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Zweitaktbrennkraftmaschine, die wahlweise mit oder ohne Aufladung betlieben werden kann.
Die Maschine nach dem Stammpatent besitzt zwei ineinandergleitende, gleichläufig bewegte Kolben, zwischen denen sich der Explosionsraum befindet, der bei der Arbeitsweise mit Aufladung zunächst mit Luft und sodann mit dem vollen Pumpeninhalt an Brennstoff gefüllt wird. Der äussere Kolben stellt also den bewegten Verbrennungszylinder dar und dient gleichzeitig mit seinem oberen verbreiterten Teil als Kolben der Ladepumpe. In ihm ist ein selbsttätig wirkendes Ventil angeordnet, durch das während des Verdichtungsvorganges die Überführung des Pumpeninhaltes in den Verbrennungsraum stattfindet.
Da die beiden Kolben sich gleichläufig bewegen, müssen ihre Pleuelstangen an der Kurbelseheibe so angelenkt sein, dass ihre Kurbelzapfen nahezu oder vollständig in derselben radialen Ebene liegen ; ihr Hub ist jedoch verschieden, u. zw. beträgt der Hub des äusseren Kolbens nur ein Drittel des Hubes des inneren Kolbens.
Die zwischen den beiden Kolben stattfindende Explosion wirkt auf den äusseren Kolben in entgegengesetzter Richtung wie auf den inneren Kolben und verringert deshalb die von dem inneren Kolben geleistete Arbeit
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Maschine nach dem Stammpatente dadurch, dass die Gegenwirkung der Explosion auf den äusseren Kolben verringert oder ganz aufgehoben wird, so dass sowohl bei der Betriebsweise mit als auch ohne Aufladung nach Abzug der normalen Reibungs- verluste unmittelbar die Effektivleistung gewonnen wird. Das wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass der Boden des äusseren Kolbens mit einer Aussparung versehen ist, in die ein auf der Innenseite des feststehenden Zylinderdeckels angebrachter Rohransatz hineinragt, dessen äusserer Durchmesser jenem der genannten Aussparung entspricht.
Auf diese Weise wird die Fläche des Bodens des äusseren Kolbens, auf die der Explosionsdruck wirken kann, verkleinert und der Boden entlastet. Je grösser der Durchmesser der Aussparung im Boden des äusseren Kolbens bzw. der äussere Durchmesser des Rohransatzes am Zylinderdeckel ist, um so grösser ist die Entlastung des äusseren Kolbens vom Gegendruck. Wird dann das bei der Maschine nach dem Stammpatent im Boden des äusseren Kolbens vorgesehene Ventil in dem mit den Gaszuführungskanälen versehenen Rohransatz verlegt, so steht einer Vergrösserung dieses Rohransatzes bis auf den Innendurchmesser des äusseren Kolbens nichts mehr im Wege, in welchem Falle der äussere Kolben vollkommen vom Gegendruck entlastet ist.
Die Verlegung des sonst im äusseren Kolben vorgesehenen Ventiles in den am feststehenden Zylinderdeckel angebrachten Rohransatz bietet die Möglichkeit, das Ventil zu steuern, was bei der Ausführung nach dem Stammpatent kaum möglich war. Schliesslich kann der Rohransatz bei entsprechend grosser Bemessung auch noch die Zündkerze bzw. die Öleinspritzvorriehtung aufnehmen, falls die Maschine mit flüssigem Brennstoff betrieben werden soll.
Auf der Zeichnung ist die Zweitaktmaschine mit einem Rohransatz entsprechend der Bohrung des äusseren Kolbens dargestellt. Es zeigen Fig. 1. einen Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 1.
Mit 1 ist ein stufenförmig ausgebildeter Zylinder bezeichnet, an den sich im unteren Teil das
Kurbelgehäuse 2 ansehliesst. Eine Öffnung des Kurbelgehäuses 2 besitzt ein Saugventil 3 und eine zweite, gewöhnlich durch ein Druckventil, 20 geschlossene Öffnung führt zu einer Rohrleitung 6, die mit einer
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ungefähr in der Mitte des schmalen Teiles des Stufenzylinders vorgesehenen Öffnung 5 in diesen Zylinder mündet. Gegenüber der Öffnung 5 ist in dem Stufenzylinder eine Öffnung 7 mit anschliessendem Auspuffrohr 21 vorgesehen.
In dem schmalen Teil des Zylinders 1 ist ein Zylinder 8 geführt, der an seinem oberen Ende einen in dem breiten Teil des Zylinders 1 geführten Flansch 8a besitzt. In dem Zylinder 8 gleitet wieder der Arbeitskolben 9. In dem Zylinder 8 sind ferner zwei gegenüberliegende Bohrungen 11, 12 vorgesehen, die bei entsprechender Stellung des Zylinders 8 mit den Öffnungen 5, 7 des Zylinders 1 zur Deckung kommen. Auf der Aussenseite des Zylinders 8 greifen zwei Pleuelstangen 14 an, deren andere Enden an der Kurbelscheibe 15 angelenkt sind. Die Zapfen, mit denen die Pleuelstangen 14 an den Zylinder 8
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ausserhalb des geschlossenen Kurbelgehäuses, jedoch leicht zugängig und gekapselt.
Die Pleuelstange 13 des Kolbens 9 ist an'der Kurbelscheibe 15 so angelenkt, dass ihr Kurbelzapfen mit dem Kurbelzapfen der Pleuelstangen 14 annähernd in derselben radialen Ebene liegt, wobei jedoch der Kolben 9 ungefähr den dreifachen Hub wie der Zylinder 8 besitzt.
An dem ZyHnderdeckel J sitzt auf der Unterseite durch Rippen 22 mit ihm verbunden, ein feststehender Rohransatz 23, der von oben in die innere Bohrung des Zylinders 8 hineinragt und an seinem unteren Ende mit Kolbendichtungsringen versehen ist. Der Rohransatz 23 ist topfartig gestaltet und besitzt in dem oben, unterhalb der Durchlasskanäle gelegenen Boden eine für gewöhnlich durch ein Ventil 24 geschlossene Öffnung. Das Ventil 24 durchdringt den Zylinderdeckel la mit seinem Ventil-
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aufgehängten Hebel 27 von einer Nockenscheibe 28 aus gesteuert.
Im Zylinderdeckel ist die Frischgaszuleitung 29 angeordnet, deren Verbindungskanal zu dem Raum oberhalb des Ventils 24 durch einen Drehsehieber 30 gesteuert wird. Der Drehschieber 30 hat gleiche Übersetzung wie die Nockenwelle und wird durch eine Königswelle von der Knrbelwelle aus angetrieben. Die Steuerung wird, wie üblich, durch eine Schutzhaube 31 abgedeckt.
Der Baum des Zylinders 1, in dem sich der Flansch a bewegt, ist nach unten abgeschlossen bis auf zwei Öffnungen 32,33, von denen die erstere durch ein Saugventil und die letztere durch ein Druckventil abgeschlossen ist. Von der Öffnung 33 geht ein Rohr 34 ab, das sich mit dem früher erwähnten Rohr 6 in der Höhe der Zylinderöffnung 5 vereinigt. An dieser Vereinigungsstelle ist ein Drosselorgan 36 vorgesehen, durch dessen Steuersegment das Rohr 34 oder das Rohr 6 oder die Öffnung 5 verdeckt werden kann.
Die Zündkerze 17 ist in einer Gewindebohrung des feststehenden Rohransatzes 23 angebracht.
Um genügend Platz für das Ventil 24 und die Zündkerze 27 im feststehenden Rohransatz 23 zu erhalten, liegen beide etwas ausserhalb der Mitte desselben (vgl. Schnitt A-B durch den Rohransatz).
Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende :
Angenommen, die beiden Kolben 8 und 9 stünden in der höchsten Stellung. Beim Herabgehen der Kolben wird durch den Drehschieber 30 die Frischgasleitung 29 geöffnet, so dass der Kolben 8a beim Abwärtsgang frisches Gas ansaugt. Infolge der verschiedenen Hubhöhe der beiden Kolben verschieben sich beide bei der Drehung der Kurbelscheibe 15 gegeneinander, wobei sich die Kolben jedoch immer nur, mindestens aber zum grössten Teil, in der gleichen Richtung bewegen. Beim Abwärtsgang beider Kolben findet sowohl im Kurbelgehäuse, als auch unterhalb des Kolbens 8a eine Verdichtung der Luft statt, die in die Leitungen 6 und 34 eintritt.
Kurz vor Beendigung des Niedergangs beider Kolben kommen die Öffnungen 11 und 12 des Zylinderteils 8 mit den Öffnungen 5 und 7 des Zylinders 1 zur Deckung. Sowie der Kolben 9 bei seiner Relativbewegung zum Kolben 8 die von ihm gesteuerten Öffnungen 11 und 12 freigibt, dringt die in den Rohren 34 und 6 befindliche Druckluft durch die Öffnung 11 in das Zylinderinnere, das durch die innere Bohrung des Zylinders 8, den Koben 9 und den feststehenden Rohransatz 23 begrenzt wird. Etwa in diesem Raume von früheren Arbeitsgängen vorhandene Abgase werden dabei durch die Öffnung 12 in das Auspuffrohr 21 vertrieben. Die eintretende Luft kann in bekannter Weise durch eine auf dem Kolben 9 sitzende Ablenkplatte 9a so geleitet werden, dass eine gründliehe Spülung stattfindet.
Infolge des reichlichen Luftvorrates in den Rohren 6 und 34, der dem doppelten Zylinderinhalt entspricht, findet aber nicht nur eine Spülung statt. sondern der Raum zwischen dem Kolben 9 und dem Rohransatz 23 wird auch vollständig mit frischer Luft gefüllt. Beim Wiederaufwärtsgehen der beiden Kolben verschliesst der Kolben 9 nach kurzem Weg zunächst die Öffnungen 11, 12 und hält im Zylinderinnern eine dem Zweitaktverfahren entsprechende normale Ladung Luft zurück.
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abgeschlossen. Das eingesaugte Frischgas wird beim Hochgehen des Kolbens 8a verdichtet und nachdem das Ventil 24 geöffnet ist, in den Raum zwischen Rohransatz 23 und Arbeitskolben 9, also in das Zylinder-
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überschneidet, so dass jeglicher Brennstoffverlust unmöglich ist.
Der Inhalt der Frischgaspumpe ist so bemessen, dass das Zylinderinnere ausser der breits vorhandenen Luftladung noch eine volle, dem ungekürzten Zylinderinhalt entsprechende Ladung Frischgas erhält. Gegen Ende der Aufwärtsbewegung
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sionsdruck wirkt in vollem Umfange auf den Arbeitskolben 9. Hierauf wiederholt sich das Spiel in der vorher beschriebenen Weise. Es ist ohne weiteres verständlich, dass die Leitung dieser Maschine noch grösser ist als jene der Maschine nach dem Stammpatent, da die Leistung des Arbeitskolbens nicht durch eine Gegenwirkung'auf den äusseren Kolben teilweise verringert wird und zur Spülung und Füllung des Explosionsraumes ein reichlicher Luftüberschuss zur Verfügung steht.
Die Arbeitsweise dieser Zweitaktmaschine steht auch wärmetheoretisch über jener einer Viertaktmaschine, denn abgesehen von der etwa doppelten Überladungsmoglichkeit gegenüber normalen Zweitaktern, besitzt die Maschine gleich Viertaktern nicht den geringsten Brennstoff verlust ; darüber hinaus aber liegt zwischen jeder Verbrennung eine Spülung mit doppeltem Volumen Luft im Verhältnis zum Zylinderinhalt, wodurch, abgesehen von der höheren Verdichtung im Überladungsbetrieb, allein durch diese Spülung die thermischen Eigenschaften der Ladung wesentlich verbessert werden, wogegen bei den gewöhnlichen Viertaktern bekannterweise eine Luftspülung vollkommen fehlt.
Wie bei der Maschine nach dem Stammpatent kann auch bei der vorliegenden Maschine die Aufladung abgestellt werden, wenn das Drosselorgan 35 so gestellt wird, dass es die Öffnung 5 für den Lufteintritt versperrt. Die Maschine arbeitet dann wie in der Stammpatentsehrift beschrieben als Normalmaschine. Das Drosselorgan 36 wird vorteilhaft mit den beiden Ansaugventilen 32 und 3 so gekuppelt, dass beim Abschliessen des Luft eintritt es 5 die genannten Luftansaugventile offen gehalten werden.
Auch bei Normalbetrieb (ohne Aufladung) leistet die Maschine mehr als eine gewöhnliche Zweitaktmaschine und erreicht die doppelte Leistung einer Viertaktmaschine gleicher Zylinderzahl und gleichen Inhaltes, da die Maschine eine dem vollen Zylinderinhalt entsprechende, durch keinerlei Verluste gekürzt Frischgasladung erhält, entsprechend dem Zweitaktverfahren aber bei jeder Umdrehung eine Verbrennung ergibt.
Durch teilweises Abschliessen der Luftleitung 34, 6 und 5 mittels des Drosselorganes 35 kann die Spülluft-und Lademenge innerhalb weiter Grenzen geändert werden. Werden mehrere Zylinder zu einem Block vereinigt, so bereitet häufig die Abdichtung der einzelnen Kurbelgehäuse gegeneinander Schwierigkeiten. In diesem Falle verzichtet man vorteilhaft darauf, das Kurbelgehäuse als Spülluftpumpe zu verwenden, sondern lässt es offen und verwendet nur die durch den Kolben à geförderte Luft, deren Inhalt noch den einer normalen Zweitakterfüllung übersteigt, so dass auch in diesem Falle im Verhältnis zur Arbeitsweise ohne Aufladung noch mit Luftüberschuss gearbeitet wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zweitaktbrennkraftmaschine, die wahlweise mit oder ohne Aufladung betrieben werden kann, nach Patent Nr. 112005, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des äusseren Kolbens (8) zum Zwecke einer Entlastung von dem auf ihm ruhenden Arbeitsgegendruck mit einer Aussparung versehen ist, in die ein auf der Innenseite des feststehenden Zylinderdeckels angebrachter, dem Durchmesser dieser Aussparung entsprechender Rohransatz (23) hineinragt.