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DE1003986B - Viertaktbrennkraftmaschine - Google Patents

Viertaktbrennkraftmaschine

Info

Publication number
DE1003986B
DE1003986B DEM25555A DEM0025555A DE1003986B DE 1003986 B DE1003986 B DE 1003986B DE M25555 A DEM25555 A DE M25555A DE M0025555 A DEM0025555 A DE M0025555A DE 1003986 B DE1003986 B DE 1003986B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
internal combustion
tube
combustion engine
reloading
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEM25555A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Siegfried Meurer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG filed Critical MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Priority to DEM25555A priority Critical patent/DE1003986B/de
Publication of DE1003986B publication Critical patent/DE1003986B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/06After-charging, i.e. supplementary charging after scavenging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/04Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues in exhaust systems only, e.g. for sucking-off combustion gases
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

  • Viertaktbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Viertaktbrennkraftmaschine mit Aufladung bei mindestens zwei Arbeitszylindern und bezweckt eine energieseitige Verbesserung der Auf- bzw. Nachladung derartiger Maschinen.
  • Bekanntlich wird bei der Auf- oder Nachladung eines Viertaktmotors nach Beendigung des Ansaughubes im Bereich des unteren Totpunktes durch Schlitze in der Zylinderwand verdichtete Luft in den Zylinder nachgeschoben, wobei die Nachladeluft von einem Verdichter bereitgestellt wird. Durch die zusätzliche Anordnung eines Verdichters wird die Maschine baulich sehr verteuert, und der Antrieb des Verdichters erfordert darüber hinaus auch energieseitig zusätzlichen Aufwand.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, diese Mängel durch verbesserte Maßnahmen beim Nachladen von Viertaktbrennkraftmaschinen zu beseitigen.
  • Bei Zweitaktbrennkraftmaschinen ist ein Verfahren zum Spülen und Laden von mehrzylindrigen Maschinen bekannt, bei denen die Auspuffgase durch Schlitze entweichen und die Spülluft durch andere Schlitze eintritt, welche früher schließen als die Auslaßschlitze, wobei dieses Verfahren darin besteht, daß die nach Schließung der Spülluftschlitze durch die Auspuffschlitze entweichende Luftladung durch den Druck der Auspuffgase eines anderen Zylinders wieder zurückgedrückt wird, bei dem eben das Auspuffen der verbrannten Gase beginnt. Von diesem Grundgedanken macht die vorliegende Erfindung in Übertragung auf Viertaktbrennkraftmaschinen insoweit Gebrauch, als ebenfalls Abgase jeweils eines Zylinders zur Aufladung eines zugeordneten anderen Zylinders benutzt werden; es wird jedoch erfindungsgemäß keine aus den Zylindern in das Abgasrohr vorgedrungene Ansaugluft wieder zurückgedrückt, sondern vielmehr vom Ansaugvorgang völlig unabhängig Frischluft nachgeladen, wodurch gewichtsmäßig ein stärkerer N achladeeffekt als bei der bekannten Rückstauung der Ansaugluft erzielbar ist und wobei außerdem bevorzugterweise die Nachladeluft durch geeignete Mittel daran gehindert wird, sich mit den Abgasen zu vermischen.
  • Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß, wie bei Zweitaktbrennkraftmaschinen an sich bekannt, zwei im Arbeitstakt phasenverschobene Zylinder derart zusammenarbeiten, daß wechselweise Abgase des einen Zylinders im anderen Zylinder eine Nachladung bewirken, wobei diese Zylinder durch ein an sich bekanntes Nachladerohr verbunden sind, das zwecks teilweiser Ausnutzung des adiabatischen Arbeitsgefälles für die Nachladung mit den Zylindern über an denselben in Nähe des unteren Totpunktes vorgesehene Schlitze in Verbindung steht und selbständig, d. h. vom üblichen Einlaßventil unabhängig, mit Frischluft gefüllt wird, die durch am Nachladerohr vorgesehene Steuerorgane in auf die Steuerung der Schlitze abgestimmtem Rhythmus im Rohr gespeichert und abwechselnd durch Abgase des einen Zylinders in den anderen Zylinder übergeschoben wird, worauf die im Rohr anwesenden Restgase jeweils in einer Zwischentaktphase durch in dasselbe wieder eintretende Frischluft ausgeschoben werden. Die sich gegenseitig aufladenden Zylinder sind dabei vorteilhafterweise in ihrer Zündfolge um 180° KW versetzt.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß im Nachladerohr ein an sich bekanntes frei bewegliches Treibglied, z. B. in Gestalt eines frei fliegenden Kolbens, angeordnet ist, das bei seinem Hin- und Hergang jeweils zwischen Luft- und Abgassäule geschaltet ist. Dieses Treibglied befindet sich in seiner Totpunktstellung jeweils bei demjenigen Zylinder, welcher gerade nachgeladen wurde, und zwar derart, daß es wechselweise von den durch die Schlitze in das Nachladerohr auspuffenden Abgasen in Druckrichtung vor der im Nachladerohr anwesenden Luftsäule nach dem anderen Zylinder hin bewegt wird. Die von außen her in das Nachladerohr einzubringende Frischluft kann beispielsweise durch ein Gebläse gefördert werden. Ein solches Gebläse erfordert nur eine relativ kleine Leistung und damit einen geringen Kostenaufwand, da dasselbe im wesentlichen nur die Abgase aus dem Nachladerohr zu verdrängen hat und somit an seine Drucklieferung nur geringe Anforderungen gestellt werden. Vorteilhafterweise kann man aber den Nachladeeffekt bedeutend verstärken, wenn man, wie bereits angedeutet, die Steuerorgane des Nachladerohres so arbeiten läßt, daß dessen Auslaßöffnung früher als die Einlaßöffnung geschlossen wird. In diesem Falle wird mit Hilfe des Gebläses die im Nachladerohr gestaute oder gespeicherte Frischluft unter Überdruck gesetzt. Anstatt eines Gebläses kann bei entsprechender konstruktiver Ausbildung des Kurbelgehäuses auch die Pumpwirkung der Kolbenunterseite derjenigen Zylinder benutzt werden, die gegenüber den gerade nachzuladenden Arbeitszylindern eine geeignete Kurbelversetzung, z. B. 90 bis 270° KW aufweisen, so da.ß ihre Förderwirkung zeitlich mit dem Luftbedarf des Nachladerohres zusammenpaßt. Es ist zwar auch bei ventilgesteuerten Brennkraftmaschinen bereits eine Laderohreinrichtung bekannt, bei der die Abgase eines Zylinders zum ÜberSChieben einer Frischluftmenge benutzt werden. Jedoch ist hier das Laderohr nicht an eine besondere Schlitzsteuerung des Arbeitszylinders, sondern an das übliche Auslaßventil angeschlossen, und die übergeschobene Frischluft wird auch nicht wechselweise in einen anderen Zylinder gefördert, sondern in einen Aufnahmebehälter, von dem sie im entsprechenden Arbeitstakt wieder in den gleichen Zylinder, von welchem die Überschubarbeit ausgegangen ist, zurückgeführt wird. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß der Ladevorgang nicht durch die im adiabatischen Auspuffstoß enthaltene Energie bewirkt wird und unmittelbar in den aufzuladenden Zylinder erfolgt, sondern daß die Ladearbeit unter dem Gegendruck eines Zwischenzylinders, also sozusagen unter Bewirkung einer Bremsleistung, erfolgt. Hinzu kommt die weitere Belastung durch zusätzliche Ventile an dem in den Ladekreislauf eingeschalteten. Zwischenbehälter.
  • Weiter ist eine Anordnung für Gaskraftmaschinen bekannt, bei der die Auspuffgase eines Arbeitszylinders über einen im Auspuffrohr angeordneten Gleitkolben eine Membranpumpe betätigen, durch die periodisch eine Gasladung in die Motorzylinder gefördert wird. Diese Anordnung bezieht sich weder auf das wechselweise Zusammenarbeiten der Zylinder von Viertaktmaschinen, noch dient sie einem Nachladevorgang.
  • Schließlich ist auch bereits eine Anordnung zur mehrstufigen Verdichtung bei Gasturbinen und Kolbenkraftmaschinen vorgeschlagen worden, bei der in mehreren parallel geschalteten Verdichtungsräumen die in einem ersten Verdichtungsraum angesaugte Luft durch Abgase eines zweiten Verdichtungsraumes in den ersten unter Druckerhöhung übergeschoben wird, wobei zwischen Luft-und Gassäule frei fliegende Kolben angeordnet sein können. Auch hier handelt es sich nicht um einen wechselweisen Nachladevorgang, sondern um eine stufenweise Druckerhöhung der Verdichtungsluft, was z. B. bei einer Kolbenmaschine den schwerwiegenden Nachteil hat, daß die Kolben und die Zylinderräume ungleich groß vorgesehen werden müssen, wodurch der Massenausgleich gestört wird.
  • Gemäß einer anderen abgeänderten Ausführungsform der Erfindung kann das Nachladerohr auch durch einen von der Brennkraftmaschine betätigten Rohrschieber ersetzt werden, bei dem Ein- und Auslaßöffnungen im Rohrschiebergehäuse sowie Fenster im drehbaren Teil so angeordnet sind, daß sie im Zusammenspiel mit den Auslaßschlitzen der Zylinder den arbeitstaktmäßigen Gas-Luft-Wechsel im Rohrschieber für die Nachladung in derselben Weise herbeiführen, wie dies bei dem zuvor beschriebenen Nachladerohr der Fall ist. In dem Rohrschieber kann gegebenenfalls auch ein Freiflugkolben angeordnet sein.
  • In tabellarischer Zusammenstellung ergeben sich zeitlich aufeinanderfolgend beim Gegenstand der Erfindung folgende Arbeitsspiele:
    Steuerorgane des
    Motorzylinder I Motorzylinder II Nachladerohr Nachladerohres
    (z. B. Ventile)
    A. Am Ende des Aus- Am Ende des Ansaughu- Flugkolben bewegt sich Geschlossen
    dehnungshubes wird bes wird durch die Nach- unter Abgasdruck des
    ein Teil des Abgases ladeschlitze Luft vom Motorzylinders I von die-
    in das Nachladerohr Nachladerohr hineinge- sem weg nach Motorzy-
    geschoben schoben linder II und drückt die
    Nachladeluft durch die
    Schlitze des Zylinders II
    in diesen ein
    B. Ausschubhub Verdichtungshub Flugkolben befindet sich Durch das Einlaß-Steu-
    Ansaughub Ausdehnungshub in Totlage bei Motorzy- erorgan des Nachlade-
    linder II rohrs tritt Luft ein und
    verdrängt das Abgas
    durch das Auslaß-Steu-
    erorgan des Nachlade-
    rohrs in die Auspufflei-
    tung
    C. Am Ende des An- Am Ende des Ausdeh- Flugkolben bewegt sich Geschlossen
    saughubeswirddurch nungshubes wird ein Teil unter Abgasdruck des
    die Nachladeschlitze des Abgases in das Nach- Motorzylinders II von
    Luft vom Nachlade- laderoter geschoben diesem weg nach Motor-
    rohrhineingeschoben zylinder I und drückt
    die Nachladeluft durch
    die Schlitze des Zylin-
    ders I in diesen hinein
    D. Verdichtungshub Ausschubhub Flugkolben befindet sich Durch das Einlaß-Steu-
    Nachlade-
    Ausdehnungshub in Totlage bei Motorzy- erorgan des Nlinder I rohrs tritt Luft ein und
    verdrängt das Abgas
    durch das Auslaß-Steu.-
    erorgan des Nachlade-
    rohrs in die Auspufflei-
    tung
    A. bis D. Wiederholung der Arbeitsspiele
    Die Vorteile der Erfindung zeigen sich nicht nur in der Verbesserung der Nachladung als solcher. Es ergibt sich beispielsweise auch dadurch noch ein weiterer Vorteil, daß ein Teil der Abgase bei Beginn des Ausschubhubes abströmt, wodurch der Mitteldruck des Ausschubhubes vermindert wird.
  • In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung schematisch in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Hierbei zeigt bzw. zeigen Fig.l eine Vierzylinder-Viertaktbrennkraftmaschine, bei der jeweils zwei einander zugeordnete Zylinder durch ein Nachladerohr gemäß der Erfindung verbunden sind, Fig. 2 das zugehörige Kurbelwinkeldiagramm für den Zeitpunkt des Gasauslasses bzw. der gleichzeitigen Nachladung in den einander zugeordneten Zylindern, Fig. 3 bis 8 Anordnungsschemata und Kurbelwinkeldiagramme ähnlich wie in Fig. 1 und 2, nur für andere Arbeitstakte und Kurbelstellungen, Fig. 9 und 10 AnordnungsschemaundArbeitsdiagramm ähnlich Fig.l, jedoch mit dem Unterschied, daß im Nachladerohr an Stelle eines Flugkolbens Leitvorrichtungen angeordnet sind, Fig.11 und 12 Anordnungsschema undArbeitsdiagramm derselben Anordnung wie in Fig. 9 und 10, jedoch bei einem anderen Arbeitstakt, Fig. 13 ein die Zylinder verbindendes Nachladerohr, das bogenförmig ausgebildet ist, Fig. 14 eine Ausführungsform, bei der das Nachladerohr durch einen Rohrschieber ersetzt ist.
  • In Fig. 1 sind die Zylinder einer Vierzylinder-Viertaktbrennkraftmaschine mit 1 bis 4 bezeichnet, während 5 das Nachladerohr ist, das jeweils die im Arbeitstakt um 180° KW versetzten Zylinder 1 und 3 bzw. 2 und 4 auspuff- bzw. aufladeseitig verbindet. Das im folgenden aus Symmetriegründen nur allein betrachtete Nachladerohr 5 zwischen den Zylindern 1 und 3 ist über Kanäle oder Schlitze 6, 7 mit diesen Zylindern verbunden. Die Kanäle 6, 7 münden in die Zylinder 1, 3 in der Weise ein, daß die Oberkanten der Arbeitskolben dieser Zylinder die Öffnungen 6, 7 jeweils zu dem im Diagramm nach Fig. 2 angegebenen Kurbelwinkel aufsteuern. Die Öffnungen oder Kanäle 6, 7 dienen sowohl dem Lufteinlaß als auch dem Gasauslaß. Insoweit unterscheidet sich die Anordnung nicht von bereits verwendeten Anordnungen zur Nachladung, insbesondere wie sie bei Zweitaktbrennkraftmaschinen bekannt sind.
  • Im Nachladerohr 5 ist ein Kolben 8 (Flugkolben) frei schwingend und gleitbar angeordnet, dessen Zweck und Funktionsweise noch beschrieben wird. Weiterhin sind am Nachladerohr 5 Steuerorgane 9, 10, il, 12 für Öffnung und Schließung desselben angeordnet, die als Ventile od. dgl. vorgesehen sein können. Die Zylinder 1 und 3 besitzen hinsichtlich ihrer Kurbelstellung gleiche Phase, bezüglich ihres Arbeitsspieles sind sie j edoch gegeneinander um zwei Takte, d. h. 180° KW, versetzt. Die Zylinder 2 und 4 sind einander in derselben Weise zugeordnet wie die Zylinder 1 und 3, nur daß sie gegenüber den letzteren um einen Kurbelwellenbetrag versetzt sind, wie er bei Vierzylindermotoren oder bei Verbrennungsmotoren mit mehreren Zylindern üblich ist. Es braucht also, wie schon gesagt, zur weiteren Erläuterung nur die erfindungsgemäße Anordnung für die Zylinder 1 und 3 betrachtet zu werden.
  • Im Diagramm nach Fig.2 bezeichnet 13 diejenige Kurbelstellung der Zylinder 1 und 3, bei der jeweils die Kanäle oder Schlitze 6, 7 von der Kolbenoberkante aufgesteuert werden; diese Kurbelstellung liegt in Nähe des unteren Totpunktes 14, wobei der obere Totpunkt mit 15 bezeichnet ist. In den Fig. 1 bis 8 ist nun ein vollständiges Arbeitsspiel des Nachladerohrs 5 in Verbindung mit den Motorzylindern 1, 3 veranschaulicht, wobei die auf der linken Seite der Zeichnung dargestellten Anordnungsschemata jeweils die Funktionsweise und die rechts in der Zeichnung zu sehenden Diagramme die zugehörigen Arbeitszeitpunkte festhalten. In den Anordnungsschemata ist hierbei das Abgas jeweils durch Punkte und die Frischluft durch Strichelung versinnbildlicht; die Steuerorgane des Nachladerohrs sind in der Zeichnung durch einfache Klappen angedeutet.
  • Gemäß den Fig. 1 bis 8 arbeitet die hierunter dargestellte Nachladerohreinrichtung wie folgt: Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen, sind die Kolben der Zylinder 1 und 3 im Verlauf des Arbeitsganges gerade bei der Kurbelstellung 13 in Nähe des unteren Totpunktes 14 angekommen. Der Kolben des Zylinders 1 befindet sich dabei im Ausdehnungshub, der Kolben des Zylinders 3 im Ansaughub. Bei der Kurbelstellung 13, wo die Schlitze 6, 7 bereits geöffnet sind, tritt aus dem Zylinder 1 am Ende seines Ausdehnungshubes Abgas durch den Schlitz 6 in das Nachladerohr 5 ein, dessen Steuerorgane 9 bis 12 in diesem Zeitpunkt sämtlich geschlossen sind. Das unter Druck eintretende Gas 18 treibt den Flugkolben 8 in Richtung auf den Zylinder 3 zu und schiebt dabei die zuvor während eines anderen Arbeitstaktes im Nachladerohr 5 aufgenommene, durch Pfeil 16 angedeutete Luftladung in den Zylinder 3 ein.
  • In Fig. 3 und 4 ist der Betriebszustand gezeigt, wenn die Kurbelwelle bei der Stellung 17 (Fig. 4) angekommen ist. Der Flugkolben 8 ist inzwischen durch die Abgase des Zylinders 1 in seiner Totlage nächst dem Zylinder 3 angelangt und hat die Luftladung 16 in den Zylinder 3 eingeschoben, während ein Teil der Abgase 18 sich im Nachladerohr 5 befindet. Der Nachladevorgang des Zylinders 3 ist damit beendet, und dieser Zylinder beginnt mit der Verdichtung; die Schlitze 6, 7 sind ab diesem Zeitpunkt durch die Arbeitskolben geschlossen. Während im Zylinder 3 Verdichtung stattfindet, setzt gleichzeitig der Zylinder 1 durch das vorgesehene übliche Auslaßventil den Ausschubhub fort. Wenn sich nun die Kurbelwelle weiterdreht und etwa in der Stellung 19 gemäß Fig. 6 angelangt ist, haben entsprechend Fig. 5 inzwischen die Steuerorgane 9 und 11 des Nachladerohrs 5 geöffnet, und das Gebläse 20 fördert, wie wieder durch Pfeil 16 angedeutet, Frischluft in das Nachladerohr, wodurch das Abgas 18 über das in diesem Zeitpunkt noch offene Steuerorgan il nach außen, z. B. in die hierin nicht weiter gezeigte Auspuffleitung, verdrängt wird. Der Flugkolben 8 muß natürlich so in seiner Totlage bei 3 stehen, daß er das Öffnen des Steuerorgans 11 nicht behindert. Sobald alles Restgas aus dem Nachladerohr ausgeschoben ist, wird das Rohr 5 nur mehr von reiner Gebläsefrischluft durchsetzt, die zwecks Erhöhung der Nachladewirkung dadurch gestaut und unter Überdruck gesetzt werden kann, daß das Steuerorgan 11 früher geschlossen wird als das Steuerorgan 9, wobei das Gebläse 20 weiterarbeitet.
  • In Fig. 7 und 8 ist der Arbeitszeitpunkt festgehalten, in dem die Kurbelwelle eine volle Umdrehung durchgeführt hat und sich in der Stellung 21 befindet, welche kurbelseitig der Ausgangsstellung 13 in Fig. 1 entspricht. Wie zu ersehen, liegen nun die Verhältnisse hinsichtlich des Luft-Gas-Wechsels im Nachladerohr gegenüber denjenigen nach Fig. 1 und 2 gerade umgekehrt. Denn nunmehr hat der Zylinder 3 seinen Ausdehnungshub nahezu beendet, und die Arbeitskolben steuern wieder die Kanäle bzw. Schlitze 6, 7 auf, während alle Steuerorgane 9, 12 des Nachladerohrs 5 inzwischen geschlossen sind. Das Abgas 18 dringt jetzt aus dem Zylinder 3 durch den Schlitz 7 in das Nachladerohr 5 ein und treibt den Flugkolben 8 in Richtung auf den Zylinder 1 zurück, wobei in analoger Weise wie zuvor nunmehr der Zylinder 1 mit der im Nachladerohr 5 gespeicherten Frischluft 16 aufgeladen wird. Die nachfolgende Spülung des Nachladerohrs erfolgt dann in ähnlicher Weise, wie dies in Fig. 5 gezeigt, ist durch das Gebläse 22. In der Darstellung sind lediglich aus schematischen Vereinfachungsgründen zwei Gebläse 20, 22 verwendet; in der Praxis wird man zweckmäßig nur ein einziges Gebläse vorsehen, das umschaltbar ist, oder man wird die Anordnung so treffen, daß die Spülung des Nachladerohrs mit Frischluft stets in derselben Strömungsrichtung erfolgt.
  • Der wechselweise Nachladevorgang, wie soeben beschrieben, kann sich zyklisch beliebig oft wiederholen. In Fig. 9 bis 12 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der im Nachladerohr 5 an Stelle eines Flugkolbens feststehende Leitvorrichtungen 23 nächst den das Nachladerohr 5 mit den Zylindern 1, 3 verbindenden Schlitzen 6, 7 angeordnet sind. Die Kurbelwellenstellung zu Fig. 9 zeigt Fig. 10; sie entspricht der Kurbelstellung nach Fig. 2. Die Leitvorrichtungen 23 sind vorzugsweise als Streudüsen mit einer siebartig verteilten Anzahl von Durchgangslöchern 24 versehen und dienen dazu, ein zungenartiges Eindringen des Abgasstromes in das Nachladerohr 5 zu verhindern und statt dessen den Abgasstrom im Nachladerohr frontal entstehen zu lassen. Der Abgasstrahl 18 verdrängt dann ohne Zwischenschaltung eines Flugkolbens die Frischluft 16 nach dem Zylinder 3. Im Gegensatz zum Beispiel nach Fig. 1 bis 8 sind bei der Ausführung des Nachladerohrs ohne Flugkolben nur zwei Steuerorgane 9, 12 vorhanden. Diese können wechselseitig zum Aus- und Einlaß der Luft und/oder des Gases dienen; sie können aber auch für beide Arbeitsspiele des Nachladerohrs so benutzt werden, daß beispielsweise das Steuerorgan 9 für den Frischlufteinlaß und das Steuerorgan 12 für den Abgasauslaß herangezogen wird. In Fig. 11 ist für diese Bauart der Betriebszustand des Nachladerohrs bei der Kurbelstellung 19 gemäß Fig. 12 gezeigt, wobei, wie zu ersehen, in dieser Arbeitsphase die Steuerorgane 9, 12 des Nachladerohrs geöffnet sind und das Restgas 18 im Nachladerohr 5 durch die vom Gebläse 20 geförderte Frischluft 16 ausgetrieben wird.
  • Fig. 13 zeigt ein zwischen den Zylindern 1 und 3 angeordnetes Nachladerohr, das funktionsmäßig die gleiche Aufgabe wie die bisher beschriebenen Nachladerohre erfüllt, sich jedoch von diesen durch seine strömungsgünstige Form unterscheidet. Dasselbe ist bogenförmig ausgebildet und mündet an seinen Enden im Zuge der Kanäle 6, 7 jeweils tangential oder nahezu tangential in die Zylinder 1 und 3 ein. Auf diese Weise wird durch gleichzeitige Drallerzeugung beim Nachladen die Gemischbildung verbessert.
  • Im Beispiel nach Fig. 14 ist das bisher beschriebene Nachladerohr 5 durch einen als Ganzes mit 25 bezeichneten Rohrschieber ersetzt, der den Luft-Gas-Wechsel für die Nachladung der Zylinder 1, 3 in ähnlicher Weise besorgt, wie dies im vorausgehenden beschrieben wurde. Hierbei ist im Rohrschiebergehäuse 26 mit den Ein- und Auslaßöffnungen 27, 28 ein rohrförmiger Drehschieber 29 angeordnet, der von der (nicht dargestellten) Kurbelwelle aus angetrieben wird. Der Drehschieber 29 ist mit Fenstern 30 versehen, die im Zusammenspiel mit den die Verbindung des Rohrschiebers mit den Zylindern 1, 3 herstellenden Kanälen 6, 7 und den Öffnungen 27, 28 den Luft-Gas-Wechsel im Nachladeorgan in der gleichen Weise herbeiführen, wie dies bei dem Nachladerohr 5 der Fall ist. In dem rohrförmigen Nachladeschieber 25 kann auch ein Flugkolben angeordnet sein, der jedoch aus Vereinfachungsgründen in der Zeichnung nicht mit dargestellt ist. Derartige Rohrschieber sind an sich bereits bekannt, jedoch nicht in der Anordnung gemäß der E_findung.
  • Will man den Wärmeaustausch zwischen den Abgasen und dem Nc.chladerohr einerseits bzw. zwischen dem Nachladerohr und der in dasselbe eingeführten Frischluft andererseits begünstigen, so kann dies dadurch geschehen, daß im Nachladerohr eine Innenverrippung angeordnet ist; diese muß natürlich so ausgebildet sein, daß sie bei entsprechender Ausbildung des Flugkolbens eine frei fliegende Gleitbewegung des letzteren im Nachladeorgan bzw. -rohrschieber zuläßt. Auf diese Weise kann außer der potentiellen Energie der Abgase auch noch deren Wärmeinhalt ausgenutzt werden, indem die in das Nachladerohr bzw. den Nachladerohrschieber eingeführte und darin gespeicherte Frischluftladung nach Schließen der Steuerorgane sich erwärmt, dabei weiter unter Druck gesetzt wird und auf diese Weise den Wirkungsgrad der Nachladeeinrichtung noch vergrößert.

Claims (14)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Viertaktbrennkraftmaschine mit Aufladung bei mindestens zwei Arbeitszylindern, dadurch gekennzeichnet, daß, wie bei Zweitaktbrennkraftmaschinen an sich bekannt, zwei im Arbeitstakt phasenverschobene Zylinder (1, 3) derart zusammenarbeiten, daß wechselweise Abgase des einen Zylinders im anderen Zylinder eine Nachladung bewirken, wobei diese Zylinder durch ein an sich bekanntes Nachladerohr (5) verbunden sind, das mit diesen Zylindern über an denselben in Nähe des unteren Totpunktes vorgesehene Schlitze (6, 7) in Verbindung steht und selbständig, d. h. vom üblichen Einlaßventil unabhängig mit Frischluft gefüllt wird, die durch am Nachladerohr (5) vorgesehene Steuerorgane (9 bis 12; 25) in auf die Steuerung der Schlitze (6, 7) abgestimmtem Rhythmus im Rohr (5) gespeichert und abwechselnd durch Abgase des einen Zylinders in den anderen Zylinder übergeschoben wird, worauf die im Rohr anwesenden Restgase jeweils durch in dasselbe wieder eintretende Frischluft ausgeschoben werden.
  2. 2. Viertaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils während des Ausschub- und Ansaughubes bzw. gleichzeitigen Verdichtung-- und Ausdehnungshubes des einen bzw. anderen Zylinders (1, 3) die Schlitze (6, 7) geschlossen und Steuerorgane (9 bis 12; 25), vorzugsweise für den Lufteinlaß länger als für den Luft- bzw. Gasauslaß, geöffnet sind, während jeweils am Ende des Ausdehnungshubes bzw. gleichzeitigen Ansaughubes des einen bzw. anderen Zylinders (1, 3) die Schlitze (6, 7) geöffnet und die Steuerorgane (9 bis 12; 25) geschlossen sind.
  3. 3. Viertaktbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Nachladerohr (5;23) mit den Zylindern verbindenden Schlitze (6, 7) von den Arbeitskolben jeweils im Bereich des unteren Totpunktes (14) bei gleicher Kurbelstellung, jedoch phasenverschobenem Arbeitstakt aufgesteuert werden.
  4. 4. Viertaktbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Nachladerohr (5) ein an sich bekanntes frei bewegliches Treibglied (8), z. B. in Gestalt eines frei fliegenden Kolbens, angeordnet ist, das bei seinem Hin- und Hergang jeweils zwischen Luft- und Abgassäule gcschaltet ist.
  5. 5. Viertaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibglied (8) sich in seiner Totpunktstellung jeweils bei demjenigen Zylinder befindet, welcher gerade nachgeladen wurde, so daß das Treibglied (8) wechselweise von den durch die Schlitze (6, 7) in das Nachladerohr (5) auspuffenden Abgasen nach dem anderen Zylinder hin bewegt wird.
  6. 6. Viertaktbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem der Zylinder die gleichen Kanäle oder Schlitze (6, 7) für den Auslaß der Abgase und den Einlaß der nachzuladenden Frischluft benutzt werden.
  7. 7. Viertaktbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von außen her in das Nachladerohr (5; 23) einzubringende Frischluft durch ein Gebläse (20, 22) gefördert wird. B.
  8. Viertaktbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Nachladerohr (5; 23) einzubringende Frischluft durch Kurbelkastenpumpwirkung derjenigen Zylinder gefördert wird, die gegenüber den gerade nachzuladenden Arbeitszylindern eine geeignete Kurbelversetzung, z. B. 90 bis 270° KW, aufweisen.
  9. 9. Viertaktbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Nachladerohr ein von der Brennkraftmaschine betätigter Rohrschieber (25) benutzt wird, bei dem am Rohrschiebergehäuse (26) Ein- und Auslaßöffnungen (27,28) und am drehbaren Teil (29) Fenster (30) so angeordnet sind, daß sie im Zusammenspiel mit den Schlitzen (6,7) der Zylinder (1, 3) den arbeitstaktmäßigen Gas-Luft-Wechsel im Rohrschieber für die Nachladung herbeiführen.
  10. 10. Viertaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohrschieber (25) ein Flugkolben gleitbar angeordnet ist, der in derselben Weise arbeitet wie der Flugkolben (8) im Nachladerohr (5).
  11. 11. Viertaktbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines Flugkolbens (8) im Nachladerohr (5) an sich bekannte Leitvorrichtungen (23) angeordnet sind, welche die Auspuffgase in breiter Front über den Gesamtquerschnitt des Nachladerohrs verteilen.
  12. 12. Viertaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülung des Nachladerohrs mit Frischluft stets in derselben Strömungsrichtung erfolgt.
  13. 13. Viertaktbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachladerohr (5) zwischen den zusammengehörigen Arbeitszylindern (1, 3) bogenförmig ist und im Zuge der Kanäle oder Schlitze (6, 7) tangential in die Zylinder (1, 3) einmündet.
  14. 14. Viertaktbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erhöhung des Wärmeaustausches im Nachladerohr eine die Bewegung des Freiflugkolbens (8) zulassende Innenverrippung angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 646 900; französische Patentschrift Nr. 889 617; britische Patentschrift Nr. 592 995.
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