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Einfach- oder doppeltwirkende Zweitaktbrennkraftmascbine.
Die Erfindung betrifft einfach-und doppeltwirkende Zweitaktbrennkraftmaschinen mit einer Spülung, die durch Schlitze od. dgl. stattfindet. Bei Maschinen dieser Art besteht der Nachteil, dass es schwierig ist, die dicht an den Auspuffschlitzen liegenden Teile des Zylinders geschmiert zu halten, da diese Teile von den ausströmenden Verbrennungsrückständen stark erhitzt werden, so dass das Öl
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da die betreffenden Teile des Zylinders dann besonders stark erhitzt werden.
Erfindungsgemäss hat man den genannten Nachteil dadurch überwunden, dass die Spülluft- öffnungen des Zylinders durch einen Arbeitskolben, die Auspufföffnungen dagegen durch einen oder mehrere besondere Steuerkolben gesteuert werden, deren mittlere Kolbengeschwindigkeit wesentlich geringer als die des Arbeitskolbens ist, wobei die Spülluftöffnungen in an sich bekannter Weise derart gestaltet sind, dass sie tangential zu einer innerhalb der Zylinderbohrung und gleichachsig zu ihr liegenden Zylinderfläche gerichtet sind.
Es wird hiedurch möglich, die Geschwindigkeit des Arbeitskolbens so gross zu machen, als man es zweckmässig findet, was damit gleichbedeutend ist, dass zur Erzeugung einer gewissen Leistung kleinere Abmessungen der Maschine genügen.
Durch die angegebene an sich bekannte Gestaltung der Spülluftöffnungen wird erreicht, dass die einströmende Spülluft in eine wirbelnde Bewegung versetzt wird und sich in einem schraubenförmigen Strom durch den Zylinder hinaufbewegt. Hiedurch entsteht eine sehr wirksame Spülung, indem die Abgase für jede Arbeitsperiode sozusagen vollständig aus dem Zylinder ausgetrieben werden und der Zylinder mit reiner Spülluft gefüllt wird. Dies ist damit gleichbedeutend, dass die Zylinderwandungen andauernd auf einer verhältnismässig niedrigen Temperatur gehalten werden, indem die frische Spülluft wegen der wirksamen Spülung in sehr hohem Grad ihre Kühlfähigkeit gelten machen kann und man die durch schlechte Kühlung verursachte Begrenzung der Kolbengeschwindigkeit vermeidet.
Durch die Anwendung eines oder mehrerer an sich bekannter Steuerkolben zur Steuerung der Auspufföffnungen von einer wesentlich kleineren mittleren Kolbengeschwindigkeit als die des Arbeits- kolbens erreicht man, dass die in der Nähe der Auspufföffnungen liegenden Teile des Zylinders ausreichend geschmiert gehalten werden können. Wenn man den Arbeitskolben oder einen mit gleicher Geschwindigkeit wie diesen bewegten Steuerkolben zur Steuerung der Auspufföffnungen benutzt, ist das Gegenteil der Fall. Die betreffenden Teile des Zylinders werden nämlich von den ausströmenden Verbrennungsrückständen immer stark erhitzt, so dass das Öl leichtflüssig wird und dadurch leicht mitgerissen wird.
Dieses Mitreissen und die daraus folgende Entblössung der Zylinderfläche ist erheblich und wirkt sich bei grossen Kolbengeschwindigkeiten zu einem grossen Nachteil aus. Wenn die Kolbengeschwindigkeit, wie bei der vorliegenden Anordnung, vermindert ist, wird der Nachteil auf ein Mindestmass herabgesetzt.
Die Anwendung eines besonderen Steuerkolbens mit geringer mittlerer Kolbengeschwindigkeit zur Steuerung der Auspufföffnungen in Verbindung mit der angegebenen Spülung durch tangential gerichtete Spülluftöffnungen bringt also den Vorteil mit sich, dass man grosse Geschwindigkeiten des Arbeitskolbens (d. h. erhöhte Ausnutzung der Maschine) anwenden kann, ohne dass die Schmierung versagt.
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Die Erfindung kann in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet werden, dass bei einer Zweitaktbrennkraftmaschine, deren vom Arbeitskolben gesteuerte Spülluftsehlitze tangential zu einer innerhalb der Zylinderbohrung und gleichachsig zu ihr liegenden Zylinderfläche gerichtet sind, die am ändern Zylinderende befindlichen Auspufföffnungen oder bei doppeltwirkender Ausbildung die Auspufföffnungen mindestens eines der Zylinderenden von einem oder mehreren Steuerkolben gesteuert werden, deren mittlere Kolbengeschwindigkeit wesentlich kleiner ist als die des Arbeitskolbens.
Der Durchmesser des Steuerkolbens oder der Steuerkolben kann der gleiche wie der des Arbeitskolbens sein, kann jedoch auch von diesem abweichen und zweckmässig kleiner sein, wie dies an sich bereits bekannt ist.
Der oder die Steuerkolben können in gewissen Fällen mit einer Durchbohrung versehen sein, durch welche die Kolbenstange des Arbeitskolbens hindurchgeht ; die Durchbohrung ist dann gegenüber der
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Der oder die Steuerkolben werden durch geeignete Stangenverbindungen od. dgl. mit einer oder mehreren Hilfswelle oder mit der Hauptwelle der Maschine unmittelbar oder mittelbar verbunden. Die Bewegung des oder der Steuerkolben erfolgt zweckmässig in zur Bewegung des Arbeitskolbens parallelen Richtungen, es kann jedoch auch so eingerichtet sein, dass die Zylinderachse der Steuerkolben einen Winkel mit der Zylinderachse des Arbeitskolbens bilden.
Die Bewegung des oder der Steuerkolben geschieht in an sieh bekannter Weise mit der gleichen Periode wie die des Arbeitskolbens, jedoch entgegengesetzt oder im wesentlichen entgegengesetzt zu diesem, vorzugsweise derart, dass die Bewegung des Steuerkolbens um einen geeigneten, kleinen Voreilwinkel zur Bewegung des Arbeitskolbens versetzt wird, so dass in an sieh bekannter Weise die Auspuff- öffnungen am Anfang der Spülperiode früher als die Spülluftöffnungen freigegeben und am Schluss der Spül- periode früher als diese abgeschlossen werden. Am Ende der Spülperiode kann dann ein Druck im Zylinder vorhanden sein, der höher als der Atmosphärendruck ist, nämlich entsprechend dem Spülluftdruck, wodurch die Arbeitsleistung des Zylinders erhöht wird.
Bei Anwendung von Steuerkolben zur Bedienung beider Zylinderenden einer doppelt wirkenden Maschine können die beiden Steuerkolben oder die beiden Sätze von Steuerkolben durch besondere Einrichtungen verbunden sein, so dass ihre Bewegung im Takt geschieht, d. h. mit der gleichen Periode, während die Bewegung jedes der beiden Kolben oder Kolbengruppen im übrigen je nach ihrem besonderen Gesetz erfolgen kann. Die Anordnung kann jedoch auch derart sein, dass die beiden genannten Steuerkolben oder Steuerkolbengruppen in an sich bekannter Weise starr verbunden sind, z. B. durch eine Travers-oder Stangenverbindung, so dass ihre Bewegungen in identischer Weise erfolgen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Maschine ergibt sich, wenn der Durehströmquerschnitt der Auspufföffnungen beträchtlich kleiner ist als der Durchströmquerschnitt der Spülluftöffnungen, so dass der Abgasstrom gedrosselt wird, ohne dass besondere Drosselorgane erforderlich sind, und der Hub des Steuerkolbens entsprechend kleiner gehalten werden kann.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, die Fig. 2 und 3 zeigen Schnitte durch diese Ausführungsform nach den Linien B-B bzw. jd-J. in Fig. 1, die Fig. 4 und 5 zeigen Längsschnitte durch zwei andere Ausffihrungsformen der Erfindung, und Fig. 6 zeigt schematisch die Stangenverbindungsanordnung zwischen der Hauptkurbelwelle und zwei Hilfswelle, die mit dem oder den Steuerkolben verbunden sind.
In den Fig. 1, 2 und 3, die eine einfachwirkende Maschine darstellen, bezeichnet 1 den Zylinder,
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eine Steuerstange 22, die mit einer in der Zeichnung nicht gezeigten Steuerwelle verbunden ist. Um die Auspufföffnungen. 3 befindet sich ein ringförmiger Raum 23, durch den die Abgase zu einem für den Anschluss des Auspuffrohres dienenden Stutzen 24 geführt werden. 25 bezeichnet die Pleuelstange, durch welche die Bewegung des Arbeitskolbens 4 auf die nicht gezeigte Kurbelwelle der Maschine übertragen wird. Diese und die steuer-oder Hilfswelle, die die Bewegung des Steuerkolbens 6 steuert, werden gegenseitig derart bewegt, dass die beiden Kolben 4 und 6 sich mit der gleichen Periode, jedoch in im wesentlichen entgegengesetzten Richtungen bewegen.
Die Auspufföffnungen 3 werden in an sich bekannter Weise zweckmässig kurz vor den Spülluftöffnungen 2 freigegeben und ebenso früher als diese wieder geschlossen. Die Spülluftöffnungen 2 sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht, tangential zu einer innerhalb der Zylinderbohrung und gleichachsig zu ihr liegenden Zylinderfläche gerichtet, so dass die einströmende
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gegebenenfalls auch kleine Winkel mit der genannten Achse bilden, d : h. schräg nach oben gerichtet sein. 40 bezeichnet ein im Deckel 18 angebrachtes Brennstoff ventil, durch das der Brennstoff, z.
B. wie in Fig. 3 angedeutet, in einer im wesentlichen der Wirbelbewegung der Luft folgenden Richtung eingespritzt wird.
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luftöffnungen 2 in der Mitte des Zylinders 1 angebracht und werden vom Arbeitskolben 4 gesteuert, der in seinen Totpunktstellungen sie abwechselnd mit seiner oberen und unteren Kante abdeckt, so dass die Spülung abwechselnd in der oberen und unteren Hälfte des Zylinders erfolgt. Der Zylinder hat bei dieser Ausführungsform keinen Steuerkolben für seine obere Hälfte, sondern ein Auspuffventil 26, das in dem mittleren Hohlraum 2o des Dackels M angebracht ist.
Das Ventil 26 wird von der nicht gezeichneten
Steuerwelle der Maschine durch den Hebel 21 und die Stange 22 gesteuert, u. zw. derart, dass es während der Spülperiode offengehalten wird, indem es gegen Schluss des Kolbenhubes, ganz kurz bevor der Arbeitskolben 4 die Spulluftöffnungen 2 freigibt, öffnet. Die Verbrennungsruckstände strömen dann durch das Ventil 26 zum Auspuffrohr, das an den Stutzen 24 angeschlossen wird.
Der Zylinder 1 ist an seinem Boden mit einem ringförmigen Deckel 27 versehen, der eine kreisrunde Öffnung 28 hat und vor dieser eine ebene Anschlussfläche 29 zur Anbringung eines Zylinders 30, der mit Auspufföffnungen 3'versehen ist. Im Zylinder 30 kann sich ein Steuerkolben 14 bewegen, dessen Bewegung durch eine Querstange 11 und Stangen 12 von der Hauptwelle oder einer Hilfswelle aus herbeigeführt wird. Der Steuerkolben 14 ist mit Hohlräumen zur Aufnahme von Kiihlflüssigkeit versehen und hat eine mittlere Durchbohrung 7, in welcher die Kolbenstange 5 des Arbeitskolbens geführt ist. In ringförmigen Nuten der Durchbohrung 7 sind Kolbenringe 8 angebracht, die die Kolbenstange mit Spannung umklammern. Der Steuerkolben 14 hat aussen in üblicher Weise Kolbenringe 9.
Während der Spülung der unteren Zylinderhälfte werden die Abgase durch die vom Steuerkolben 14 abgedeckten Öffnungen 3'ausgetrieben, die von einem ringförmigen Raum 31 umgeben sind, an den der Stutzen 32 angeschlossen ist.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform einer gleiehfalls doppeltwirkenden Masehine werden wieder die Spülluftöffnungen 2 in der Mitte des Zylinders vom Arbeitskolben 4 gesteuert. Der Zylinder 1 ist mit einem Deckel 18 und einem kleinen Zylinder 19 versehen, in dem sich der die Auspufföffnungen 3 steuernde Steuerkolben 6 bewegt. Der Zylinder 1 hat ausserdem einen Boden 27 mit einem Zylinder 30 und einem Steuerkolben 14 zur Steuerung der Auspufföffnungen 3'in gleicher Weise wie in Fig. 4. Die beiden Steuerkolben 6 und 14 sind mittels der Traversen 11 und 16 und der Verbindungsstangen 15 untereinander verbunden, so dass die Bewegungen der beiden Steuerkolben identisch werden ; sie bewegen sich entgegengesetzt zum Arbeitskolben 4, jedoch mit der gleichen Periode wie dieser.
An den unteren Enden der Stangen 15 sind Kreuzköpfe 35 bpfestigt, die sich in am Maschinengestell angebrachten Fiihrungshülsen 36 bewegen. Mittels der Pleuelstangen 37 wird die Bewegung auf die Hilfskurbelwellen 38 übertragen, die mit der Hauptkurbelwelle in geeigneter Weise verbunden sind, z. B. durch Zahnräder, Ketten oder durch die in Fig. 6 gezeigte Stangenverbindung. Im übrigen wirkt die Spülung bei dieser ausführungsform in ähnlicher Weise wie in Fig. 4.
Die in Fig. 6 gezeigte Stangenverbindung zwischen den in Fig. 5 angegebenen Hilfswellen 38 und der Hauptwelle 39 besteht aus zwei kongruenten Dreiecken a, b, c und al, bl, el, die aus drei miteinander gelenkig verbundenen Stangen zusammengesetzt sind, deren Enden drehbar mit zwei Sätzen von Kurbeln an den drei Wellen verbunden sind. Diese Verbindung ermöglicht in einfacher Weise die Übertragung grosser Kräfte zwischen den Hilfswelle 38 und der Hauptwelle. 39.
In Verbindung mit den in den Fig. 4 und 5 angegebenen Spülanordnungen wird in Übereinstimmung mit der Anordnung nach Fig. 1 dafür gesorgt, dass die Spülluft während des Einströmen durch geeignete Formung der Spülluftöffnungen in eine Wirbelbewegung versetzt wird, wie man auch dafür sorgen kann, dass der Brennstoff in den Zylinder in Richtungen eingeführt wird, die der drehenden Bewegung der Spülluft folgen oder ihr entgegengesetzt sind.
Die Erfindung ist nicht an die dargestellten Ausführungsformen gebunden. Die verschiedenen bei diesen angegebenen Einzelheiten können in anderer Weise geformt oder kombiniert werden ; z. B.
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einfach- oder doppeltwirkende Zweitaktbrennkraftmaschine, deren vom Arbeitskolben gesteuerte Spülluftsehlitze tangential zu einer innerhalb der Zylinderbohrung und gleichaehsig zu ihr liegenden Zylinderfläche gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die am andern Zylinderende befindlichen Auspufföffnungen oder bei doppeltwirkender Ausbildung die Auspufföffnungen mindestens eines der Zylinderenden von einem oder mehreren Steuerkolben gesteuert werden, deren mittlere Kolbengeschwindigkeit wesentlich kleiner ist als die des Arbeitskolbens.