DE321436C - Viertaktverbrennungskraftmaschine mit veraenderlichem Kolbenhub - Google Patents

Viertaktverbrennungskraftmaschine mit veraenderlichem Kolbenhub

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DE321436C
DE321436C DE1915321436D DE321436DD DE321436C DE 321436 C DE321436 C DE 321436C DE 1915321436 D DE1915321436 D DE 1915321436D DE 321436D D DE321436D D DE 321436DD DE 321436 C DE321436 C DE 321436C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02Engines with prolonged expansion
    • F02B41/04Engines with prolonged expansion in main cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

  • Viertaktverbrennungskraftmaschine mit veränderlichem Kolbenhub. Gegenstand der Erfindung ist eine Verbrennungskraftmaschine, bei welcher der Kolben verschieden lange Hübe ausführt. Diese Verschiedenheit der Kolbenbewegungen wird, wie bei bekannten Maschinen, dadurch erzeugt, daß die Mittelpunkte der die Kurbel umfassenden Pleuelstangenenden einen kreisförmigen Weg um den Kurbelzapfen durchlaufen, indem sie z. B. als Exzenterringe ausgebildet sind, die die Exzenterscheiben, die auf dem Kurbelzapfen mit der halben Geschwindigkeit der Maschine umlaufen, umfassen.
  • Im Sinne der Erfindung wird der Brennstoff oder das Brennstoffluftgemisch dem Zylinder durch Einlässe zugeführt, welche am Ende des Saughubes vom Kolben abgedeckt, aber am Ende des Arbeitshubes vom Kolben geschlossen erhalten werden. Um dies zu erreichen, sind die Exzenter so angebracht, daß, wenn der Kurbelarm an einem toten Punkt steht, und der Kolben sich am Ende des Auspuffhubes- befindet, die Linie, die die beiden Mitten des Exzenters verbindet, mit dem Kurbelarm einen Winkel von go°-oder weniger bildet.
  • Wenn man diesen Winkel kleiner als go° wählt, wird der Kolben so bewegt, daß er gegen das 'Ende des Auspuffhubes in den Verdichtungsraum eintritt und außerdem die Einlaßöffnungen am Ende des Saughubes freigibt. -Durch geeignete Wahl des Winkels kann die Abänderung des Kolbenweges, die durch das Exzenter veranlaßt wird, in jedem gewünschten Verhältnis zwischen den beiden Enden des Kolbenhubes so verteilt werden, daß der Kolben entweder mehr das Ende des Auspuffhubes erreicht zur besseren Entfernung der verbrauchten Gase und mehr am Ende des Saughubes die Vergrößerung des Einlaßweges für den Brennstoff bzw. das Brennstoffluftgemisch herbeiführt.
  • Bei Anwendung der Erfindung auf Maschinen] mit sternförmig angeordneten feststehenden Zylindern oder auf Maschinen mit . festem Kurbelarm und umlaufenden Zylindern werden die Exzenterscheiben auf dem Kurbelzapfen in derselben Weise wie bei bekannten Naschinen angebracht und das Lager mit den Exzenterscheiben und der Getriebewelle, das als ein einheitliches Ganzes ausgebildet wird, erhält eine neue Anfangsstellung bezüglich der Kurbelwelle.
  • In Übereinstimmung mit den Verschiedenheiten in der Stellung des Kolbens am Ende des Saug- und Arbeitshubes sind Einlässe von. geeigneter Größe und Form auf dem Außenende des Zylinders angebracht, durch -welche das Brennstoffluftgemisch entweder ganz oder teilweise eingelassen wird, in welch letzterem Falle die genannten Einlässe als Hüfseinlaßöffnungen dienen. Diese Einlässe bleiben während des ganzen Arbeitshubes geschlossen, so daß die entzündeten Gase niemals durch die Einlässe zurückschlagen können, wenn auch die Auspufföffnungen bis zum Ende des Arbeitshubes geschlossen bleiben. .
  • Wenn das Brennstoffluftgemisch den Zylindern durch die Kurbelkammer zugeführt wird, stehen die Einlässe mit Leitungen zur Kurbelkammer in Verbindung.
  • Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Fig. i erläutert die Anwendung der Erfindung bei einer Maschine mit umlaufenden Zylindern und zeigt die gegenseitigen Stellungen des Kolbens, des Zylinders, des Exzenters und des Kurbelzapfens bei den vier aufeinanderfolgenden Hauptstellungen des Kolbens ein und desselben Zylinders für den Fall, daß der Nacheilungswinkel zwischen Exzenter und Kurbelzapfen bei der gezeichneten Anfangsstellung 30° beträgt.
  • Fig. 2 zeigt die vier Stellungen-des Kolbens in den äußeren und inneren Totlagen.
  • Fig. 3 bis 6 sind eine Reihe von Diagrammen, deren jedes die Bewegung des Kolbens gegenüber dem Zylinder während eines Winkelweges des Kurbelzapfens von 720', d. h. während zweier Umläufe erläutert. Für jede dieser vier Figuren ist eine bestimmte Stellung des Exzenters zugrunde gelegt, aber für jede Figur eine andere.
  • Das erste Diagramm (Fig. 3) gibt die Kolbenstellungen für den Fall an, daß der Nacheilungswinkel wie bei bekannten Maschinen o° beträgt. Die oberste Linie stellt das Kopfende des Zylinders vor, die zweite und die. dritte Linie die beiden inneren Totlagen des Kolbens und die vierte -untere Linie die beiden äußeren Totlagen des Kolbens, welche unter den Voraussetzungen, für welche das Diagramm der Fig. 3 entworfen ist, zusammenfallen. Diese Anordnung entspricht der Arbeitsweise der bekannten Maschinen.
  • Das zweite Diägrämm (Fig. 4) - entspricht dem der Maschine der Fig. i und 2 für einen i Nacheilungswinkel von 30°. Hier stellen die ' vierte und die fünfte untere Linie die beiden äußeren Totlagen des Kolbens dar.
  • Das dritte Diagramm (Fig. 5) gilt für einen Nacheilungswinkel von q.5°.
  • Das vierte Diagramm (Fig. 6) .gilt für einen Nacheilungswinkel von go°. In diesem Fall ergeben sich verschiedene Totlagen nur am äußeren Hubende, während am inneren Hubende die beiden Totlagen zusammenfallen.
  • Die Zerlegung des Exzenterkreises y in vier Teile entspricht den Vorgängen des Ansaugens, der Verdichtung und des Zünd- und Arbeitshubes und des Auspuffs, welche mit S, C, W, E bezeichnet sind. Die Diagramme 3 und 6 entsprechen den beiden möglichen Grenzfällen, welche der Darstellung in den Fig. i und 2 nicht zugrunde gelegt sind. Vielmehr gehört zu den Fig. i und 2 das Diagramm der Fig. 4 mit dem Nacheilungswinkel von 3o°.
  • Der Kreis r stellt den geometrischen Ort des Mittelpunktes des Pleuelstangenkopfes bei seiner Bewegung um den Kurbelzapfen dar. Der Winkel a, ist der Betrag der Nacheilung, welche den Exzenterscheiben a gegenüber der Grundstellung gegeben wird, Als Grundstellung ist diejenige gewählt; bei welcher keine Verschiedenheit der beiden äußeren Totlagen sich ergibt, also die Stellung, die dem Diagramm der Fig. 3 entspricht. Angenommen, es sei D der Durchmesser des Kreises y (also der Durchmesser des Exzenterkreises), so ergibt sich bei einem Nacheilungswinkel a bei den beiden äußeren Totlagen ein Hubunterschied ungefähr im Betrage D sin u, während der Hubunterschied für die beiden inneren Kolbentotlagen ungefähr D cos u- beträgt, vgl. die in Fig. 4 eingetragenen Maße.
  • Die radialen Linien I, Il; III und IV teilen den Kreis y in vier Quadranten S, C, W, E, die den Vorgängen des Ansaugens, Verdichtens, Arbeitens und -Auspuffens entsprechen. Die Punkte, in denen die angegebenen radialen Linien der Fig. 2 den Kreis r schneiden, entsprechen den vier in den Fig. i und 2 gezeichneten Hauptstellungen i, 2. 3 und 4, die der Kolben b eines Zylinders .während einer vollen Arbeitsperiode einnimmt. Diesen Punkten entsprechen ferner im Diagramm der Fig. 4 die Stellungen des Kolbens bei o° (72o°), 18o°, 36o', 540'.
  • Zwischen den beiden Totlagen, die der Kolben b. _ am äußeren Ende des Zylinders c einnimmt, nämlich zwischen den Stellungen 2 und 4 in den Fig. i und z, sind in- der Zylinderwandung die Öffnungen e vorgesehen, welche bei dem für die Darstellung gewählten Ausführungsbeispiel mit dem Innern des Kurbelgehäuses in Verbindung stehen, und dazu dienen, das Brennstoffluftgemisch von da nach den Zylindern zu leiten.
  • Wenn man die vier aufeinanderfolgenden Stellungen des Kolbens verfolgt, so erkennt man, daß der Kolben b die Öffnungen e am Ende des Saughubes freiläßt;_ wenn er aus der Stellung i in- die Stellung 2 übergeht, während gleichzeitig das bei - der Kurbel befindliche Ende der Pleuelstange p den Quadranten S des Kreises y durchläuft. Durch diese Öffnungen e wird das brennbare Gemisch oder der Brennstoff eingelassen. Alsdann wird der Kolben b in die Lage 3 am Ende des Verdichtungshubes gebracht. -Hierauf geht der Kolben bin seinem Arbeitshub von dej Stellung 3 in die Stellung 4 über. Solange die Öffnungen e geschlossen bleiben, wirkt der Kolben b wie ein gesteuertes Ventil, welches die Verbindung zwischen dem Zylinder und dem Kurbelgehäuse unterbricht, so daß nicht etwa eine Entzündung des im Kurbelgehäuse d befindlichen Brennstoffs oder Brennstoftluftgemisches stattfinden kann. Schließlich geht der Kolben bin seine- erste Stellung hinauf, wobei die verbrannten Gase anfangs durch das Ventil v entweichen und gegen Ende des Hubes vom Kolben b hinausgedrängt werden, indem dieser die Gase aus dem gesamten Verdichtungsraum oder aus einem Bruchteil desselben ausspült.
  • Das Diagramm der Fig.3 erläutert den Kolbenweg für den Fall, daß das Exzenter seine Grundstellung einnimmt, d. h. daß eine Verschiedenheit zwischen den aufeinanderfolgenden Hüben nur für das Kopfende, d. h. für das innere Ende jedes Zylinders besteht, zum Zwecke, die verbrauchten Gase aus dem Verdichtungsraum hinauszuspülen. Mit anderen Worten-. der zusätzliche Hub befindet sich nur am Ende- des Auspuffhubes wie bei bekannten Maschinen.
  • Bei einem Nacheilungswinkel von go° ergibt sich die Hubverschiedenheit ebenfalls als zusätzlicher Hub aber nicht am Ende des Auspuffhubes, sondern am Ende des Saughubes (Fig. 6). In diesem Fall wird die Verschiedenheit der Kolbenhübe lediglich dazu benutzt, um die Öffnungen e durch den Kolben für den Einlaß des Brennstoffluftgemisches abzudecken. Da sich in diesem Fall keine Differenzwirkung am inneren Hubende ergibt, so fehlt auch jegliche Spülwirkung.
  • Bei einem Nacheilungswinkel von 45°, wie im dritten Diagramm (Fig. 5) angegeben, ergibt sich ein kleiner Üntersch:ed sowohl am Ende des Auspuffes als auch am Ende des Saughubes, und zwar im Betrage oder o,7o7 D.
  • Bei einem Nacheilungswinkel von weniger als 45' ergibt sich ein kleinerer Unterschied am Ende des Saughubes als am Ende des Auspuffhubes, und bei einem Nacheilungswinkel von mehr als- 45° findet das Umgekehrte statt. In allen Fällen, in denen der Winkel zwischen Exzenter und Kurbel weniger als go° beträgt, wird die doppelte Wirkung der Einlaßsteuerung für das Brennstoffluftgernisch und der Ausspülung der Rückstände in mehr oder weniger hohem Grade herbeigeführt.

Claims (2)

  1. PATENT-ANSPRÜchE r. Viertaktverbrennungskraftmaschine mit veränderlichem Kolbenhub, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle, durch welche der Brennstoff oder das Brennstoffluftgemisch in den Zylinder (c) durch Öffnungen (e) eingelassen wird, vom Kolben (b) nur am Ende des Saughubes freigelegt werden, während sie am Ende des Arbeitshubes überdeckt gehalten werden.
  2. 2. Viertaktverbrennungskraftmaschine nach. Anspruch x, dadurch gekennzeichnet, daß der Nacheilungswinkel zwischen der Kurbel und dem Exzenter zwischen o und go° liegt, so daß nicht nur die Öffnungen e durch den Kolben am äußeren Hubende freigelegt werden, sondern auch die Rückstände der Verbrennungsgase während des Auspuffhubes zum Teil durch den Kolben aus dem Verdichtungsraum hinausgedrängt werden.
DE1915321436D 1914-08-18 1915-08-18 Viertaktverbrennungskraftmaschine mit veraenderlichem Kolbenhub Expired DE321436C (de)

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