DE1003986B - Four-stroke internal combustion engine - Google Patents
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Description
Viertaktbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Viertaktbrennkraftmaschine mit Aufladung bei mindestens zwei Arbeitszylindern und bezweckt eine energieseitige Verbesserung der Auf- bzw. Nachladung derartiger Maschinen.Four-stroke internal combustion engine The invention relates to a four-stroke internal combustion engine with charging with at least two working cylinders and aims at an energy-side Improvement of the charging and reloading of such machines.
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.It is well known that when charging or recharging a four-stroke engine after completion of the intake stroke in the area of the bottom dead center through slots Air compressed in the cylinder wall is pushed into the cylinder, with the reloading air is provided by a compressor. The additional arrangement of a Compressor, the machine is structurally very expensive, and the drive of the compressor In addition, it also requires additional effort on the energy side.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Mängel durch verbesserte Maßnahmen beim Nachladen von Viertaktbrennkraftmaschinen zu beseitigen.The object of the invention is to remedy these deficiencies by means of improved measures to eliminate when reloading four-stroke internal combustion engines.
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.In two-stroke internal combustion engines, there is a method of scavenging and loading known from multi-cylinder machines in which the exhaust gases through slots escape and the purge air enters through other slots, which close earlier than the outlet slots, this method being that the after closure air charge escaping from the scavenging air slots through the exhaust slots through the Pressure of the exhaust gases of another cylinder is pushed back again, in which the exhaust of the burnt gases is just beginning. From this basic idea makes the present invention in transfer to four-stroke internal combustion engines so far Use, as well as exhaust gases in each case of a cylinder for charging an associated one other cylinder can be used; however, according to the invention, none of the cylinders are produced Intake air that has penetrated into the exhaust pipe is pushed back again, but rather Fresh air is recharged completely independently of the intake process, which in terms of weight a stronger recharging effect can be achieved than with the known back pressure of the intake air and is also preferably the post-charge air by suitable means is prevented from mixing with the exhaust gases.
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.The solution according to the invention is that, as with two-stroke internal combustion engines known per se, two cylinders out of phase in the work cycle work together in such a way that alternately exhaust gases of one cylinder in the other cylinder a recharge cause this cylinder connected by a known reload tube are, in order to partially utilize the adiabatic working gradient for the Reloading with the cylinders via provided on the same in the vicinity of the bottom dead center Slots communicating and self-contained, d. H. independent of the usual inlet valve, is filled with fresh air by means of control elements provided on the reloading tube stored in the tube in a rhythm that is coordinated with the control of the slots and alternately pushed over by exhaust gases from one cylinder into the other cylinder whereupon the residual gases present in the pipe in an intermediate cycle phase be pushed out by fresh air entering the same again. The each other Charging cylinders are advantageously 180 ° CA in their firing order offset.
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.Another feature of the invention is that in the reload tube a known freely movable drive member, e.g. B. in the form of a free-flying Piston, is arranged, which during its back and forth movement between air and the exhaust column is switched. This drive link is in its dead center position in each case for the cylinder that has just been reloaded, namely in such a way that that it alternately exhausts through the slots in the reload tube Exhaust gases in the direction of pressure in front of the air column present in the reload tube after the other Cylinder is moved towards. The fresh air to be brought into the reload tube from the outside can for example be promoted by a fan. Such a fan requires only a relatively small performance and thus a low cost, because the same thing essentially only has to displace the exhaust gases from the reloading tube and thus only low requirements are placed on its print delivery. Advantageously but you can significantly increase the reloading effect if, as already indicated, the controls of the reloading tube can work so that its outlet opening earlier when the inlet port is closed. In this case, with the help of the fan the fresh air stuck or stored in the reloading pipe is placed under overpressure. Instead of a fan, if the design of the crankcase is appropriate also the pumping action of the piston underside of those cylinders are used that a suitable crank offset compared to the working cylinders to be reloaded, z. B. 90 to 270 ° CA, so da.ß their conveying effect temporally with the air requirement of the reloading tube. It is true with valve-controlled Internal combustion engines already known a charging pipe device in which the exhaust gases a cylinder can be used to push over a quantity of fresh air. However is here the loading tube is not connected to a special slot control of the working cylinder, but connected to the usual outlet valve, and the fresh air pushed over is not alternately fed into another cylinder, but into one Receiving container from which they are returned to the same in the corresponding work cycle Cylinder from which the overthrust work was based is returned. These However, the arrangement has the disadvantage that the charging process is not affected by the adiabatic The energy contained in the exhaust is effected and immediately transferred to the charged Cylinder takes place, but that the loading work under the counter pressure of an intermediate cylinder, so, so to speak, with the effect of braking power. Then there is another Load from additional valves on the one switched on in the charging circuit. Intermediate container.
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.Next, an arrangement for gas engines is known in which the Exhaust gases from a working cylinder via a sliding piston arranged in the exhaust pipe operate a diaphragm pump, through which a gas charge is periodically introduced into the engine cylinders is promoted. This arrangement does not refer to the mutual cooperation the cylinder of four-stroke engines, nor is it used for reloading.
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.Finally, there is also an arrangement for multi-stage compression has been proposed in gas turbines and reciprocating engines in several compression chambers connected in parallel, the one sucked in in a first compression chamber Air through exhaust gases from a second compression chamber into the first with an increase in pressure is pushed over, with freely flying pistons arranged between the air and gas column could be. Again, it is not about an alternating reloading process, but a gradual increase in pressure of the compression air, which z. B. at a Piston engine has the serious disadvantage that the pistons and the cylinder spaces must be provided unequal size, whereby the mass balance is disturbed.
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.According to another modified embodiment of the invention can the reloading pipe also by a pipe slide operated by the internal combustion engine be replaced, with the inlet and outlet openings in the valve body and window are arranged in the rotatable part so that they interact with the outlet slots the cylinder controls the gas-air change in the tubular slide for reloading in the same way as with the reload tube described above the case is. If necessary, a free-flight piston can also be arranged in the tubular slide be.
In tabellarischer Zusammenstellung ergeben sich zeitlich aufeinanderfolgend
beim Gegenstand der Erfindung folgende Arbeitsspiele:
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 the drawing, the subject matter of the invention is shown schematically in several Embodiments shown. Here Fig.l shows or show a four-cylinder four-stroke internal combustion engine, in each case two cylinders assigned to one another by a reloading tube according to of the invention are connected, Fig. 2 is the associated crank angle diagram for the Time of the gas outlet or the simultaneous reloading in the mutually assigned Cylinders, FIGS. 3 to 8, arrangement schemes and crank angle diagrams similar to in Figs. 1 and 2, only for other work cycles and crank positions, Figs. 9 and 10 Arrangement scheme and working diagram similar to Fig. 1, but with the difference that Guide devices are arranged in the reload tube instead of a flying piston, FIG. 11 and Fig. 12 is an arrangement scheme and a working diagram of the same arrangement as in Figs. 9 and 12 10, but with a different work cycle, FIG. 13 shows a connection between the cylinders Reload tube, which is arcuate, FIG. 14 shows an embodiment which the reloading tube is replaced by a tube pusher.
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.In Fig. 1, the cylinders of a four-cylinder four-stroke internal combustion engine denoted by 1 to 4, while 5 is the reloading tube, each in the work cycle Cylinders 1 and 3 or 2 and 4 offset by 180 ° CA on the exhaust or charging side connects. The reloading tube only considered in the following for reasons of symmetry 5 between the cylinders 1 and 3 is via channels or slots 6, 7 with these cylinders tied together. The channels 6, 7 open into the cylinder 1, 3 in such a way that the Upper edges of the working pistons of these cylinders, the openings 6, 7 each to the im Open the diagram of Fig. 2 specified crank angle. The openings or channels 6, 7 serve both for the air inlet and the gas outlet. To that extent differentiates the arrangement does not differ from already used arrangements for reloading, in particular as they are known in two-stroke internal combustion engines.
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.In the reloading tube 5, a piston 8 (flying piston) is freely swinging and slidably arranged, the purpose and operation of which will be described. Farther are the same on the reload tube 5 controls 9, 10, il, 12 for opening and closing arranged, which od as valves. The like. Can be provided. The cylinders 1 and 3 have the same phase with regard to their crank position, with regard to their work cycle but are they against each other by two bars, i.e. H. 180 ° CA, offset. The cylinders 2 and 4 are assigned to each other in the same way as cylinders 1 and 3, only that they are offset from the latter by a crankshaft amount, like him common in four-cylinder engines or internal combustion engines with several cylinders is. As already mentioned, only the one according to the invention is required for further explanation Arrangement for cylinders 1 and 3 to be considered.
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.In the diagram of Figure 2, 13 denotes that crank position of Cylinders 1 and 3, each of which has the channels or slots 6, 7 from the top of the piston be steered up; this crank position is near bottom dead center 14, the top dead center is denoted by 15. In Figs. 1 to 8 is now a complete working cycle of the reloading tube 5 in connection with the motor cylinders 1, 3 illustrated, the one shown on the left of the drawing Arrangement schemes each the mode of operation and the one on the right in the drawing too See the diagrams to record the associated working times. In the arrangement schemes the exhaust gas is indicated by dots and the fresh air by dashed lines symbolized; the controls of the reloading tube are in the drawing simple flaps indicated.
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.According to FIGS. 1 to 8, the reloading tube device shown below works as follows: As can be seen from FIGS. The piston of cylinder 1 is in the expansion stroke, the piston of cylinder 3 in the intake stroke. In the crank position 13, where the slots 6, 7 are already open, exhaust gas from the cylinder 1 at the end of its expansion stroke passes through the slot 6 into the recharging tube 5, the control elements 9 to 12 of which are all closed at this point in time. The gas 18 entering under pressure drives the flying piston 8 in the direction of the cylinder 3 and pushes the air charge, indicated by arrow 16, into the cylinder 3, which was previously received in the reloading tube 5 during another work cycle.
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.3 and 4 show the operating state when the crankshaft has arrived at position 17 (FIG. 4). The flying piston 8 has now reached its dead position next to the cylinder 3 due to the exhaust gases of the cylinder 1 and has pushed the air charge 16 into the cylinder 3, while some of the exhaust gases 18 are located in the recharging tube 5. The reloading process of cylinder 3 is thus ended, and this cylinder begins compression; the slots 6, 7 are closed from this point in time by the working piston. While compression takes place in cylinder 3, at the same time cylinder 1 continues the exhaust stroke through the usual exhaust valve provided. When the crankshaft continues to rotate and has reached the position 19 according to FIG the recharging pipe, whereby the exhaust gas 18 to the outside via the control element il still open at this time, z. B. is displaced into the exhaust pipe not shown here. The flying piston 8 must of course be in its dead position at 3 so that it does not hinder the opening of the control element 11. As soon as all of the residual gas has been pushed out of the reloading pipe, the pipe 5 is only penetrated by pure fresh blower air, which, in order to increase the reloading effect, can be dammed up and pressurized by the fact that the control member 11 is closed earlier than the control member 9, with the fan 20 continues to work.
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.In Fig. 7 and 8, the working time is recorded in which the The crankshaft has completed one full revolution and is in position 21, which corresponds to the starting position 13 in FIG. 1 on the crank side. As can be seen the conditions with regard to the air-gas exchange in the reload tube are now opposite those of FIGS. 1 and 2 just reversed. Because now the cylinder 3 has its The expansion stroke has almost ended and the working pistons control the channels or Slots 6, 7, while all control elements 9, 12 of the reloading tube 5 meanwhile are closed. The exhaust gas 18 now penetrates from the cylinder 3 through the slot 7 into the reloading tube 5 and drives the flying piston 8 in the direction of the cylinder 1 back, with the cylinder 1 in the reload tube in an analogous manner as before 5 stored fresh air 16 being charged. The following The reloading tube is then flushed in a manner similar to that shown in FIG. is through the fan 22. In the illustration are only for schematic reasons of simplicity two fans 20, 22 used; in practice only one becomes expedient Provide fan that is switchable, or you will make the arrangement so that the rinsing of the reload tube with fresh air always in the same direction of flow he follows.
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.The alternating reloading process, as just described, can take place repeat cyclically as often as required. 9 to 12 is a modified embodiment of the invention shown in which in the reload tube 5 instead of a flying piston Guide devices 23 next to those connecting the reloading tube 5 with the cylinders 1, 3 Slots 6, 7 are arranged. The crankshaft position for FIG. 9 is shown in FIG. 10; it corresponds to the crank position according to FIG. 2. The guide devices 23 are preferably provided with a sieve-like number of through holes 24 as scattering nozzles and serve to ensure a tongue-like penetration of the exhaust gas flow into the recharge tube 5 to prevent and instead the exhaust gas flow in the reload pipe arise frontally allow. The exhaust gas jet 18 then displaces without the interposition of a flying piston the fresh air 16 after the cylinder 3. In contrast to the example according to FIGS 8 there are only two control organs in the execution of the reloading tube without flying pistons 9, 12 available. These can alternate to the outlet and inlet of the air and / or serve the gas; but they can also be used for both work cycles of the reloading tube be used so that, for example, the control member 9 for the fresh air inlet and the control element 12 is used for the exhaust gas outlet. In Fig. 11 is for this design the operating state of the reloading tube in the crank position 19 according to Fig. 12, wherein, as can be seen, the control organs in this working phase 9, 12 of the recharge tube are open and the residual gas 18 in the recharge tube 5 through the fresh air 16 conveyed by the fan 20 is expelled.
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.13 shows a reloading tube arranged between cylinders 1 and 3, functionally the same task as the reloading tubes described so far fulfilled, but differs from these by its aerodynamic shape. The same is arcuate and ends at its ends in the course of the channels 6, 7 each tangentially or almost tangentially into cylinders 1 and 3. on this way the mixture is formed by the simultaneous generation of swirl during reloading improved.
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.In the example according to FIG. 14, the reloading tube described so far is 5 is replaced by a pipe slide, designated as a whole as 25, which controls the air-gas exchange for the reloading of the cylinders 1, 3 in a similar manner as in the preceding has been described. This is in the pipe valve housing 26 with the inlet and outlet openings 27, 28 a tubular rotary valve 29 is arranged, which is from the (not shown) Crankshaft is driven off. The rotary valve 29 is provided with windows 30, which in interaction with the connection of the pipe slide with the cylinders 1, 3 producing channels 6, 7 and the openings 27, 28 the air-gas exchange in Bring the reloading organ in the same way as with the reloading tube 5 is the case. A flying piston can also be placed in the tubular reloading slide 25 be arranged, but not in the drawing for reasons of simplicity is shown. Such pipe slides are already known per se, but not in the arrangement according to the invention.
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.If you want the heat exchange between the exhaust gases and the Nc.chladerouber on the one hand or between the reloading pipe and the fresh air introduced into the same on the other hand favor, this can be done by the fact that a Internal ribbing is arranged; this must of course be designed in such a way that it with a suitable design of the flying piston a free-flying sliding movement of the latter in the reloading device or tube slide. This way you can save the potential energy of the exhaust gases and their heat content are also used, by inserting into the reloading tube or the reloading tube slide and therein stored fresh air charge warms up after closing the control organs, thereby is further pressurized and in this way the efficiency of the reloading device still enlarged.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEM25555A DE1003986B (en) | 1954-12-22 | 1954-12-22 | Four-stroke internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEM25555A DE1003986B (en) | 1954-12-22 | 1954-12-22 | Four-stroke internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1003986B true DE1003986B (en) | 1957-03-07 |
Family
ID=7299583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEM25555A Pending DE1003986B (en) | 1954-12-22 | 1954-12-22 | Four-stroke internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1003986B (en) |
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