-
Zweizylindrige Gegenlauf-Freiflugkolben-Brennkraftmaschine Die Erfindung
betrifft eine zweizylindrige Gegenlauf-Freiflugkolben-Brennkraftmaschine in Zwillingsanordnung
mit hydraulischer Synchronisiereinrichtung, bestehend aus je einem jedem Brennkraftkolben
zugeordneten Hydraulikzylinder mit einem darin gleitenden, am Brennkraftkolben starr
angekuppelten, doppeltwirkenden Hydraulikkolben und mit Hydraulikleitungen, welche
den Hydraulikzylinder jedes der Brennkraftkolben mit dem Hydraulikzylinder des ihm
benachbarten Brennkraftkolbens des anderen Brennkraftzylinders verbinden, wobei
die den Verbrennungsräumen abgewandten Kammern der Hydraulikzylinder einander benachbarter
Brennkraftkolben durch Hydraulikleitungen miteinander unmittelbar verbunden sind.
-
Jene Leitungen, die die den Brennräumen abgewandten Kammern der Hydraulikzylinder
einander benachbarter Brennkraftkolben miteinander verbinden, synchronisieren diese
einander benachbarten Brennkraftkolben nur miteinander, aber nicht mit den jenseits
der Brennräume ihnen gegenüberliegenden Brennkraftkolben.
-
Die Synchronisierung mit den gegenüberliegenden Brennkraftkolben geschieht
bei einer bekannten Maschine der eingangs genannten Art nur halbhydraulisch und
dafür halbmechanisch, nämlich durch zwei zusätzliche Hydraulikzylinder und darin
gleitende doppeltwirkende Hydraulikkolben, die durch eine Stange starr miteinander
verbunden sind; die Kammern jedes dieser zusätzlichen Hydraulikzylinder sind mit
den dem Brennraum zugewandten Kammern der ihnen benachbarten, den Brennkraftkolben
zugehörigen Hydraulikzylinder so verbunden, daß die Brennkraftkolben einander entgegenlaufen.
-
Die Erfindung soll die Synchronisiereinrichtung vereinfachen, nämlich
jene zusätzlichen Hydraulikzylinder und -kolben entbehrlich und die Synchronisiereinrichtung
rein hydraulisch machen.
-
Die Erfindung besteht darin, daß die den Verbrennungsräumen zugekehrten
Kammern der Hydraulikzylinder einander benachbarter Brennkraftkolben mit den den
Verbrennungsräumen zugewandten Kammern der Hydraulikzylinder der gegenüberiiegenden
Brennkraftkolben durch Hydraulikleitungen über Kreuz unmittelbar verbunden sind.
-
Bekanntlich sind Leckverluste der Hydrauliklüssigkeitssäulen unvermeidlich
und, damit die Synchronisiereinrichtung genau bleibe, zu ergänzen; das geschieht
bei jener bekannten Einrichtung dadurch, daß Ersatzflüssigkeit aus einem Behälter
höheren Drucks an den Enden der Kolbenhübe durch Ventile in die Flüssigkeitssäule
eingeführt und überschußflüssigkeit aus den Säulen abgeführt wird. Das geschieht
auch bei der erfindungsgemäßen Einrichtung so, nämlich dadurch, daß zum Ausgleich
der Leckagen des Hydrauliksystems durch Ventile, die an den Enden der Kolbenhübe
von den Kolbenstangen betätigt werden, überschüssige Flüssigkeit aus den Hydrauliksäulen
ins Freie abgeführt und Ersatzflüssigkeit höheren Drucks von einer Pumpe in die
Säulen eingeführt wird.
-
An Stelle der Ventile können Nuten in den Stangen der Hydraulikkolben
vorgesehen sein.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es
zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine zweizylindrige Gegenlauf-Freifiugkolben-Brennkraftmaschine
in Zwillingsanordnung mit hydraulischer Synchronisiereinrichtung, F i g. 2 einen
Hydraulikzylinder der Synchronisiereinrichtung mit einer Abänderung in vergrößertem
Maßstab.
-
In der Zeichnung bedeuten 1 und 2 die Brennkraftzylinder, 3 a und
3 b bzw. 5 a und 5 b die Brennkraftkolben des einen bzw. des anderen Zylinders,
4 und 6 den Verbrennungsraum und 7 a/7 b bzw. 8 a/8 b die Spülpumpenräume
der Zylinder.
-
Die Brennkraftkolben sind über Stangen 9a/9 b
bzw.10 a/10 b
mit doppeltwirkenden Hydraulikkolben 15 a/15 b bzw. 16 a/16 b starr gekuppelt,
die in Hydraulikzylindern 17 a/17 b bzw. 18 a/18 b gleiten. Die Stangen
9 bzw. 10 sind ferner an Kolbenpumpen 11 a/11 b bzw. 12 a/12 b angeschlossen, die
von der Brennkraftmaschine angetrieben werden und Ansaugleitungen 13 bzw. Abgangsleitungen
14 aufweisen.
Die Hydraulikzylinder sind untereinander durch Hydraulikleitungen
verbunden, wobei die den Verbrennungsräumen abgewandten Kammern 21 a/21 b bzw.
22 a/22 b durch Hydraulikleitungen 23 a bzw. 23 b unmittelbar miteinander
verbunden sind, während die den Verbrennungsräumen zugekehrten Kammern 19 a und
20 b bzw. 19 b und 20 a durch die Hydraulikleitungen 24 bzw. 25 über Kreuz verbunden
sind.
-
Zur Konstanthaltung der Flüssigkeitsmenge in dem Hydrauliksystem und
damit zur Konstanthaltung der Arbeitsweise der Hydraulikzylinder sind diese an eine
Zuführungsleitung 29 und an eine Abgangsleitung 31 angeschlossen, wobei in die Leitung
29 die Pumpe 26 eingeschaltet ist, die bei Flüssigkeitsverlust Ersatzflüssigkeit
höheren Drucks in die Hydraulikzylinder fördert. Die Ersatzflüssigkeit gelangt in
die Hydraulikzylinder über die federbelasteten Ventile 28, die am Ende eines Kolbenhubes
beim Fehlen von Flüssigkeit durch den Kolben selbst geöffnet werden, während überschüssige
Flüssigkeit durch die Leitung 31 in einen Vorratsbehälter 27 über die Ventile 30
gelangt, die durch Anschläge 32 an den Kolbenstangen 9 bzw. 10 betätigt werden.
-
An Stelle der federbelasteten Ventile sind gemäß F i g. 2 die Nuten
33 bzw. 35 in den Kolbenstangen vorgesehen, die die Kammern 20 a, 21 a, 20 b und
21 b an die Zuführungsleitung 29 bzw. die Kammern 19 a, 22 a, 19
b und 22 b an die Abgangsleitung 31 anschließen. Anstatt die Nut 35
direkt in die entsprechende Kammer münden zu lassen, wird sie vorteilhafterweise
mit einem Kanal 37 in Verbindung gebracht, der an einem oberen Punkt dieser
Kammer eintritt. Die Ausführungsform nach F i g. 2 weist im Verhältnis zur vorangegangenen
den Vorteil auf, daß sie keine Ventile mit zusätzlichen Bewegungen erfordert, wodurch
mechanische Stöße vermieden und eine progressive Speisung der Synchronisiereinrichtung
gewährleistet wird.
-
Die Arbeitsweise ist folgende: Bei einer nach außen gerichteten Bewegung
der Brennkraftkolben 3a und 3 b entsprechend den in F i g. 1 angegebenen Pfeilen
wird Flüssigkeit aus den Kammern 21a und 21b über die Leitungen 23a und 23b in die
Kammern 22 a und 22 b gedrückt, wobei im gleichen Maße die Hydraulikkolben
16a und 16b ihrerseits Flüssigkeit aus den Kammern 20a und 20b über die Hydraulikleitungen
25 und 24 in die Kammern 19 b und 19 a drücken. Auf diese Weise wird eine echte
Synchronisierung der Bewegung der Brennkraftkolben erzielt. Beim Rücklauf der Brennkraftkolben
3a und 3 b wird der Flüssigkeitsstrom umgekehrt und verläuft er entgegen der Richtung
der eingezeichneten Pfeile.
-
Überschreitet beispielsweise der Hydraulikkolben 16a bei seiner nach
einwärts gerichteten Bewegung die vorgeschriebene Bewegungsbahn infolge eines Leckverlustes,
so öffnet er das Venti128 bzw. die Verbindung 33, wodurch Druckflüssigkeit in die
Kammer 20a aus der Leitung 29 eintritt. Die eintretende Ersatzflüssigkeit höheren
Druckes schiebt den Kolben 16a wieder zurück, was durch das gleichzeitig geöffnete
Venti130 bzw. 35 ermöglicht wird, durch welches Flüssigkeit aus der Kammer 22a in
die Leitung 31 abfließt. Der Hydraulikkolben 16a wird auf diese Weise in die der
Stellung des mit ihm zusammenwirkenden Hydraulikkolbens 15b entsprechende Stellung
gebracht. Erfolgt ein Vorlauf des Kolbens 16a auf seinem Rückwärtsschub im Verhältnis
zum Kolben 15 a, so kann der Ausgleich bei diesem Rückwärtsschub nicht stattfinden,
da die Kammer 22a nur ein Auslaßventil 30 aufweist. Der Ausgleich findet beim folgenden
Halbhub über den Kolben 15 a statt, der notwendigerweise gegenüber dem Kolben 16a
vorläuft, nachdem das Druckflüssigkeitsvolumen zu gering ist und daher das Einlaßklappenventil
28 geöffnet wird, bevor der Kolben 16 a seinen Hub nach rechts beendet hat.
-
Die Anordnung gestattet es auch, vor jeder Inbetriebsetzung die Synchronisation
der Hydraulikkolben durchzuführen und gegebenenfalls die gesamte Synchronisiereinrichtung
zu entleeren. Zur Inbetriebsetzung wird unter Druck stehende Flüssigkeit in die
Zylinder der Pumpen 12 geschickt, wodurch die Kolben 16 gegeneinander getrieben
werden. Am Ende ihres Hubes öffnen diese Kolben die Ventile 28, die das Auffüllen
der Kammern 20 sicherstellen. Über die Leitungen 24 und 25 werden die Kammern 19
gefüllt, indem sie die Kolben 15 auseinanderdrängen. Am Ende ihres Hubes öffnen
die Kolben 15 die Ventile 28, wodurch die Kammern 21 und dann über die Leitungen
23 die Kammern 22 gefüllt werden. Das Entleeren erfolgt in ähnlicher Weise, wobei
die Flüssigkeit über die Ventile 30 verdrängt wird.
-
Zum Start der Brennkraftmaschine genügt es, unter Druck stehende Flüssigkeit
in die Zylinder der Pumpen 11 einzuführen, um die Kolben 3 gegeneinander zu bewegen,
wobei am Ende dieses Hubes die so komprimierte Mischung gezündet wird, um die erste
Explosion sicherzustellen.
-
Es sei bemerkt, daß beim Anlaufen der Brennkraftmaschine die erste
Explosion im Zylinder 1 erfolgt, während die zum Zylinder 2 gehörenden Synchronisationskammern
zum Entlüften der Flüssigkeitssäulen vor dieser ersten Explosion dienen. Selbstverständlich
wird die Speisung der Pumpen 11 mit Druckflüssigkeit unterbrochen, sobald die Brennkraftmaschine
anläuft.