in grösserem Massstab.
In den einen Zweitaktmotor darstellen den Fig. 1 bis 5 bedeuten 1 den Zylinder block, 2 die den Arbeitsraum bildende un tere Bohrung, 3 die obere Bohrung; letztere besitzt einen grösseren Durchmesser. 4 ist der Deckel, 5 ist der Differentialkolben, dessen verschiedene Durchmesser den Bohrungen 2, 3 angepasst sind. Der massive Kolben trägt den Bolzen 6, auf dem zwei Kolbenstangen 7 gelagert sind. Die freien Enden der Kol benstangen greifen an den Zapfen 8 der Kurbelwelle 9 an, die mit grossem Durch messer als Drehschieber ausgebildet und im Block 1l) gelagert ist. 11 sind Aussparungen für die Kolbenstangen 7 und Zapfen B.
Die Kurbelwelle 9 ist durch den Zapfen 13 ver längert, der aus dem Zylinderblock ragt und für die Kraftabnahme dient. 14 sind Aus pufföffnungen in der untern Zylinderboh rung, an die die Leitungen 14' angeschlos sen sind.
Zur als Vorkompressionsraum dienenden Bohrung 3 oberhalb des Kolbens 5 führt ein Einsaugrohr 15 mit Rückschlagventil 16 aus einem Vergaser. Der Raum 3 ist durch die Leitung 17 mit der Kurbelwelle 9 und da durch mit der Einlassausnehmung 18 in Verbindung. Auf der der Ausnehmung 18 gegenüberliegenden Seite der Kurbelwelle 9 ist ein zum Beispiel elektrisch geheizter Glübkopf <B>19</B> in einer entsprechenden Aus sparung vorgesehen. 20 sind Ausgleichge- wichte für die Kurbelwelle.
Die Bohrung 2 geht bis zur Welle 9. Tn der Wandung der Zylinderbohrung 3 sind Aussparungen 21 für den Bolzen 6 und für die berausstehenden Teile der Kolbenstangen vorgesehen.
Der beschriebene Motor arbeitet auf fol gende Weise: Fig. 4 zeigt den Kolben 5, unter welchem ein Brennstoffgemisch, z. B. Benzin und Luft komprimiert ist, in seiner untersten Lage. In diesem Augenblick findet. die Ex plosion statt, hervorgerufen durch den Zünd- kopf 19, der jetzt mit dem Arbeitsraum in Verbindung steht. Die Explosion treibt den Kolben 5 nach oben und belastet die Kurbelwelle nach unten durch die Öffnung 50, so dass dieselbe keinen besonderen Druck auf ihre Lager überträgt, da diese auf die Kurbelwelle wirkenden Kräfte durch die Zugbeanspruchung der Kurbelstangen ausge glichen werden.
Dadurch unterscheidet sich der beschriebene Motor von den übrigen bis- herigen Konstruktionen. Durch den nach oben drängenden Kolben wird die Brenn stoffmischung oberhalb des Kolbens kompri miert da das Ventil 16 geschlossen ist. Durch die Öffnung 50 wirkt der Arbeitsdruck der Verbrennungsgase direkt auf die Kurbel welle ein.
Die Auspuffperiode beginnt kurz vor der obersten Stellung des Kolbens durch Frei gabe der Öffnungen 14. Gleichzeitig strömt die oberhalb des Kolbens komprimierte 3l i- schung durch das Rohr 17 und die Ausneh- mung <B>18</B> der Kurbelwelle 9 von unten in die Bohrung 2. Diese hereinströmende Mischung treibt die Abgase der Explosionsreste in der selben Richtung weiter vor sich her, wo durch eine wirkungsvolle Spülung stattfin det. Sobald der Kolben wieder nach unten kommt, schliesst er zunächst die Öffnungen 14; durch die weitere Drehung der Kurbel welle 9 wird die Ausnehmung 18 auch ge schlossen.
Beim Heruntergleiten komprimiert der Kolben die in der untern Zylinderboh rung 2 sich befindliche, vorkomprimierte Mi schung und in der untersten Lage findet. die nächste Explosion statt, worauf der Arbeits gang sich in beschriebener Weise wiederholt. Der Brennstoff kann durch eine Düse oder andere Einspritzeinrichtung eingeführt wer den, die innerhalb der Kurbelwelle oder innerhalb einer mit der Kurbelwelle verbun denen Kammer angeordnet ist.
Dieser Motor weist bedeutende Vorteile auf, da die Kurbelwelle, bezw. deren Lager wesentlich entlastet ist. Die Kolbenstangen werden nur auf Zug beansprucht, im Gegen satz zu sämtlichen andern Motoren, wo die selben immer auf Knickfestigkeit berechnet und dementsprechend dimensioniert werden müssen. Der Explosionsraum ist im Block bei dessen stärkstem Querschnitt angeordnet, der Zylinderdeckel braucht nur auf einen mässigen Kompressionsdruck dimensioniert zu werden. Alle diese Umstände ermöglichen es, den Motor leicht und kompakt bauen zu können.
Der Kolbenbolzen 6 hat eine grosse Lager fläche und ist leicht zu sichern. Die Kolben- stangen sind durch den durch den Kolben ge führten Bolzen befestigt. Der Explosionsraum ist von einem einzigen Stück umgeben und benötigt deshalb keine Dichtungen; dadurch ergibt sich bessere Abdichtung und Betriebs sicherheit. Die Zeichnung zeigt zwar beson dere Ausgleichgewichte, die aber innerhalb des Schiebers verlegt werden können, wo durch andere Gegengewichte unnötig werden.
Es ergeben sich bei dem beschriebenen Motor noch mehrere Vorteile. So zum Beispiel wird die Spülung nur in einer Richtung, aber durch die ganze Länge der Bohrung durchgeführt. Den in die Zylinderbohrung einströmenden Gasen (Brennstoffmischung) kann man leicht eine Drehbewegung auf zwingen, wodurch eine wirkungsvolle Spü lung mit erhöhtem Effekt erreicht wird. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass die Mischung die durch die Ausnehmung 18 der rotierenden Kurbelwelle 9 in den Verbrennungsraum eintritt, durch entsprechende Formung dieser Ausnehmung 18 eine spiralförmige Strömung erhält (Fix. 5). Durch die verbesserte Spülung er reicht man eine Brennstoffersparnis und eine erhöhte Leistungsfähigkeit.
Durch die An wendung der Kompression in der Bohrung 3 die, wie sofort einzusehen ist, wesentlich mehr leisten kann wie die bekannten und oft angewendeten Kurbelgehäusekompressoren, gewinnt man wesentliche Vorteile. Der schäd liche Raum wird kleiner und die Spülung der Kurbelgehäuse fällt weg. Dadurch kann Druckschmierung angewendet werden, was bei Zweitaktmotoren vermieden wurde. Die Kapazität des dargestellten Kolbenkompres- sors kann einfach geregelt werden. Wenn es so gewünscht ist, kann dieser Kompressor ganz oder teilweise ausgeschaltet werden, in dem nur ein Teilvolumen komprimiert wird.
Die komprimierte Mischung kann auch wie eine Luftkissenfederung ausgenutzt werden. Die Kapazität des Raumes 3 kann grösser oder kleiner gewählt werden, als der Raum inhalt der Bohrung 2, der Arbeitsraum 2 kann günstig gestaltet und der Kolben mit flachem Boden versehen werden. Fig. 6 und 7 zeigen einen fünfzylindrigen Explosionssternmotor. Die fünf Kolben sind mit ihren Kolbenstangen 7 mit einem ge meinsamen Zapfen der Kurbelwelle 9 in Ver bindung.
Jede Rohrleitung 17 ist so geführt, dass sie den zugehörigen Vorkompressions- raum 3 eines Zylinders mit dem Arbeits raum 2 des in der Drehrichtung gesehen un mittelbar hinter diesem Zylinder angeordne ten Zylinder über die Ausnehmung 18 ver bindet. Ausser der Ausnehmung 18 auf der Kurbelwelle kann eine andere, geeignete Öff nung in der Kurbelwelle vorgesehen sein. Dieser -Motor hat eine ähnliche Arbeitsweise wie der in Fig. 1 bis 5 dargestellte Motor. Dadurch, dass jeder Arbeitsraum mit dem in der Drehrichtung am nächsten liegenden Vorkompressionsraum verbunden ist, ergeben sich noch verschiedene Vorteile, die wesent lich sind.
In dem Augenblick, wo ein Kolben 5 seinen obern Totpunkt erreicht hat, ist die Kompression oberhalb dieses Kolbens vollen det, der Kolben 5 hat die Öffnung 14 an die Leitung 14' angeschlossen, ist aber noch nicht geschlossen. Es ist erwünscht, dass die Spülung anfangs mit kleinerem Druck vor sich geht und der Druck so lange erhöht wird, bis die Öffnungen 14 geschlossen werden.
Dieser Wunsch ist mit dieser Anordnung leicht zu erfüllen, da der Kompressionsdruck von einem andern Zylinder herstammt, des sen Arbeitstakt eine Phasenverschiebung auf- weist. Die Verbindung zu einem Arbeitsraum \_' wird durch die Ausnehmung 18 von einem Vorkompressionsraum 3 hergestellt, in wel chem der Vorkompressionsdruck eben den er wünschten, verhältnismässig niedrigen Wert erreicht hat,
und die Verbindung mit diesem Vorkompressionsraum wird dann während der weiteren Vorkompression bis zum Höchst wert offen gehalten und wird erst unter brochen, wenn die Auspufföffnungen 14 ge schlossen werden. Dabei hat der Kolben im gleichen Zeitpunkt im Raum 3 eine andere Stellung als der Kolben im Raum 2, der mit diesem Raum 3 verbunden ist. Dadurch hat man die Möglichkeit, die Vorkompression in jedem Augenblick auf dem gewünschten Mass zu halten.
Nachdem die Kompression in dem einen Arbeitsraum 2 stattgefunden und da mit der Kolben seinen innern Totpunkt er reicht hat, öffnet sich durch die Aussparung 22 eine Verbindung zu dem in der Drehrich tung gesehen, vorne liegenden Arbeitsraum 2, wo die Verbrennung eben vor sich geht. Da durch verbreitet sich die Verbrennung in den jetzt auf eine Zündung wartenden Zylinder. Durch die Rotation verbreitet sich die Explo sion ringsherum in dein beschriebenen Stern motor und eine Art kontinuierliche, pulsie rende Verbrennung verleiht diesem Motor eine Charakteristik, die einer pulsierenden Explosionsturbine entspricht.
Nachdem man also durch irgendeine Zündung die erste Ex plosion hervorgerufen hat, braucht man ei gentlich die künstliche Zündung nicht mehr aufrecht zu erhalten. Sicherheitshalber kann man diesen einen Zylinder doch mit Dauer zündung versehen, die immer im richtigen Augenblick zündet. Die Kurbelwelle könnte sowohl das Ansaugen wie das Auspuffen steuern und sie könnte mit einem Zündorgan versehen sein. In jedes Rohr 17 kann ein Rückschlagventil eingebaut werden, jedoch ist dies in der Regel nicht notwendig. Ein einziger Vergaser kann sämtliche Zylinder speisen und direkt mit den Rohren 17 in Verbindung stehen, wodurch die Verbindung 15 wegfällt.
Das Ansaugen geschieht eben falls durch die Rohre 17 zu den Vorkompres- sionsräumen. so dass also die Kurbelwelle das Ansaugen zu den Vorkompressionsräumen steuert.
In der Variante nach Fig. 8 ist das Rohr 17 der Schieberöffnung als Kanal ausge bildet, der seitlich der Zylinder 2 ausläuft, nicht etwa zwischen diesen. Da der Kanal 17 unbehindert an verschiedenen Stellen seiner Längsrichtung im Verhältnis zu dem Ar beitsraum ? verlegt erden kann. dem durch diesen Kanal Brennstoff-Luftgemisch zuge führt werden soll, ist es leicht einzusehen, dass die richtige Einstellung in bezug auf die Einsaugregulierung willkürlich auf das gün stigste gewählt werden kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 bis 12 ist das Rohr 17 vom Vorkompressionsraum 3 zu einem Zapfen 9a der Kurbelwelle geführt. Dieser Zapfen ist in einem Gehäuse 30 ge lagert, in welches das Rohr 17 einmündet. Luft wird von aussen durch die Aussparung 31 eingesogen. Diese Aussparung steht. stän dig in Verbindung mit dem Kanal 15a, des sen anderes Ende am Zapfenumfang ausmün det. Die Kurbelwelle, die mit der Zapfenöff nung durch die Bohrung 32 verbunden ist, weist eine zentrale Kammer 34 auf, von der die Öffnung 18 in den Zylinder führt.
Die beiden Öffnungen in den Kanälen 15r und 32 sind so gestaltet, daB ihre Mündungen auf dem Zapfen einander gegenüberliegen: wenn der Zapfen rotiert, werden diese Mündungen wechselweise mit der Rohrmündung 17' ver bunden. Der Zapfen 9a ist ausserdem in zwei drehbar angeordneten Hülsenteilen 35, 36 (Fig. 12) gelagert; diese Hülsenteile sind je mit einem Arm 3 7 respektive 38 verbunden. damit sie von aussen verstellbar sind. Sie können in verschiedener Lage festgehalten werden.
Der Hülsenteil 35 ist durch eine als Füh rung dienende Zunge 40 in die Aussparung 41. des Hülsenteils 36 einschiebbar. Damit ist die Möglichkeit gegeben, diese Aussparung zu vergrössern oder zu verkleinern. Durch die Verstellung der Arme 37, 38 kann man so wohl die Grösse wie auch die relative Lage der Öffnung 41 regulieren; die zwischen der Rohrmündung 17' und den Mündungen der Kanäle läa und 32 entsteht. Durch die Ver stellung der Hülsenteile 35, 36 lässt sich aber nicht nur die Offnungszeitdauer während einer Umdrehung einstellen, sondern auch der Öffnungszeitpunkt im Verhältnis zur Zündung, wodurch für jede Tourenzahl die wirtschaftlichste Einstellung ermöglicht wird.
In die Öffnung zwischen Bohrung 2 und Kurbelwelle 9 ist. ein Dichtungsring 42 ein gelegt, der vorzugsweise aus Stahl besteht. Dieser Ring ist aufgeschlitzt und dessen un tere Seite nach der Wölbung der Kurbel welle ausgeschliffen (Fig. 9 und 10). Teil weise liegt dieser Ring nach oben frei, so dass der Explosionsdruck, der auch direkt auf die Kurbelwelle einwirkt, ihn gegen die Kurbel welle drückt, wodurch eine gute Dichtung er halten wird. Gleichzeitig wird der Ring auch auseinandergedrückt (er kann auch vorge spannt eingesetzt werden), so dass er in seinem Sitz auch die Wände abdichtet.
Die übrigen Teile in den Fig. 9 bis 12 sind analog ausgeführt wie die entsprechenden Teile in den Fig. 1 bis 8 und haben dieselbe Bezeichnung (Numerierung).
Wie ein solcher Motor arbeitet, wurde oben geschildert. Wenn die Kurbelwelle ro tiert, wird die Lage des Kanals 15a eine solche, da.ss er durch die Öffnung 41 mit dem Rohr 17 verbunden ist; dadurch saugt der heruntergehende Kolben frische Luft in den Vorkompressionsraum 3 ein.
Nach weiterer Drehung der Welle, bei welcher der Kolben wieder aufwärts geht, wird das Rohr 17 mit dem Kanal 32 verbunden (durch Offnung 41) und die vorkomprimierte Luft (bezw. Brenn stoffmischung) tritt durch .Kanal 32 in die Kammer 34, wo sie durch die Ausnehmung 18 aufwärts strömt und das Spülen bewirkt. Nach beendigter Spülung werden die Schlitze 14 und die Ausnehmung 18 sowie der Kanal 32 geschlossen. Darauf erfolgt die Kompres sion und Zündung.
Bei der in den Fig. 9 bis 11 gezeichneten Ausführungsform kann man ein sehr genaues und doch in weiten Grenzen variables Ein saugen und Spülen erhalten. Der Auspuff wie das Ansaugen werden durch die Kurbel- welle gesteuert. Der Ring 42 sichert eine zu verlässige Abdichtung zwischen dem Ar beitsraum und der Kurbelwelle. Durch die Kammer 34 der Kurbelwelle 9 erhält man eine grössere Abkühlfläche für die Kurbel welle. Ausserdem ist es ebenfalls möglich, die Kühlung mit Wasser oder 01 durchzu führen.
Die Brennstoffzuführung geschieht wie oben beschrieben, also zum Beispiel mit tels eines in der Kurbelwelle angeordneten Mundstückes, das mit der Welle rotieren kann. Selbstverständlich kann die Benzinzu fuhr durch einen Vergaser durch die Öff nung 31 vorgenommen werden. Durch ent sprechende Gestaltung der Öffnung 41 kann eine Regulierung des Ansauganfanges und/oder Ansaugendmomentes vorgenommen werden. Die Kanten der Öffnung kann man schrägstellen (Fig. 12) oder abrunden. Die Regulierhülse 35, 36 könnte auch anders ge staltet werden und man kann auch nur mit einer einteiligen Hülse auskommen. Diese Hülse kann direkt auf dem Zapfen der eigentlichen Kurbelwelle angebracht werden.
Selbstverständlich sind noch andere Aus führungsvarianten im Rahmen dieser Erfin dung möglich. Jedes gewünschte Verhältnis zwischen Hub und Bohrung ist möglich. Die Zündung kann wie gewöhnlich, also entweder mittels Zündkerzen oder mit Zündkopf er reicht werden und der Motor kann auch wie ein Dieselmotor arbeiten.
Kühlung ist mit Luft, Wasser oder 01 möglich oder auch durch die Kombination dieser Elemente. An Stelle eines Vergasers kann man auch im Einsaugrohr 17 oder in der Kurbelwelle 9 ein Mundstuck anbringen. Bei einer Dieselanordnung kann man eine Einspritzdüse anwenden, die mit der Kurbel welle rotiert und die durch kontinuierlichen Druck arbeitet.
Der Motor kann mit beliebiger Anzahl Zylinder gebaut werden, die in Sternanord nung oder nacheinander in einer oder mehre ren Reihen (Ebenen) angeordnet sind. Zwei dreizylindrige Sternmotorblöcke können seit lich zueinander mit den Kurbelzapfen um 180 zueinander verschoben angeordnet wer den; dadurch ist eine vollkommene Auswuch tung der beweglichen Teile erreichbar. Das selbe Prinzip kann auch bei einer grösseren Zylinderanzahlbauart in Betracht kommen.
Den Motor kann man auch nur mit einer einzigen Kolbenstange pro Zylinder bauen; auch kann man einen besonderen Kompressor verwenden. Die Auspuffleitung kann man auch durch die Kurbelwelle 9 führen. Falls der Vorkompressionsraum kleiner gewählt werden muss als der -Arbeitsraum, kann man den Kolben nur mit einem einzigen Durch messer und oben mit einer Bohrung ver sehen; in diesem Falle wird der Motorblock deckel 4 mit einem feststehenden Kolben ver- sehen. Hierbei wäre es angebracht, Kanäle oder Aussparungen in den Kolbenstangen als Einlaufkanäle arbeiten zu lassen.
Das Ventil 16 kann wegbleiben, wobei die Ein lauföffnung nur durch die Ausnehmung der Kurbelwelle 9 reguliert wird.
Es muss bezüglich des letzten Beispiels bemerkt werden, dass der Kolben während des Kompressionshubes nachdem die Aus pufföffnungen geschlossen werden, aufwärts einen Zug auf die Kolbenstangen und Kur belwelle 9 ausübt, so dass der Druck in der Dichtungsfläche zwischen dieser und dem Ring 42 grösser wird als der Kompressions druck. Durch entsprechende Dimensionierung der Kolbenfläche und der freien Kurbelwel- lenoberfläche, die durch den Explosionsdruck angedrückt wird, wird eine günstige Ab dichtung erreicht; dies gilt nicht nur für die Kompressionsperiode, sondern auch während der Explosion.
Es soll nun auch hingewiesen werden, dass man in der Kammer 34 gleich zeitig eine Vorwärmung des Brennstoffes vornehmen kann. Der Rauminhalt der Kam mer 34 kann<B>30%</B> des Arbeitsraumes aus machen, oder auch noch mehr. Die Hülse 35, 36 kann durch einen Regulator automatisch nachgestellt werden, beispielsweise durch einen Zentrifugalregulator.
Piston internal combustion engine. The present invention relates to a piston internal combustion engine, in particular a two-stroke engine. The invention can be applied to explosion engines with a multi-cylinder arrangement, e.g. B. in radial engines, use.
A characteristic of the invention is that the working space is limited in part by the crank belwelle, so that the working pressure of the combustion gases acts directly on the crankshaft.
On the drawing execution examples of the subject invention and a variant are shown.
Fig. 1 shows a vertical section through an example; FIG. 2 likewise shows a vertical view, anitt along the line II-II in FIG. 1; Fig. 3 shows a vertical axis along the line III-III of Fig. 2; FIG. 4 is a section corresponding to FIG. 1 but with a different piston position;
Fig. 5 shows a horizontal section along the line V-V of Fig. 2; Fig. 6 shows a section through another example; Fig. 7 shows a spread out in the plane section along a circular line through the explosion chambers of two adjacent cylinders of the example of FIG. 6;
Fig. 8 shows a section similar to Fig. 7 of a modified construction; 9 shows a vertical section through a third embodiment; Fig. 10 is a section on the line X-X of Fig. 9; Fig. 11 is a partial section along line XI-XI of Fig. 9;
Fig. 12 shows a perspective sketch of the regulating sleeve of this example on a larger scale.
In the represent a two-stroke engine Figures 1 to 5 mean 1 the cylinder block, 2 the working space forming the lower bore, 3 the upper bore; the latter has a larger diameter. 4 is the cover, 5 is the differential piston, the different diameters of which are adapted to the bores 2, 3. The massive piston carries the bolt 6 on which two piston rods 7 are mounted. The free ends of the Kol benstangen engage the pin 8 of the crankshaft 9, which is designed as a rotary valve with a large diameter and is mounted in the block 1l). 11 are recesses for the piston rods 7 and pins B.
The crankshaft 9 is extended ver by the pin 13 which protrudes from the cylinder block and is used for power take-off. 14 are exhaust openings in the lower cylinder bore to which the lines 14 'are ruled out.
An intake pipe 15 with a check valve 16 leads from a carburetor to the bore 3 above the piston 5, which serves as a pre-compression chamber. The space 3 is through the line 17 with the crankshaft 9 and there through with the inlet recess 18 in connection. On the side of the crankshaft 9 opposite the recess 18, an electrically heated plug head 19, for example, is provided in a corresponding recess. 20 are counterweights for the crankshaft.
The bore 2 goes up to the shaft 9. Tn the wall of the cylinder bore 3 recesses 21 are provided for the bolt 6 and for the protruding parts of the piston rods.
The engine described operates in the fol lowing manner: Fig. 4 shows the piston 5, under which a fuel mixture, for. B. gasoline and air is compressed in its lowest position. In this moment finds. the explosion takes place, caused by the ignition head 19, which is now connected to the working space. The explosion drives the piston 5 upwards and loads the crankshaft downwards through the opening 50, so that the same does not transfer any particular pressure to its bearings, since these forces acting on the crankshaft are compensated for by the tensile stress on the connecting rods.
This differentiates the motor described from the other previous designs. The fuel mixture above the piston is compressed by the upwardly pushing piston because the valve 16 is closed. The working pressure of the combustion gases acts directly on the crankshaft through the opening 50.
The exhaust period begins shortly before the uppermost position of the piston by releasing the openings 14. At the same time, the mixture compressed above the piston flows through the pipe 17 and the recess 18 in the crankshaft 9 from below into bore 2. This mixture flowing in drives the exhaust gases from the remains of the explosion in the same direction in front of it, where effective flushing takes place. As soon as the piston comes down again, it first closes the openings 14; by further rotation of the crank shaft 9, the recess 18 is also closed ge.
When sliding down, the piston compresses the pre-compressed mixture in the lower cylinder bore 2 and finds it in the lowest position. the next explosion takes place, whereupon the work gear is repeated in the manner described. The fuel can be introduced through a nozzle or other injector located within the crankshaft or within a chamber which is connected to the crankshaft.
This engine has significant advantages because the crankshaft, respectively. whose warehouse is significantly relieved. The piston rods are only subjected to tensile loads, in contrast to all other motors, where the same ones always have to be calculated for buckling strength and dimensioned accordingly. The explosion space is arranged in the block with its strongest cross-section, the cylinder cover only needs to be dimensioned for a moderate compression pressure. All of these circumstances make it possible to build the engine lightly and compactly.
The piston pin 6 has a large bearing area and is easy to secure. The piston rods are fastened by the bolt passed through the piston. The explosion space is surrounded by a single piece and therefore does not require any seals; this results in better sealing and operational reliability. The drawing shows special counterweights, but they can be moved inside the slide, where other counterweights are unnecessary.
There are several advantages with the motor described. For example, the irrigation is only carried out in one direction, but through the entire length of the bore. The gases (fuel mixture) flowing into the cylinder bore can easily be forced to rotate, which results in an effective flushing with an increased effect. This can be achieved, for example, in that the mixture, which enters the combustion chamber through the recess 18 of the rotating crankshaft 9, receives a spiral flow by appropriately shaping this recess 18 (Fix. 5). The improved flushing he saves fuel and increases performance.
By applying the compression in the bore 3 which, as can be seen immediately, can do much more than the known and often used crankcase compressors, you gain significant advantages. The harmful space becomes smaller and there is no need to flush the crankcase. This means that pressure lubrication can be used, which has been avoided with two-stroke engines. The capacity of the piston compressor shown can be easily regulated. If so desired, this compressor can be completely or partially switched off by only compressing a partial volume.
The compressed mixture can also be used like air cushion suspension. The capacity of the space 3 can be selected larger or smaller than the space content of the bore 2, the working space 2 can be designed favorably and the piston can be provided with a flat bottom. Figs. 6 and 7 show a five-cylinder exploded radial engine. The five pistons are with their piston rods 7 with a common pin of the crankshaft 9 in Ver connection.
Each pipe 17 is routed in such a way that it connects the associated precompression chamber 3 of a cylinder with the working chamber 2 of the cylinder, viewed in the direction of rotation, directly behind this cylinder via the recess 18. In addition to the recess 18 on the crankshaft, another suitable opening can be provided in the crankshaft. This engine operates in a manner similar to that of the engine shown in FIGS. The fact that each working space is connected to the pre-compression space closest in the direction of rotation results in various advantages that are essential.
At the moment when a piston 5 has reached its top dead center, the compression above this piston is full, the piston 5 has the opening 14 connected to the line 14 ', but is not yet closed. It is desirable that the flush proceed with a lower pressure initially and that the pressure be increased until the openings 14 are closed.
This wish can easily be met with this arrangement, since the compression pressure comes from another cylinder, the work cycle of which has a phase shift. The connection to a working space \ _ 'is established through the recess 18 of a pre-compression chamber 3, in which the pre-compression pressure has just reached the relatively low value he wanted,
and the connection with this pre-compression chamber is then kept open during the further pre-compression up to the maximum value and is only interrupted when the exhaust ports 14 are closed. At the same time, the piston has a different position in space 3 than the piston in space 2, which is connected to this space 3. This allows you to keep the pre-compression at the desired level at all times.
After the compression has taken place in the one working chamber 2 and since the piston has its inner dead center, a connection opens through the recess 22 to the front working chamber 2, where the combustion is going on. As a result, the combustion spreads into the cylinder that is now waiting for ignition. As a result of the rotation, the explosion spreads all around the star engine described and a kind of continuous, pulsating combustion gives this engine a characteristic that corresponds to a pulsating explosion turbine.
So after you have caused the first explosion by some kind of ignition, you actually no longer need to maintain the artificial ignition. To be on the safe side, this one cylinder can be provided with continuous ignition, which always ignites at the right moment. The crankshaft could control both intake and exhaust and it could be provided with an ignition element. A check valve can be built into each pipe 17, but this is usually not necessary. A single carburetor can feed all the cylinders and are directly connected to the tubes 17, whereby the connection 15 is omitted.
The suction also takes place through the pipes 17 to the precompression chambers. so that the crankshaft controls the intake to the pre-compression chambers.
In the variant according to FIG. 8, the tube 17 of the slide opening is formed as a channel that runs out to the side of the cylinder 2, not between them. Since the channel 17 is unimpeded at different points in its longitudinal direction in relation to the work space? can be laid. the fuel-air mixture is to be supplied through this channel, it is easy to see that the correct setting with respect to the intake regulation can be chosen arbitrarily to the most favorable.
In the embodiment according to FIGS. 9 to 12, the tube 17 is guided from the pre-compression chamber 3 to a pin 9a of the crankshaft. This pin is stored in a housing 30 ge into which the tube 17 opens. Air is drawn in from the outside through the recess 31. This recess stands. constantly dig in connection with the channel 15a, the other end of the sen ausmün det on the pin circumference. The crankshaft, which is connected to the Zapfenöff voltage through the bore 32, has a central chamber 34 from which the opening 18 leads into the cylinder.
The two openings in the channels 15r and 32 are designed in such a way that their mouths on the pin are opposite one another: when the pin rotates, these mouths are alternately connected to the pipe mouth 17 '. The pin 9a is also mounted in two rotatably arranged sleeve parts 35, 36 (FIG. 12); these sleeve parts are each connected to an arm 37 and 38, respectively. so that they can be adjusted from the outside. They can be held in different positions.
The sleeve part 35 can be pushed into the recess 41 of the sleeve part 36 through a tongue 40 serving as a guide. This gives the opportunity to enlarge or reduce this recess. By adjusting the arms 37, 38 one can regulate both the size and the relative position of the opening 41; which arises between the pipe mouth 17 'and the mouths of the channels laa and 32. By adjusting the sleeve parts 35, 36, however, not only can the opening period be set during one revolution, but also the opening time in relation to the ignition, which enables the most economical setting for every number of revolutions.
In the opening between bore 2 and crankshaft 9 is. a sealing ring 42 is placed, which is preferably made of steel. This ring is slit and its un lower side ground out after the curvature of the crankshaft (Fig. 9 and 10). This ring is partially exposed at the top so that the explosion pressure, which also acts directly on the crankshaft, presses it against the crankshaft, which means that it will keep a good seal. At the same time, the ring is also pushed apart (it can also be used pretensioned) so that it also seals the walls in its seat.
The remaining parts in FIGS. 9 to 12 are designed analogously to the corresponding parts in FIGS. 1 to 8 and have the same designation (numbering).
How such a motor works has been described above. When the crankshaft rotates, the position of the channel 15a is such that it is connected to the pipe 17 through the opening 41; as a result, the descending piston sucks fresh air into the pre-compression chamber 3.
After further rotation of the shaft, in which the piston goes up again, the tube 17 is connected to the channel 32 (through opening 41) and the pre-compressed air (or fuel mixture) passes through .Kanal 32 into the chamber 34, where it flows upward through recess 18 and effects flushing. After the flushing is complete, the slots 14 and the recess 18 and the channel 32 are closed. This is followed by compression and ignition.
In the embodiment shown in FIGS. 9 to 11, a very precise and yet variable A suck and flush can be obtained within wide limits. The exhaust and the intake are controlled by the crankshaft. The ring 42 ensures a reliable seal between the work space and the crankshaft. Through the chamber 34 of the crankshaft 9, a larger cooling surface for the crankshaft is obtained. It is also possible to carry out the cooling with water or oil.
The fuel is supplied as described above, for example by means of a mouthpiece which is arranged in the crankshaft and which can rotate with the shaft. Of course, the gasoline feed can be made through the opening 31 by a carburetor. By appropriately designing the opening 41, the intake start and / or intake torque can be regulated. The edges of the opening can be inclined (Fig. 12) or rounded. The regulating sleeve 35, 36 could also be designed differently and you can only get by with a one-piece sleeve. This sleeve can be attached directly to the journal of the actual crankshaft.
Of course, other design variants are also possible within the scope of this invention. Any desired ratio between stroke and bore is possible. The ignition can be done as usual, either by means of spark plugs or with an ignition head, and the engine can also work like a diesel engine.
Cooling is possible with air, water or oil or a combination of these elements. Instead of a carburetor, a mouthpiece can also be fitted in the intake pipe 17 or in the crankshaft 9. In a diesel arrangement, you can use an injector that rotates with the crankshaft and works by continuous pressure.
The engine can be built with any number of cylinders arranged in a star arrangement or one after the other in one or more rows (levels). Two three-cylinder radial engine blocks can be arranged with the crank pin displaced by 180 to each other since Lich who the; this means that the moving parts can be completely balanced. The same principle can also be used with a larger number of cylinders.
The engine can also be built with just one piston rod per cylinder; a special compressor can also be used. The exhaust line can also be led through the crankshaft 9. If the pre-compression chamber has to be chosen smaller than the working chamber, you can only see the piston with a single diameter and with a bore at the top; In this case the engine block cover 4 is provided with a stationary piston. Here it would be appropriate to let channels or recesses in the piston rods work as inlet channels.
The valve 16 can be omitted, the A running opening is only regulated by the recess in the crankshaft 9.
It must be noted with regard to the last example that the piston during the compression stroke after the exhaust openings are closed, exerts a pull on the piston rods and cure belwelle 9 upwards, so that the pressure in the sealing surface between this and the ring 42 is greater than the compression pressure. Appropriate dimensioning of the piston surface and the free crankshaft surface, which is pressed on by the explosion pressure, achieves a favorable seal; this applies not only to the compression period, but also during the explosion.
It should now also be pointed out that the fuel can be preheated in chamber 34 at the same time. The volume of chamber 34 can make up <B> 30% </B> of the work space, or even more. The sleeve 35, 36 can be adjusted automatically by a regulator, for example by a centrifugal regulator.