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Arbeitskreisprozess für Verbrennungsmotoren und danach arbeitender Motor oder Motorkompresser.
Gegenstand der Erfindung ist ein Arbeitskreisprozess für Verbrennungsmotoren.
Bei den üblichen Brennkraftmasehinen entweicht fast das gesamte verbrannte Gas mit den noch in ihm enthaltenen Kalorien als reiner Verlust in die Aussenatmosphäre, und es werden noch energiever- rauchende Mittel, wie Verschiebung eines Kolbens (Viertaktprozess) oder durch Vorkompression besorgte @ Spülung (Zweitaktprozess), vorgesehen, um die Verbrennungsgase fast vollständig auszustossen.
Diese verbrannten Gase werden als schädlich angesehen, entweder weil sie die Füllung der Zylinder herabsetzen, wenn diese durch Atmosphärendruck erfolgt, oder weil die verbrannten Gase, welche sich noch auf einer sehr hohen Temperatur befinden, möglicherweise vorzeitig das zugeführte Frischgas ent- zünden können.
Die Erfindung bezweckt nun, diese verbrannten Gase dazu auszunutzen, erhöhte Drücke zu erzielen, ohne getrennte Kompressoren zu verwenden. Es ist schon bekannt, einen Teil der verbrannten
Gase im Zylinder eines Motors zurückzuhalten und diese der neuen Ladung Luft oder Brennstoffgemiseh zuzusetzen ;
hingegen ist der vorliegende Arbeitsprozess dadurch gekennzeichnet, dass bei voller Leistung- abgabe des Motors Selbstentzündung mit einem niedrigen volumetrisehen Kompressionsverhältnis (etwa 5 bis 11) erreicht wird, wobei der Zylinderinhalt am Beginn der Kompression aus einem Gemisch verbrannter und frischer Gase besteht, bei dem das Verhältnis des Gewichtes der verbrannten Gase zum
Gewichte der gesamten Zylinderfüllung niedrig ist (etwa 20 bis 330 u), dessen Temperatur erhöht (etwa
400 bis 480 C absolut) sowie dessen Druck erhöht ist (etwa 1'7 bis 2'4 i/cm absolut) und dessen Ex- pansion nach einem erhöhten volumetrischen Verhältnis (etwa 8 bis 10) erfolgt.
Auf der Zeichnung geben beispielshalber Fig. 1 und 2 schematisch zwei Ausführungsformen eines
Motors an, der nach dem erlindungsgemässen Kreisprozess'arbeitet.
Der in dem treibenden Zylinder b arbeitende Kolben a ist durch seine Stange c mit einem Kolben d von grösserem Durchmesser verbunden, der in einem Kompressionszylinder e arbeitet. Die Vorkompressions- kammer des letzteren liegt bei f, und die auf der gegenüberliegenden Seite dieses Kolbens cl liegende
Kammer g kann zur Aussenatmosphäre offen sein oder so eingerichtet werden, dass sie die Kompression der Luft oder eines Gases unabhängig von der Kammer/* bewirkt. Diese letztere enthält die erforderliche Öffnung zur Ansaugung von Aussenluft oder eines von einem (nicht mitdargestellten) Vergaser kommenden
Gemisches sowie die Förderöffnung, welche durch eine beliebige geeignete Leitung mit der Zulassöffnung zum treibenden Zylinder b verbunden ist.
Diese Öffnungen und Leitungen, welche eine beliebige übliche
Form haben können, sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Zum nachstehend erklärten Ausgleich der
Trägheit der durch die Drücke bewegten Massen ist eine mit der eben beschriebenen Anordnung sym- metrische Vorrichtung durch die gleiche Kolbenstange c mit der obigen Anordnung gekuppelt und derart eingerichtet, dass sie um 180 gegen diese Anordnung versetzt arbeitet. Die einander entsprechenden
Teile sind durch die gleichen Buchstaben mit dem Index 1 versehen bezeichnet.
Ausserdem trägt die Kolbenstange c eine senkrechte Querspindel m, auf welcher sieh Laufrollen t, tri befinden, die auf den Führungen h, ; i rollen, die nach Art einer Sinuskurve ausgebildet sind und so die Übersetzung der alternierenden geradlinigen Bewegung der Kolben in eine stetige rotierende Bewegung eines Zylinders j ermöglichen. Ein zylindrischer Drehschieber l kann mit diesem Zylinder verbunden werden und trägt die zur Sicherung der Gaszufuhr in die Vorkompressionskammer t erforderlichen Öffnungen und für die Kompressionskammer g (falls es eine solche gibt) sowie für die Umfüllung des Inhaltes der Vorkompressionskammer in den Arbeitszylinder b, den Auslass aus der Kompressionskammer g (falls es eine solche gibt) und schliesslich den Auspuff der Verbrennungsgase.
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Wenn am Ende des Expansionshubes der Kolben a (oder a1) in die Nähe des inneren Totpunktes gelangt, wird ein Teil der verbrannten Gase infolge Schliessens der Ausströmöffnung im Zylinder b (oder zurückgehalten, und diese Gase erfüllen den Zylinder fast ganz.
Die Temperatur dieser Gase ist stark erhöht, da diese von der vorangehenden Explosion oder Ent-
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Die Menge dieser Gase ist also verhältnismässig gering.
Während des Entspannungs-oder Arbeitshubes des Kolbens ist die Luft oder eine Mischung von
Luft und Brennstoff in der Vorkompressionskammer f komprimiert worden, z. B. auf einen Druck von 1. 9Atm. abs. Nachdem nun jede Verbindung zwischen dem zu füllenden Zylinder bund der Atmosphäre unter- brochen ist, und wenn der Kolben a sieh in der Nähe des inneren Totpunktes befindet, wird eine Menge dieser vorkomprimierten Luft oder Mischung in den Zylinder b eingeführt. Der Druck der Vorkompression soll ausreichend sein, um den Eintritt des frischen Gemisches oder der Luft allein in die im Arbeit- zylinder enthaltenen Verbrennungsgase zu sichern. Dabei soll aber die Selbstzündung im Falle gleich- zeitiger Einführung von Luft und Brennstoff in Kontakt mit den verbrannten Gasen vermieden werden.
Diese Selbstentzündung kann auch dadurch verhütet werden, dass man ein Metallgewebe (beispiels- weise wie bei einer Davyschen Sicherheitslampe) in der Leitung anordnet, welche die Verbindung der
Vorkompressionskammer mit dem Arbeitszylinder herstellt. Diese Leitung kann auch zu dem gleichen
Zweck konzentrische Leitungen enthalten.
Die durch die Vorkompression erhaltene Wärme sowie die Wärme der Wandungen und die in den zurückgehaltenen Verbrennungsgasen enthaltene Wärme wird dazu ausgenutzt, einen grossen Teil des im angesaugten Gemisch enthaltenen Brennstoffes zu verdampfen. Jeder erhebliche Verlust an Frisch- gas durch die Auspufföffnungen muss durch Schliessung der Verbindung zwischen dem Arbeitszylinder und der Atmosphäre während der Einführung von frischen Gasen in diesen Zylinder vermieden werden.
Die Kompression in dem treibenden Zylinder beginnt auf diese Weise bei einer Temperatur und einem Druck, die sehr erheblich über denen der Atmosphäre liegen, ohne dass dabei die Menge der Mischung grösser wäre als bei den gewöhnlichen Motoren. Wenn z. B. das Gemisch bei 3000 absoluter Temperatur in verbrannte Gase von 15000 C abs. eingeführt wird, so ist die Ausgangstemperatur beispielshalber 480 C abs. bei einem Druck von 1-7 kg abs. Dieses Ergebnis wird ohne Verwendung einer mechanischen Ein- richtung, wie einer Abgasturbine, erreicht, welche einen Luft-oder Gemischkompressor in Tätigkeit setzt, also einer Einrichtung, welche eine grössere Stoffmenge einführt, u. zw. unter einem Druck, der höher als derjenige der Atmosphäre ist, aber bei einer Temperatur, die kaum über derjenigen der Umgebung liegt.
Unter gewissen Bedingungen kann man zur Vermeidung von Selbstentzündung Luit allein in die
Verbrennungsgase einführen, und wenn die Temperatur dieses Gemisches von Luft und Verbrennung- gasen auf geeigneter Höhe liegt (z. B. bei 480 C abs. ), Brennstoff einspritzen. Dank des vorliegenden
Kreisprozesses erfolgt diese Einführung von Brennstoff, wenn die Mischung sieh noch auf einem schwachen Druck (etwa bei 2 Atm. abs. ) befindet.
Wenn nun das Gemisch den gewünschten Druck während der Kompressionsperiode erreicht, so erfolgt die Verbrennung oder Explosion entweder auf indirekte Weise (mit Hilfe von Magneten, Kerzen usw. ) oder direkt (durch Selbstzündung). Die Selbstentzündung wird dank der erhöhten Ausgangstempe- ratur (480 C abs. in dem gegebenen Beispiel) mittels eines volumetrischen Kompressionsverhältnisses erzielt, das weit unter demjenigen der Vorrichtung mit hoher Kompression liegt. Bei letzteren muss dieses Verhältnis z. B. 15 sein. Dagegen erreicht bei dem gegebenen Beispiel die Mischung mit einem Kompressionsverhältnis 5 beispielsweise einen Druck von 13-6 Atm. abs. und eine Temperatur von 740 C abs.
Die Explosions- und Verbrennungsdrücke nach der Entzündung liegen auch erheblich über den üblichen Drüeken, z. B. bei 80 Atm. abs. in dem gegebenen Beispiel. Der gesamte Kreisprozess des Motors erfolgt also bei höheren Drücken, dadurch ist man in der Lage, dem Kolben eine grössere Geschwindigkeit zu erteilen und dabei doch kleinere Gasmengen einzuführen. Damit aber diese erhöhten Drücke nicht die Elemente zur Kraftübertragung (M, i, j, k) in Mitleidenschaft ziehen, ist es notwendig, dass die Trägheit der in alternierender Bewegung befindlichen Massen von einer Grössenordnung ist, die mit derjenigen der Drücke vergleichbar ist, und dass sie in der gleichen Achsrichtung zur Einwirkung kommt.
Die Entlastung der Beanspruchungen an den Elementen zur Kraftübertragung wird durch Gegenüberstellung der starren Verbindung der beiden entgegengesetzten Kolben und dadurch erreicht, dass bei jedem Hubende des einen oder des andern Kolbens eine Explosion erfolgt. Die mit der Stange c der Kolben verbundenen Laufrollen i, il rollen auf den Bahnen h, hl.
Die Bahnen h, besitzen Sinusform, so dass der Mittelpunkt des Schnittes der Rolle senkrecht zu deren Achse eine streng sinusförmige Kurve auf dem geometrischen, zur Bahn 711 711 koaxialen Zylinder beschreibt, welcher als Strahl den Abstand des Laufrollenteiles zur Achse der Kolbenstange hat. Die Form einer solchen Bahn im Zylinder wird mit einem Fräser erzeugt, der in fixem Abstand gehalten wird, die Rollen i oder il vertritt und mit ihnen identisch gleiche Form besitzt und mittels eines Exzenters, welches sich ohne Spiel an zwei ebenen Flächen des Zylinders der Bahnen h, 711 abstützt, so dass der Zylinder eine hin und her gehende Bewegung erhält und sich mit einer Geschwindigkeit dreht, welche in richtiger
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Beziehung zu seiner axialen Bewegung steht.
Auf diese Weise kann die alternierende geradlinige Be- wegung der Kolben, welche nach einer Sinusformel für den Drehungswinkel erfolgt, die stetige Rotation des Zylinders i und der mit diesem verbundenen Teile, wie einer Scheibe k, erzeugen. Dadurch, dass die
Drücke in den Zylindern und die Trägheitsmomente des Aggregats aus den beiden Kolben und den mit ihnen verbundenen Teilen, die sieh nach jener Sinusformel verschieben, in gerader Richtung und in gleichem oder entgegengesetztem Sinne wirken, ist die Resultierende der Drucke und Trägheitsmomente annähernd gleich Null oder zum mindesten sehr stark herabgesetzt, falls ein Gas in der Kompressions- kammer komprimiert wird ;
infolgedessen ist es möglich, den Kolben sehr grosse Geschwindigkeiten zu erteilen, was ohne erhebliche Füllung bei den üblichen Kompressionsmotoren nicht erreicht werden konnte.
Die von den Kolben auf die Bahnen h, h1 ausgeübten Stösse übertragen sich auf eine Antriebsscheibe f oder auf einen andern Transmissionsteil im Falle eines Motors ohne Kompression oder im Falle einer
Kompression in den Kammern g, g1 auf ein an Stelle der Scheibe k aufgesetzten Schwungrad, um etwaige auftretende Ungleichmässigkeiten im Lauf zu regeln.
Die Bahnen h, h1 können auch, anstatt genau sinusförmig zu sein, derart ausgebildet werden, dass das lineare Verschiebungsgesetz der Kolben einen genauen Ausgleich zwischen ihren Trägheiten und den Drücken schafft, die auf sie bei den verschiedenen Teilen ihres Hubes einwirken. Die bei dem Kompressormotor auf den Bahnen resultierenden Drücke sind dann gleich Null für alle Lagen der alternierenden Masse, wenn das Schwungrad sich mit einer gleichmässigen Geschwindigkeit dreht. Die Einwirkung auf die Bahnen erfolgt dabei mittels Nocken, die einen derartigen Umriss haben, dass bei ihrer Drehung um eine Welle der Umriss immer zwischen zwei parallelen, untereinander in unveränderlichem Abstand befindlichen Ebenen bleibt.
Die Form der Bahnen wird, wie jene der oben beschriebenen sinusförmigen Bahnen, mit Nocken erzeugt, die sich zwischen zwei ebenen Flächen abstützen. Diese Nocken haben aber statt kreisförmigen Umrissen eine andere Umrisslinie, damit sie ständig zwischen den zwei in unveränderlichem Abstand angeordneten Flächen geführt werden. Die Umrisslinie ist derart ausgebildet, dass sie den so gebildeten Bahnen eine genau solche Form geben, wie sie zur Kompensation der Trägheitskräfte durch die Drücke erforderlich ist.
Durch die Anordnung einer Kompressionskammer wie auf der der Vorkompressionskammer gegenüberliegenden Kolbenseite ist die Maschine wie ein Kompressor ausgebildet, der in der gleichen Vorrichtung wie der Motor angeordnet ist und die gleiche Kolbenstange hat. Die ausgelassenen Gase können im Falle des Kompressormotors dazu verwendet werden, die komprimierte in den Ausgleichsbehältern eingeschlossene Luft zu erhitzen. Man macht so einen Teil der in diesen Gasen enthaltenen Kalorien nutzbar, wobei man die Temperatur und infolgedessen den Druck der komprimierten Luft, der von dem Kompressormotor erzeugt wird, erhöht.
Die verschiedenen Anordnungen der Teile des Motors, des Kompressors und ihrer Verteilungsorgane sowie der Elemente zur Kraftübertragung können ebenso wie ihre relativen Abmessungen geändert werden.
Die Anordnung zur Umformung der alternierenden Kolbenbewegung in eine Rotationsbewegung der Scheibe k mit Hilfe der Bahnen h, h1 kann durch jede beliebige Anordnung ersetzt werden, welche eine alternierende sinusförmige Beschleunigung der Kolben als Funktion des Drehungswinkels der Scheibe gibt (wie eine Stösseleinrichtung oder die sinusförmige Anordnung von La Hire mit Laufkranz im Inneren eines Kranzes von doppeltem Durchmesser) oder durch jede beliebige Anordnung, welche eine alternierende Beschleunigung in Übereinstimmung mit den Diagrammen zur vollkommenen Entlastung der Elemente zur Kraftübertragung ergibt.
Die abweichende Ausführungsform des Motors oder Kompressormotors entsprechend der Fig. 2 ist besonders dazu vorgesehen, um die Länge der Anordnung zu vermindern. Der Verbrennungs-oder Explosionszylinder liegt nicht am Ende des Kolbens a oder 01 wie in Fig. 1 bei b oder & i, sondern im Inneren des ringförmigen Kolbens cl oder cl1. Die Vorkompressionskammer liegt bei f, die Kompressionskammer bei g und die Verbrennungskammer bei n. Der dieser letzteren Kammer und der Kompressionskammer gemeinsame Zylinderkopf trägt eine Nase p, welche einen festen Kolben der Verbrennungskammer bildet. Die Arbeitsweise ist die gleiche wie im Falle der Fig. 1.
Die symmetrische Vorrichtung enthält die analogen Teile/i, , pi, die in Verschiebung von 180 zu den entsprechenden vorhergehenden Teilen arbeiten, wobei der Kolben cl1 mit dem Kolben d durch die gemeinsame Stange c verbunden ist.
Wenn die Maschine als Kompressor arbeitet, kann die Schwungscheibe (k auf Fig. 1) fortgelassen werden, ebenso wie die Bahnen (h, h1) zur Umwandlung der Bewegung (übrigens ebenso wie im Fall der Fig. 1).
Die Ingangsetzung erfolgt dann mittels jeder beliebigen Einrichtung, die der Kolbenstange c beim Start eine längsgerichtete Bewegung erteilt. Die Maschine nach Fig. 2 kann aber natürlich das Schwungrad und dieselbe Anordnung zur Umwandlung der Bewegung wie die Maschine der Fig. 1 enthalten. Das Schwungrad wird dann zur Ingangsetzung sowie für die verschiedenen Steuerungen, Ventile, Verteilungen u. dgl. verwendet. Es ermöglicht der Maschine allein als Motor zu arbeiten, wenn die Kompression in den Kammern g, g1 fortgelassen wird.
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Die inneren Kammern 11, 111 begünstigen durch den Wärmeüberschuss die Verdampfung der Brennstoffe, wie z. B. Gasöl. Diese Wärme wird dabei fast vollkommen absorbiert und beeinträchtigt nicht mehr die Leistung des Kompressors. Um vollkommen die Schwingungen aufzuheben, welche direkt auf das Gehäuse gebracht oder durch die festen Teile des Motors übertragen werden, kann man ebensolche Einrichtungen vorsehen wie auf Fig. 1, die derart angeordnet sind, dass die Trägheitsmomente auf das Gehäuse aufgehoben werden, was die ganze Anordnung in vollkommenes Gleichgewicht bringt.
Die Fig. 1 zeigt, dass die auf den Führungsbahnen h, h1 abrollenden Rollen i, i1 in mehrere Scheiben geteilt sind. Wäre die Rolle aus einem Stück gebildet und würde der innere Teil derselben abrollen, so würde der äussere Teil rollen und gleiten. Um das Mass dieses Gleitens zu vermindern, wird die Rolle aus mehreren übereinanderliegenden Scheiben zusammengesetzt, die in bezug aufeinander frei sind und sich frei um ihre gemeinsame Achse drehen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Arbeitskreisprozess für Verbrennungsmotoren, bei welchen ein Teil der verbrannten Gase im Zylinder zurückgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei voller Leistungsabgabe des Motors Selbstentzündung mit einem niedrigen volumetrischen Kompressionsverhältnis (etwa 5 bis 11) erreicht wird, wobei der Zylinderinhalt am Beginn der Kompression aus einem Gemisch verbrannter und frischer Gase besteht, bei dem das Verhältnis des Gewichtes der verbrannten Gase zu dem Gewichte der gesamten Zylinderfüllung niedrig ist (etwa 20 bis 33%). dessen Temperatur erhöht (etwa 400 bis 480 C absolut) sowie
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Volumsverhältnis (etwa 8 bis 10) erfolgt.
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Working group process for internal combustion engines and then working engine or engine compressor.
The invention relates to a working cycle for internal combustion engines.
With conventional internal combustion engines, almost all of the burned gas with the calories it still contains escapes into the outside atmosphere as pure loss, and energy-consuming means, such as the displacement of a piston (four-stroke process) or purging provided by precompression (two-stroke process), provided in order to expel the combustion gases almost completely.
These burned gases are viewed as harmful, either because they reduce the filling of the cylinders when this is done by atmospheric pressure, or because the burned gases, which are still at a very high temperature, may prematurely ignite the fresh gas supplied.
The invention now aims to exploit these combusted gases to achieve elevated pressures without using separate compressors. It is already known some of the burned
Retain gases in the cylinder of an engine and add them to the new charge of air or fuel mix;
On the other hand, the present work process is characterized by the fact that when the engine is at full power, self-ignition is achieved with a low volumetric compression ratio (about 5 to 11), with the cylinder content at the beginning of compression consisting of a mixture of burned and fresh gases Ratio of the weight of the burned gases to the
Weights of the entire cylinder charge is low (about 20 to 330 u), its temperature increases (about
400 to 480 C absolute) and its pressure is increased (approx. 1'7 to 2'4 i / cm absolute) and its expansion takes place according to an increased volumetric ratio (approx. 8 to 10).
In the drawing, for example, FIGS. 1 and 2 schematically show two embodiments of one
Motor that works according to the cycle process according to the invention.
The piston a working in the driving cylinder b is connected by its rod c to a piston d of larger diameter which works in a compression cylinder e. The precompression chamber of the latter is at f, and the one on the opposite side of this piston cl
Chamber g can be open to the outside atmosphere or can be set up in such a way that it effects the compression of the air or a gas independently of the chamber / *. The latter contains the required opening for the intake of outside air or one coming from a carburetor (not shown)
Mixture and the delivery opening, which is connected to the admission opening to the driving cylinder b by any suitable line.
These openings and ducts, which any usual
May have shape are not shown in the drawing. For the compensation of the
Inertia of the masses moved by the pressures, a device symmetrical with the arrangement just described is coupled by the same piston rod c with the above arrangement and set up in such a way that it works offset by 180 against this arrangement. The corresponding
Parts are identified by the same letters with the index 1.
In addition, the piston rod c carries a vertical transverse spindle m, on which see rollers t, tri are located on the guides h,; i roll, which are designed like a sinusoidal curve and thus enable the translation of the alternating rectilinear movement of the pistons into a continuous rotating movement of a cylinder j. A cylindrical rotary valve l can be connected to this cylinder and carries the openings required to secure the gas supply into the pre-compression chamber t and for the compression chamber g (if there is one) as well as for the transfer of the contents of the pre-compression chamber into the working cylinder b, the outlet from the compression chamber g (if there is one) and finally the exhaust of the combustion gases.
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When, at the end of the expansion stroke, piston a (or a1) comes close to the inner dead center, part of the burnt gases is (or is retained) as a result of closing the discharge opening in cylinder b (or, and these gases almost completely fill the cylinder.
The temperature of these gases is greatly increased as they are caused by the preceding explosion or
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The amount of these gases is therefore relatively small.
During the expansion or working stroke of the piston, the air or a mixture of
Air and fuel in the pre-compression chamber f have been compressed, e.g. B. to a pressure of 1.9Atm. Section. Now that every connection between the cylinder to be filled and the atmosphere has been broken, and when the piston a is near the inner dead center, a lot of this pre-compressed air or mixture is introduced into the cylinder b. The pre-compression pressure should be sufficient to ensure the entry of the fresh mixture or the air alone into the combustion gases contained in the working cylinder. In this case, however, self-ignition should be avoided if air and fuel are introduced at the same time in contact with the burned gases.
This self-ignition can also be prevented by placing a metal mesh (for example as in a Davy safety lamp) in the line which connects the
Manufactures pre-compression chamber with the working cylinder. This line can also be the same
Purpose included concentric lines.
The heat obtained through the pre-compression as well as the heat of the walls and the heat contained in the retained combustion gases are used to evaporate a large part of the fuel contained in the intake mixture. Any significant loss of fresh gas through the exhaust openings must be avoided by closing the connection between the working cylinder and the atmosphere while fresh gases are being introduced into this cylinder.
The compression in the driving cylinder starts in this way at a temperature and a pressure which are very considerably higher than those of the atmosphere, without the amount of the mixture being greater than that in ordinary engines. If z. B. the mixture at 3000 absolute temperature in burned gases of 15000 C abs. is introduced, the starting temperature is, for example, 480 C abs. at a pressure of 1-7 kg abs. This result is achieved without the use of a mechanical device, such as an exhaust gas turbine, which activates an air or mixture compressor, that is to say a device which introduces a larger amount of substance, and the like. between. Under a pressure which is higher than that of the atmosphere, but at a temperature which is barely above that of the surroundings.
Under certain conditions one can go into the Luit alone to avoid spontaneous combustion
Introduce combustion gases and, when the temperature of this mixture of air and combustion gases is at a suitable level (eg at 480 C abs.), Inject fuel. Thanks to the present
This introduction of fuel takes place in a cycle when the mixture is still at a weak pressure (around 2 atm. Abs.).
When the mixture reaches the desired pressure during the compression period, the combustion or explosion occurs either indirectly (with the help of magnets, candles, etc.) or directly (by spontaneous ignition). Self-ignition is achieved thanks to the increased starting temperature (480 C abs. In the example given) by means of a volumetric compression ratio that is far below that of the device with high compression. In the latter case, this ratio must z. B. be 15. In contrast, in the example given, the mixture with a compression ratio of 5 reaches, for example, a pressure of 13-6 atm. Section. and a temperature of 740 C abs.
The explosion and combustion pressures after ignition are also well above the usual pressures, e.g. B. at 80 atm. Section. in the example given. The entire cycle of the engine takes place at higher pressures, which means that the piston can be given a higher speed while still introducing smaller amounts of gas. However, so that these increased pressures do not affect the elements for power transmission (M, i, j, k), it is necessary that the inertia of the masses in alternating motion is of an order of magnitude that is comparable to that of the pressures, and that it comes into effect in the same axial direction.
Relief of the stresses on the elements for power transmission is achieved by juxtaposing the rigid connection of the two opposing pistons and in that an explosion occurs at each end of the stroke of one or the other piston. The rollers i, il connected to the rod c of the pistons roll on the tracks h, hl.
The paths h, have a sinusoidal shape, so that the center of the section of the roller perpendicular to its axis describes a strictly sinusoidal curve on the geometric cylinder coaxial with the path 711 711, which as a beam has the distance between the roller part and the axis of the piston rod. The shape of such a path in the cylinder is created with a milling cutter, which is held at a fixed distance, represents the roles i or il and has the same shape identical to them and by means of an eccentric, which is without play on two flat surfaces of the cylinder of the paths h, 711 is supported so that the cylinder receives a reciprocating motion and rotates at a speed which is correct
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Relationship to its axial movement.
In this way, the alternating rectilinear movement of the pistons, which takes place according to a sinusoidal formula for the angle of rotation, can produce the continuous rotation of the cylinder i and the parts connected to it, such as a disk k. Because the
Pressures in the cylinders and the moments of inertia of the aggregate from the two pistons and the parts connected to them, which move according to that sine formula, act in a straight direction and in the same or opposite sense, the resultant of the pressures and moments of inertia is approximately equal to zero or to at least very greatly reduced if a gas is compressed in the compression chamber;
As a result, it is possible to give the piston very high speeds, which could not be achieved in conventional compression engines without considerable filling.
The shocks exerted by the pistons on the paths h, h1 are transmitted to a drive pulley f or to another transmission part in the case of an engine without compression or in the case of a
Compression in the chambers g, g1 on a flywheel placed in place of the disk k in order to regulate any irregularities that may occur during the run.
The paths h, h1, instead of being precisely sinusoidal, can also be designed in such a way that the linear law of displacement of the pistons creates a precise balance between their inertia and the pressures that act on them during the various parts of their stroke. The pressures resulting from the compressor motor on the tracks are then equal to zero for all layers of the alternating mass if the flywheel rotates at a constant speed. The action on the tracks takes place by means of cams which have such a contour that when they rotate around a shaft, the contour always remains between two parallel planes that are at an unchangeable distance from one another.
The shape of the paths, like that of the sinusoidal paths described above, is generated with cams that are supported between two flat surfaces. However, instead of circular outlines, these cams have a different contour line so that they are constantly guided between the two surfaces which are arranged at an unchangeable distance. The contour line is designed in such a way that it gives the paths formed in this way exactly the shape required to compensate for the inertial forces caused by the pressures.
By arranging a compression chamber as on the piston side opposite the pre-compression chamber, the machine is designed like a compressor which is arranged in the same device as the motor and has the same piston rod. In the case of the compressor motor, the released gases can be used to heat the compressed air enclosed in the expansion tanks. In this way, some of the calories contained in these gases are made available, increasing the temperature and, consequently, the pressure of the compressed air produced by the compressor motor.
The various arrangements of the parts of the engine, the compressor and their distribution organs, as well as the elements for power transmission, as well as their relative dimensions, can be varied.
The arrangement for converting the alternating piston movement into a rotational movement of the disk k with the aid of the paths h, h1 can be replaced by any arrangement which gives an alternating sinusoidal acceleration of the piston as a function of the angle of rotation of the disk (such as a ram device or the sinusoidal arrangement by La Hire with a tread inside a double-diameter ring) or by any arrangement that gives an alternating acceleration in accordance with the diagrams to completely relieve the elements for power transmission.
The different embodiment of the motor or compressor motor according to FIG. 2 is particularly intended to reduce the length of the arrangement. The combustion or explosion cylinder is not located at the end of the piston a or 01 as in FIG. 1 at b or & i, but in the interior of the annular piston cl or cl1. The pre-compression chamber is at f, the compression chamber at g and the combustion chamber at n. The cylinder head common to this latter chamber and the compression chamber has a nose p which forms a fixed piston of the combustion chamber. The operation is the same as in the case of FIG. 1.
The symmetrical device comprises the analogous parts / i,, pi working in displacement of 180 to the corresponding preceding parts, the piston cl1 being connected to the piston d by the common rod c.
If the machine works as a compressor, the flywheel (k in Fig. 1) can be omitted, as can the paths (h, h1) for converting the movement (incidentally, as in the case of Fig. 1).
The start-up then takes place by means of any device that gives the piston rod c a longitudinal movement at the start. The machine of FIG. 2 can of course contain the flywheel and the same arrangement for converting the motion as the machine of FIG. The flywheel is then used to start and for the various controls, valves, distributions and the like. Like. Used. It enables the machine to work alone as a motor if the compression in the chambers g, g1 is omitted.
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The inner chambers 11, 111 favor the evaporation of the fuels, such as. B. gas oil. This heat is almost completely absorbed and no longer affects the performance of the compressor. In order to completely cancel the vibrations which are brought directly to the housing or transmitted through the fixed parts of the motor, one can provide the same devices as in FIG Bringing arrangement into perfect balance.
1 shows that the rollers i, i1 rolling on the guideways h, h1 are divided into several disks. If the roller were made of one piece and the inner part of the same rolled off, the outer part would roll and slide. In order to reduce the extent of this sliding, the roller is composed of several superposed discs which are free with respect to one another and rotate freely about their common axis.
PATENT CLAIMS:
1. Working cycle for internal combustion engines, in which part of the burned gases is retained in the cylinder, characterized in that when the engine is fully output, self-ignition is achieved with a low volumetric compression ratio (approx. 5 to 11), with the cylinder content at the beginning of compression a mixture of burned and fresh gases, in which the ratio of the weight of the burned gases to the weight of the entire cylinder charge is low (about 20 to 33%). its temperature increases (about 400 to 480 C absolute) as well
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Volume ratio (about 8 to 10) takes place.