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Zweitaktdieselmaschine.
Die Erfindung betrifft eine Zweitaktdieselmaschine mit Ventilen, Schlitzen od. dgl. zum Einsaugen oder Einblasen von Frisch- oder Spülluft und Ventilen, Schlitzen od. dgl. zum Austritt der Verbrennungsgase und hat den Zweck, in einfacher Weise eine Druckerhöhung im Zylinder während des letzten Teiles der Zeit, in der die Ein-und Auslässe gleichzeitig offen sind, zu erzielen.
Bei Zweitaktmaschinen ist es bekannt, in der Auspuffleitung angebrachte Ventile, Klappen, Schieber od. dgl. zu verwenden, um die Leistung der Maschine durch Einengung des Auspuffes zu vergrössern, indem es sich herausgestellt hat, dass eine solche während des letzten Teiles der Spulperiode vorgenommene Einengung der Auspuffleitung bewirkt, dass der Druck im Zylinder steigt. Da der Zylinder zum betreffenden Zeitpunkte im wesentlichen mit Spülluft gefüllt ist, erzielt man hiedureh, dass die Verdichtung mit einem Druck anfängt, der höher als der Atmosphärendruck liegt, so dass am Anfange der Verdichtung eine grössere Luftmenge im Zylinder eingeschlossen ist, als dies normal der Fall sein würde, d. h. wenn der Druck nur dem Atmosphärendruck gleich oder noch geringer wäre.
Mit der grösseren Luftmenge kann im Zylinder eine grössere Brennstoffmenge verbrannt werden, so dass die auf den Kolbenhub entfallende Leistung vergrössert wird. Die verschiedenen bekannten Vorrichtungen zur Einengung der Auspuffleitung durch gesteuerte oder selbsttätige Ventile, die vom Regler der Maschine oder auf andere Weise gesteuert werden haben indessen den Nachteil, dass sie in der Regel sehr verwickelt sind, was bewirkt, dass sie teuer werden und dass gleichzeitig ihre Betriebssicherheit nicht vollkommen ist.
Auch ist ihre Wirkung nicht vollständig befriedigend, was dem Umstand zuzuschreiben ist, dass der Widerstand gegen den Auspuff sich erst eine Strecke ausser des Zylinders befindet, weil die betreffenden Vorrichtungen ausserhalb desselben in der Auspuffleitung angebracht sind.
Die genannten Übelstände werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass der Durchstrom- quersehnitt der in der Zylinderwand oder dem Zylinderdeckel befindlichen Öffnung oder Öffnungen für den Austritt der Verbrennungsgase wesentlich kleiner als der Durchströmquerschnitt der in der Zylinderwand oder dem Zylinderdeckel befindlichen Öffnung oder Öffnungen für den Eintritt von Frischoder Spülluft ist, so dass ohne Anwendung besonderer Drosselorgane, wie z. B. zeitweise beeinflusster oder einstellbarer Drosselventile od. dgl. während des letzten Teiles der Zeit, in der die Ein-und Auslässe des Zylinders gleichzeitig offen sind, eine Druckerhöhung im Zylinder erzielt wird.
Der Auspuff wird vorteilhaft so früh geöffnet, dass der Enddruck des Ausdehnungshubes trotz des durch den verringerten Auspuffquersehnitt vergrösserten Widerstandes gegen den Auspuff dennoch dem Atmosphärendruck hinlänglich genähert werden kann.
Bei Zweitaktmaschinen mit im Zylinderdeckel angeordneter Auspufföffnung bzw. -öffnungen, z. B. von einem Kegelventil oder Steuerkolben, Schieber od. dgl. gesteuert, wird der Auspuff vorteilhaft um so viel früher als die Einblaseöffnungen geöffnet, dass die Abgase Zeit haben, sich in die Auspuffleitung hinaus auszudehnen, ehe das Spülen anfängt, so dass der Druck im Zylinder beim Anfang der Spülung ebenso niedrig oder etwas niedriger als der Spüldruck ist. Die zu diesem Zeitpunkte im Zylinder eingeschlossene Luftmenge hat wegen ihrer hohen Temperatur ein geringes spezifisches Gewicht und erfordert deswegen keinen grossen Durchströmquerschnitt, um ausgestossen zu werden.
Wenn die kalte
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Spülluft in den Zylinder strömt, treibt sie die heissen Abgase vor sich her und durch die Auspufföffnung hinaus, was unter einem verhältnismässig geringen Druckgefälle im Zylinder geschieht ; zufolge der niedrigen Temperatur und dem daraus folgenden grösseren spezifischen Gewicht der Spülluft ist diese gehindert, nach den Abgasen abzuströmen, da die Auspufföffnung wegen ihrer geringen Grösse den nötigen Widerstand leistet. Diese Tatsache bewirkt also, dass der Verlust an Spülluft, die unmittelbar durch den Zylinder in die Auspuffleitung strömt, verringert wird, sodass ein geringerer Spülluftverbraueh bzw.-bei Verwendung desselben Gebläses-ein vergrösserter Überdruck der Ladung erzielt wird.
Bei der erwähnten Art von Zweitaktmaschinen kann z. B. im Zylinderdeckel eine einzige, ventil- gesteuerte Auspufföffnung oder es können zwei oder mehr solche vorhanden sein, wenn dies wegen einer symmetrischen Konstruktion des Zylinderdeckels und einer zentralen Anbringung des Brennstoffventils als zweckmässig angesehen wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. 1 ein Arbeitsdiagramm,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Zylinder gemäss einer Ausführungsform einer einfachwirkenden
Zweitaktmaschine und Fig. 3 einen Querschnitt durch den Deckel eines Zylinders gemäss einer andern
Ausführungsform.
Das in Fig. 1 dargestellte Diagramm bildet die Spitze eines Indikatordiagrammes für eine Zwei- taktmaschine in grossem Massstabe. Die Ordinaten geben die Zylinderdrücke für die durch die Abszissen angedeuteten Kolbenlagen an. Die Linie a-a ist die Abszissenachse (Nullinie), die Linie b-b die
Atmosphärenlinie.
Der untere Teil der Expansionslinie ist mit 1-2 bezeichnet, indem der Punkt 2 die Kolbenlage angibt, in der das Auspuffventil geöffnet wird. Die Linie 2-3 zeigt das Druckgefälle im Zylinder während der Ausströmung der Abgase durch das Ausströmventil. Der Punkt 3 entspricht der Lage des Kolbens, wo dieser die Einblaseöffnungen abdeckt, so dass während des folgenden, durch die Linien 3-4-5-6 angegebenen Zeitraumes frische Luft in den Zylinder strömt. Während des ersten Teiles 3-4-5 dieses
Zeitraumes hält der Zylinderdruck sich einigermassen konstant, u. zw. ein wenig niedriger als der Spoil- druck, indem gleichzeitig mit der Einströmung der Spülluft ständig eine Ausströmung von Abgasen durch die Auspufföffnung stattfindet.
Es erfolgt also während des ganzen Zeitraumes 2-3-4-5 ein ständiges Ausströmen von Abgasen, indem während des ersten Teiles 2-3 eine Ausdehnung mit ent- sprechendem Druckgefälle im Zylinder stattfindet, während eine Spülung während des letzten Teiles 3-4-5 vor sich geht, indem die einströmende frische Luft die heissen und leichten Abgase vor sich in die Auspuffleitung hinaustreibt. Im Punkte 5 ist die Spülung so weit fortgeschritten, dass die einströmende frische Luft, die in ihrem vorderen. Teil mit Abgasen etwas gemischt ist, die Auspuff- öffnung erreicht.
Zufolge der niedrigen Temperatur der Spülluft und des daraus folgenden grösseren spezi- fischen Gewichtes übt die Auspufföffnung mit ihrem wesentlich kleineren Durchströmquerschnitt als jenem für den Lufteintritt eine bremsende Wirkung auf die Spülluft aus, was sich im Diagramm im nach- folgenden Zeitraum 5-6 durch eine Drucksteigerung kenntlich macht. Die genannte bremsende Wirkung hat eine Trennung zwischen den Abgasen und der Spülluft zufolge. Der Punkt 6 gibt den Augenblick an, wo die Auspufföffnung geschlossen wird, während der Punkt 7 den kurz darauffolgenden Zeitpunkt angibt, wo der Kolben die Einsaugeöffnungen verdeckt und die Verdichtung beginnt. Der Verdichtunghub beginnt also mit einem Druck, der dem Spüldruck sehr nahe kommt. Die Linie 1-8 ist der erste
Teil der Verdichtungslinie.
In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform einer Zweitaktmasehine ist der Zylinder mit 21 bezeichnet, der Kolben mit 22 und die Pleuelstange mit 2. 3. Die Spülluft tritt durch die vom Kolben gesteuerten Spülluftschlitze 24 ein und die Abgase verlassen den Zylinder durch den Auspuffkanal 18, der zum Stutzen 19 führt, an den die Auspuffleitung angeschlossen ist. Der Kanal 18 wird vom Auspuff- ventil 11 gesteuert, das von der Feder 14 belastet und übrigens durch eine geeignete, nicht dargestellte Steuerung betätigt wird.
Während der Wanderung des Kolbens nach unten gegen die untere Totlage wird das
Ventil 11 geöffnet (Punkt 2 in Fig. 1) ; hierauf erreicht der Kolben die Lage, wo er die Spülluftöffnungen 24 öffnet (Punkte), so dass der Druck im Zylinder zu diesem Zeitpunkte niedriger als der Spüldruck ist, was I bewirkt, dass die Spülluft einströmt und die Restmenge der Abgase durch den Kanal 18 austreibt. Da die
Steuerung des Ventils 11 von der Wanderung des Kolbens unabhängig ist, kann die Anordnung so getroffen werden, dass das Ventil 11 geschlossen wird (Punkt 6), ehe der Kolben beim Aufwärtsgang die Spülluft- öffnungen geschlossen hat (Punkt 7).
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Gesamtquerschnitt der Spül- luftöffnungen 24 wesentlich grösser als der Durchströmquerschnitt des Ventils 11. Der letzgenannte Querschnitt ist so klein, dass eine Bremsung der Ausströmung der Spülluft bewirkt und damit eine Druck- erhöhung in dem Zylinder erreicht werden kann (Strecke 5-6 in Fig. 1).
Gemäss Fig. 3 geschieht das Einströmen der Spülluft nicht wie nach Fig. 2 durch vom Arbeits- kolben gesteuerte Schlitze in der Zylinderwand, sondern durch zwei im Zylinderdeckel angeordnete
Einsaugeventile 10. Das Auspuffventil 11 hat im wesentlichen dieselbe Grösse wie eines der Einsaugventile, so dass der Auspuffquerschnitt nur halb so gross wie der gesamte Einsaugequerschnitt ist. Die angegebene Anordnung hat ausserdem den Vorteil, dass eine zentrale Anordnung des Brennstoffventils 12 ermöglicht wird, wobei die drei Ventile gleichmässig um die Zylinderachse verteilt sind.