Viertaktmotor. Die Erfindung betrifft einen Viertakt motor.
Der Erfindung gemäss kann eine Seite des Arbeitszylinders zur Vorkomprimierung der Ladung mit einem Arbeitsraum der 'Maschine durch eine Rohrleitung ohne Sammler in Ver bindung gesetzt werden. Ausserdem ist eine Regelvorrichtung für die Kompressorförde- rung vorgesehen.
Auf der Zeichnung sind beispielsweise .Iusführungsformen des Erfindungsgegen standes dargestellt, und zwar zeigt: Abb. 1 schematisch die erste Ausfüh rungsform eines Vierzylindermotors, Abb. 2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform, Abb. 3 schematisch einen Längsschnitt durch vier Zylinder der zweiten Ausfüh rungsform. In den Zylindern 1, 2, 3, 4 (Abb. 1) sind die Arbeitskolben 5, 6, 7, 8 angeordnet.
Je zwei Kolben 5 und 7 bezw. 6 und 8 sind durch eine Kolbenstange 9 bezw. 10 mitein ander starr verbunden. Mit jeder Kolben- Stange ist eine nicht gezeichnete Pleuelstange verbunden, welche auf eine nicht gezeichnete Kurbelwelle wirkt.
Die Arbeitsräume der Zylinder sind mit Zündkerzen 11, Einlassventilen 12 und Aus- lassvent;len 13 versehen. Die Ventile werden durch Nockenwellen 14 gesteuert.
Auf der andern Seite ist jeder der Zylin der gleichfalls geschlossen. und die Kolben stange ist durch eine Stopfbüchse geführt. Diese andere Zylinderseite ist mit einem Saugventil 15 und einem Druckventil 1.6 ver sehen, die durch die Nockenwelle 14 ge steuert werden. Diese Ventile könnten, wenn der Motor nur mit geringer Tourenzahl Iau- fen soll, als Rückschlagvent#le ausgebildet sein. Selbstverständlich erfolgt die Steue rung dieser Ventile durch andere Nocken als die Steuerung der Arbeitszy lindere entile.
Za dem Saugventil 15 führt eine Saug leitung 17 vom Vierwegeumschalthahn 18. An das Gehäuse des V;erwegeumsclialthahnes ist eine in die Atmosphäre mündende Rohr leitung 19, der Vergaser 20 und eine vierte Rohrleitung 21 angeschlossen; letztere führt zu einem andern Umschalthahn 30 bezw. 31.
Weiterhin führt von dem Kompressor raum über das Druckventil 16 eine Druck leitung 22 bezw. 27 zu einem Ringkanal 23. Durch eine Rückflussleitung 24 ist die Druckleitung 22 bezw. 27 mit dem Kompres- sorraum unter Umgehung des Druckventils 16 verbunden. In der Rückflussleitung 24 ist ein Hahn 25 eingeschaltet, durch dessen Ver stellung die Leitung 24 entweder ganz abge schlossen oder mehr oder weniger gedrosselt werden kann.
In den gleichen Ringkanal 23 münden die Leitungen 22 bezw. 27 von den Kompressor räumen zweier Zylinder.
In dem Ringkanal 23 ist ein gesteuerter Dreiwegehahn,26_ angeordnet, durch den der Ringkanal 23 selbsttätig durch Rohrleitun- ,gen 28 und 29 abwechselnd mit den Arbeits räumen der beiden Zylinder in Verbindung gebracht wird.
In die Rohrleitungen 28 und 29 sind die Vierwegehähne 30 bezw. 31 eingeschaltet, die entweder, wie für die Rohrleitungen der Zylinder 2 und 3 dargestellt, den Durchlass durch die Rohrleitungen 28 und 29 freigeben, oder, wenn sie um 45 gedreht sind, wie es für die Rohrleitungen der Zylinder 1 und 4 dargestellt ist, die Einlassrohre 28b und 29b mit der Rohrleitung 21 und die Druckrohre 28a und 29a mit einer Leitung 32 bezw. 34 verbinden, die zu einem Druckluftbehälter 33 führt.
Gleichzeitig mit den Vierwegehähnen 30, 31 werden die zugehörigen Vierwegehiihne 18 um 45 verstellt, so dass diese Hahn kücken nunmehr das Saugrohr 17 mit dem in die Atmosphäre führenden Rohr 19 und die Rohrleitung 21 mit dem Vergaser 20 ver binden.
Um die Gleichzeitigkeit der Umschaltung zu gewährleisten, sind vorteilhaft die zu einem Zylinderpaar gehörigen Hähne 18, 30 und 31 miteinander gekuppelt. Ebenso kön nen die Hähne 25 jeden Zylinderpaares mit einander gekuppelt sein. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Es sei angenommen, dass in dem Arbeits raum des Zylinders 3 die Luft komprimiert sei, also der Explosionshub beginne. Bei diesem Explosionshub komprimiert der Kol ben 7 das vor ihm befindliche, durch den Vergaser 20 und die Saugleitung 17 über das Saugventil 15 angesaugte Gemisch und drückt dasselbe über das Druckventil 16 in die Leitung 27 und in den Ringkanal 23.
Von diesem gelangt das Gemisch durch das Kücken 26 und durch das Rohr 28 über das Einlassventil 12 in den Arbeitsraum des Zy linders 2.
Gleichzeitig mit dem Kolben 7 des Zy linders 3 ist unter Ausführung des Saub- hubes der Kolben 6 des Zylinders 2, v eran- lasst durch die nicht gezeichnete Kurbelwelle, nach abwärts bewegt worden; auch er kom primiert dabei das vor ihm befindliche Ge misch und drückt es über das Druckventil 1.6 in die Leitung 22 und aus dieser in den Ring kanal 23, in das Kücken 26 und über die Leitung 28 in den Arbeitsraum des Zylin ders 2.
Bei der gezeichneten Lage der den Zy lindern 2 und 3 zugehörigen Hähne 25 ge langt ein Teil des von den Kolben geförder ten Gemisches beim nächsten Saughub wie der in die Zylinder zurück, so dass also in den Leitungen 28 und 29 nicht der volle, bei geschlossenen Hähnen 25 erzielbare Druck herrscht.
Nachdem der Kolben 7 den Explosions hub und der Kolben 6 den Saughub beendet hat, werden die Hähne 26 selbsttätig umge steuert, so dass einer derselben die Kompres sionsräume beider Zylinder 2, 3 mit dem Ar beitsraum des Zylinders 3 verbindet.
Beim Zurückgehen der Kolben 6 und 7 erfolgt im Zylinder 3 das Ausstossen der ver brannten Gase, im Zylinder 2 dagegen das Komprimieren der Frischgase. In beiden Kompressionsräumen erfolgt das Ansaugen frischen Gasgemisches über die Saugventile 15. Bei dem darauffolgenden Hub erfolgt im Zylinder 3 die Einfüllung frischen Gemisches in den Arbeitsraum, im Zylinder 2 dagegen die Explosion und die Expansion. In den Kompressionszylindern beider Zylinder er folgt aufs neue das Komprimieren des vorher eingesaugten Gasluftgemisches.
Bei der für die Zylinder 1 und 4 darge stellten Stellung der Hähne 18, 30 und 31 saugen beim Saughub die Kolben durch die Einlassrohre 28b bezw. 29b, die Leitung 21 und den Vergaser 20t las Gasluftgemisch in die Arbeitsräume, während sie in die Kom pressionsräume durch die Leitungen 17 und 19 Frischluft unmittelbar der Atmosphäre sau gen.
Die in den Kompressionsräumen kom primierte Luft wird durch die Leitungen \?? bezw. 27 über die Ringkanäle 23, die Druck rohre 2Ra bezw. 29a und die Rohre 32 bezw. 34 an einen Druckluftbehälter 33 abgegeben, indem sie aufgespeichert wird.
Der Motor kann selbstverständlich statt vier Zylinder. acht Zylinder, oder ein Mehr- faches von vier besitzen.
Die Vorkompression der Ladung soll in erster Linie eine hohe Tourenzahl ermögli chen, indem sie die Widerstände überwindet, welche bei den hohen Gasgeschwindigkeiten auftreten. Diese. die an und für sich schon im gleichen Verhältnis wie die Tourenzahlen wachsen, können noch dadurch gesteigert werden. ilass der Motor mit abnormal kleinen Ventilen ausgerüstet ist, deren Ventilhab entsprechend klein ist, zum Zwecke der Stei gerung der Tourenzahl. denn Vent;le mit ge ringer Masse und geringem Ventilhub gestat ten höhere Tourenzahlen.
Bei Motoren. die zeitweise in grossen Höhen arbeiten müssen, kann die Vorkompression auch in verdünnter Luft eine normale Füllung des Arbeits- raumeS s;chern und bei Einspritzverbren- nungsmotoren. wo keine Frühzündung zu furchten ist. kann bei Über lastung die Füllung über das normale Mass gesteigert werden.
Die Förderung und damit die Druckhöhe in den tberströmleitungen -wird durch Einstelluna des Rückleitungs- halines 25 geregelt. D;
e Steuerung dieses Hahnes erfolgt. zwecks willkürlicher Touren- erhöhung, von Hand, zwecks Gleichhaltung der Touren -bei wechselndem Aussendruck kann sie gleichfalls von Hand nach einer nach den Versuchsergebnissen geeichten Skala, erfolgen, oder aber selbsttätig, indem ein be kanntes Druckrelais die Bewegung des Steuer mechanismus abhängig von Aussenluftdruck regelt bezw. veranlasst. Statt dessen oder gleichzeitig kann auch eine selbsttätige Re gelung erfolgen, indem ein während des Ex pansionshubes mit dem Arbeitszylinder kom munizierendes Druckrelais zur Einwirkung auf den Steuermechanismus gebracht -wird.
Bei der Ausführungsfoim nach Abb. \? und 3 ist der Zylinder a beiderseits ge schlossen. Eine Seite 1 ist als Arbeitsraum und die andere Seite 2 als 1iompressorraum ausgebildet. Beide Räume sind mit den glei chen Ventilen ausgestattet, wie beim Motor gemäss Abb. 1. Beim Kompressorraum ist nur das Saugventil b dargestellt, während das etwa bei c angeordnete Druckventil der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.
An den Zylinder a. schliesst sich die zu einem Zylinder ausgebildete Kreuzl,:opffiili- rüng d an, in welcher der zu einem Kolben ausgebildete Kreuzkopf e dicht geführt ist. Der Kreuzkopf e ist m@t dem Arbeitskolben f durch die Kolbenstange g verbunden. An dem Itreuzhopf e ist die Pleuelstange li an gelenkt, welche auf die Kurbelwullc ;
(-in- wirkt. Die zylindrische Kreuzkopfführung ist bei k mit einem Saugventil und bei in mit einem Druckventil ausgestattet; beide sind nicht dargestellt.
Der Raum 3 über dein Kreuzli:opf e wirkt gleichfalls als Kompres- sorraum. Die komprimierte Luft- aus den Räumen 2 und 3 gelangt in eme gemeinsame Leitung )i. Die Fördermenge -wird, wie bei der Vorrichtung gemäss Fig. 1, durch eine nicht gezeichnete Regelvorrichtung geregelt.
Die Leitungen n der verschiedenen Zylin der münden in eine gemeinsame Leitung o. an welche mittelst der Zweigleitungen p die :lrbeitszylinder-Einlassvcntile angeschloss,n s:n(l. Von den gezeichneten vier Kolben 1)(.- -wegen sich je zwei in gleichem Sinn und gegenläufig zu zwei andern. Es stehen also immer vier Kompressions räume zur Füllung eines Arbeitsraumes zur Verfügung, z.
B. für den Arbeitsraum des Zyrlinders IX, der zugehörige Arbeitszylin- clerkompressor, der Arbeitszylinderkompres- sor des Zylinders III (mit. gleicher Kolben- stellung) und die Kreuzkopfkompressoren der Zylinder 1I und IV (mit entgegengesetz ter Kolbenstellung).
Falls der Durchmesser des Kreuzkopfzylinders gleich dem Durch messer des Arbeitszylinders ist, steht also mit Berücksichtigung der Verluste eine Ladung von zirka 3:i0 % zur Verfügung. Doch kann der Durchmesser des Kreuzl:opf- zylinders grösser oder kleiuer sein als der Durchmesser des Arbeitszylinders.
Four-stroke engine. The invention relates to a four-stroke engine.
According to the invention, one side of the working cylinder for pre-compressing the charge can be connected to a working space of the machine through a pipeline without a collector. In addition, a control device for the compressor delivery is provided.
The drawing shows, for example, embodiments of the subject matter of the invention, namely: Fig. 1 schematically shows the first embodiment of a four-cylinder engine, Fig. 2 shows a cross-section through a second embodiment, Fig. 3 shows a schematic longitudinal section through four cylinders of the second embodiment . The working pistons 5, 6, 7, 8 are arranged in cylinders 1, 2, 3, 4 (Fig. 1).
Two pistons 5 and 7 respectively. 6 and 8 are respectively by a piston rod 9. 10 rigidly connected to one another. A connecting rod (not shown) is connected to each piston rod and acts on a crankshaft (not shown).
The working spaces of the cylinders are provided with spark plugs 11, inlet valves 12 and outlet valves 13. The valves are controlled by camshafts 14.
On the other hand, each of the cylinders is also closed. and the piston rod is passed through a stuffing box. This other side of the cylinder is seen ver with a suction valve 15 and a pressure valve 1.6, which are controlled by the camshaft 14 ge. If the engine is only to run at a low number of revolutions, these valves could be designed as check valves. Of course, these valves are controlled by different cams than the control of the Arbeitszy cylinder valves.
A suction line 17 leads from the four-way switch valve 18 to the suction valve 15. A pipe 19 opening into the atmosphere, the carburetor 20 and a fourth pipe 21 are connected to the housing of the V; Erwegeumsclialthahnes; the latter leads to another switchover valve 30 respectively. 31.
Furthermore, leads from the compressor room via the pressure valve 16, a pressure line 22 respectively. 27 to an annular channel 23. Through a return line 24, the pressure line 22 respectively. 27 is connected to the compressor chamber, bypassing the pressure valve 16. In the return line 24, a valve 25 is turned on, by adjusting the line 24 either completely closed or more or less can be throttled.
In the same ring channel 23 open the lines 22 respectively. 27 of the compressor clear two cylinders.
In the ring channel 23 there is a controlled three-way valve 26_, through which the ring channel 23 is automatically brought into connection with the working spaces of the two cylinders through pipes 28 and 29.
In the pipes 28 and 29, the four-way cocks 30 respectively. 31 switched on, which either, as shown for the pipelines of cylinders 2 and 3, open the passage through the pipelines 28 and 29, or, if they are rotated by 45, as shown for the pipelines of cylinders 1 and 4, the Inlet pipes 28b and 29b with the pipeline 21 and the pressure pipes 28a and 29a with a line 32 respectively. Connect 34, which leads to a compressed air tank 33.
Simultaneously with the four-way cocks 30, 31, the associated four-way cocks 18 are adjusted by 45 so that these cocks now connect the suction pipe 17 with the pipe 19 leading into the atmosphere and the pipeline 21 with the carburetor 20.
In order to ensure the simultaneity of the switchover, the taps 18, 30 and 31 belonging to a cylinder pair are advantageously coupled to one another. The taps 25 of each pair of cylinders can also be coupled to one another. The mode of operation of the device is as follows: It is assumed that the air in the working space of the cylinder 3 is compressed, that is, the explosion stroke begins. During this explosion stroke, the piston 7 compresses the mixture in front of it and sucked in through the carburetor 20 and the suction line 17 via the suction valve 15 and presses the same via the pressure valve 16 into the line 27 and into the annular channel 23.
From there, the mixture passes through the valve 26 and through the pipe 28 via the inlet valve 12 into the working chamber of the cylinder 2.
Simultaneously with the piston 7 of the cylinder 3, the piston 6 of the cylinder 2, caused by the crankshaft (not shown), has been moved downwards while executing the suction stroke; He too compresses the mixture in front of him and pushes it through the pressure valve 1.6 into the line 22 and out of this into the ring channel 23, into the chuck 26 and through the line 28 into the working space of the cylinder 2.
In the drawn position of the Zy alleviate 2 and 3 taps 25 ge a part of the mixture supported by the piston reaches the next suction stroke like the back into the cylinder, so that in the lines 28 and 29 not the full when closed Taps 25 achievable pressure prevails.
After the piston 7 has completed the explosion stroke and the piston 6 has completed the suction stroke, the taps 26 are automatically reversed so that one of them connects the compression chambers of both cylinders 2, 3 with the working chamber of the cylinder 3.
When the pistons 6 and 7 go back, the burnt gases are ejected in cylinder 3, while the fresh gases are compressed in cylinder 2. Fresh gas mixture is sucked in via suction valves 15 in both compression chambers. During the next stroke, fresh mixture is filled into the working chamber in cylinder 3, while in cylinder 2 the explosion and expansion occur. In the compression cylinders of both cylinders, the previously sucked in gas-air mixture is compressed again.
In the position of the taps 18, 30 and 31 presented for the cylinders 1 and 4, the pistons suck through the inlet pipes 28b respectively during the suction stroke. 29b, the line 21 and the carburetor 20t read the gas-air mixture into the working rooms, while they sucked fresh air directly from the atmosphere into the compression rooms through the lines 17 and 19.
The air compressed in the compression rooms is transported through the lines \ ?? respectively 27 via the annular channels 23, the pressure pipes 2Ra respectively. 29a and the tubes 32 respectively. 34 delivered to a compressed air tank 33 by being stored.
The engine can of course instead of four cylinders. have eight cylinders, or a multiple of four.
The pre-compression of the charge is primarily intended to enable a high number of revolutions by overcoming the resistance that occurs at high gas speeds. These. which in and of themselves already grow in the same proportion as the number of tours can be increased even further. ilass the engine is equipped with abnormally small valves, the Ventilhab is correspondingly small, for the purpose of increasing the number of revolutions. because valves with low mass and low valve lift allow higher speeds.
With engines. who have to work at great heights from time to time, the pre-compression can ensure a normal filling of the working space even in dilute air, and in the case of internal combustion engines. where no pre-ignition is to be feared. In the event of overload, the filling can be increased beyond the normal level.
The delivery and thus the pressure level in the overflow lines is regulated by setting the return line 25. D;
e control of this valve takes place. for the purpose of arbitrary speed increase, by hand, for the purpose of keeping the tours constant - if the outside pressure changes, it can also be done by hand according to a scale calibrated according to the test results, or automatically by a known pressure relay regulating the movement of the control mechanism depending on the outside air pressure respectively caused. Instead of this, or at the same time, automatic control can also take place in that a pressure relay communicating with the working cylinder during the expansion stroke is brought to act on the control mechanism.
In the execution form according to Fig. \? and 3, the cylinder a is closed on both sides. One side 1 is designed as a working space and the other side 2 is designed as a compressor space. Both rooms are equipped with the same valves as in the engine according to Fig. 1. In the compressor room, only the suction valve b is shown, while the pressure valve located approximately at c is not shown for the sake of simplicity.
To the cylinder a. This is followed by the cross head e, formed into a cylinder, in which the cross head e formed into a piston is tightly guided. The cross head e is connected to the working piston f by the piston rod g. At the Itreuzhopf e the connecting rod li is articulated, which on the crankwullc;
(-in- acts. The cylindrical crosshead guide is equipped with a suction valve at k and a pressure valve at in; both are not shown.
Room 3 above your Kreuzli: opf e also acts as a compressor room. The compressed air from rooms 2 and 3 arrives in a common line) i. As with the device according to FIG. 1, the delivery rate is controlled by a control device (not shown).
The lines n of the various cylinders open into a common line o. To which the working cylinder inlet valves are connected by means of the branch lines p, ns: n (1. Of the four pistons 1 shown) (- - two of each of the two in the same way Sense and opposite to two others, so there are always four compression spaces available to fill a work space, e.g.
B. for the working space of cylinder IX, the associated working cylinder compressor, the working cylinder compressor of cylinder III (with the same piston position) and the crosshead compressors of cylinders 1I and IV (with opposite piston position).
If the diameter of the crosshead cylinder is the same as the diameter of the working cylinder, a charge of approximately 3: 10% is available, taking into account the losses. But the diameter of the cruciform opfing cylinder can be larger or smaller than the diameter of the working cylinder.