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Zweitaktbrennkraftmaschine.
Die Erfindung bezieht sich auf im Zweitakt arbeitende Brennkraftmaschinen, bei denen der oder die hohlen Arbeitskolben mit einem in einem Zylinderrohransatz geführten Verlängerungsrohr versehen sind. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die in dem Zylinderrohransatz geführte Verlängerung des hohlen Arbeitskolbens den Lufteintritt derart steuert, dass der hohle Arbeitskolben und der Zylinderraum von zwei getrennten Luftströmen durchströmt werden. Dadurch wird erreicht, dass einerseits der Zylinder mit frischer Verhrennungsluft gefüllt und gut ausgespült wird. während anderseits gleichzeitig eine gute Kühlung sowohl des Zylinderraumes als auch des hohlen Arbeitskolbens samt Kolbenverlängerung und Kolbenboden mit frischer Luft erfolgt.
Während der Auspuffperiode kann der Kühlluftstrom durch den Kolben unterbrochen werden, so dass während dieser Periode möglichst sämtliche Luft in den Zylinderraum eintritt.
Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigen : Fig. 1 eine sechszylindrige Maschine mit je zwei einander gegenüberliegenden Zylindern in Draufsicht zum Teil im Schnitt : Fig. 2 eine Endansicht der Maschine zum Teil im Schnitt ; Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Zylinderpaar zum Teil in Ansieht ; Fig. 4 eine etwas ab-
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Linie XXXT'b-XXIFb der Fig. 16 geschnitten ist ; Fig. 22 die Luftaustrittsöffnungen im Solbenf ortsatz in Draufsicht ; Fig. 33 eine Einzeldarstellung des Luftübertrittskanals im Kolben md der Luftaustrittsöffnung im Zylinder in Draufsicht.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1-3 der Zeichnung ist die Maschine mit drei einander gegenüberliegenden Zylinderpaaren 1, 2 versehen, deren Arbeitskolben 3,4 mit je ziner Kurbelschleife 5 verbunden sind. von denen jede auf eine gegenüber der andern um 120 versetzte Kurbel 6 der Kurbelwelle 7 arbeitet.
Der Eintritt des Brennstoffgases in den Zylinder geschieht durch eine oder mehrere Öffengen 8 der Zylinderwand, die auf etwa ein Drittel des Verdichtungshubes des Kolbens liegen. Die Zufuhr des Gases erfolgt durch den Kanal 9 eines Drehschiebers 10, der an jeder Maschinen- ; eite über alle drei Zylinder 1 bzw. 2 reicht und durch einen Zuführungsstutzen 11 sowie Ein ringförmigen Kanal J3 gespeist wird (Fig. 2). Der Gaseintritt in den Zylinder wird durch
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den Drehschieber 10 gesteuert. der mit Gasaustrittsöfthungen j ! 3 und mit zwei Gaseintritts- öffnungen 14 versehen ist.
Das Brenngas verteilt sich nach beiden Seiten in den Kanal 9 und tritt in die Zylinder 1 bzw., 2 ein, sobald die Gasaustrittsöffnungen 13 den Gaseintritts- öffnungen 8 in der Zylinderwand gegenüberliegen und der Arbeitskolben 3 bzw. 4 die Gas- eintrittsi5ffnung 8 der Zylinderwand freigegeben hat. Der Drehschieber 10 wird yon der Kurbel- welle 7 aus durch ein auf ihr sitzendes Schraubenrad 15 gesteuert (Fig. 2). das in ein
Schraubenrad 15a (Fig. 1) eingreift, das auf einer senkrecht zu der Kurbelwelle angeordneten Welle 16 befestigt und mit dieser axial verschiebbar ist (Fig. l). Die Enden der Welle 16 sind durch Keil und Nut in je einem Kegelrad 17 axial verschiebbar und mit diesem ver- bunden. Das Kegelrad 17 steht mit einem zweiten Kegelrad 18 in Eingriff. das den Dreh- schieber 10 antreibt.
Das Übersetzungsverhältnis zwischen Drehschieber 10 und Kurbel\velle 7 ist l : l. und es sind die Gasauslassöffnungen 13 des Drehschiebers 12 ebenso wie die Kurbeln 6 um 1200 gegeneinander versetzt. Das Übersetzungsverhältnis kann beliebig sein. wobei die Anzahl der Gasauslassöfthungen für jeden Zylinder im umgekehrten Verhältnis zur Übersetzung steht.
Um den Drehschieber 10 samt Gasaustrittsöffnungen 13 verstellen und damit den Gaseinlass verändern zu können, wird die Steuerantriebswelle 16 axial verschoben, wodurch in- folge der dadurch veranlassten Drehung des auf ihr festsitzenden Schraubenrades 15 /gegen- über dem auf der Kurbelwelle 7 sitzenden Schraubenrad 15 eine Verdrehung der Welle 16 und somit auch des Drehschiebers 10 eintritt. Die Verschiebung der Steuerantriebswelle ss kann z. B. durch einen an den Stiften 19 angreifenden. nicht gezeichneten Hebel erfolgen.
Die Stifte 19 sind an einer auf der Steuerantriebswelle 16 lose sitzenden Hülse 20 befestigt und in einem Schlitz, 21 des die Steuerwelle 16 nebst Schraubenrad 15a umschliessenden Gehäuses 22 verschiebbar (Fig. 1). Es ist also kein besonderes Aggregat zur Verstellung der Drehschieber vorhanden, sondern es wird lediglich durch die axiale Verschiebung eines der vorhandenen Schraubenräder die Verstellung der Drehsehieber erreicht.
Ferner wird mit den- selben Mitteln die Drehrichtung der Maschine umgekehrt durch Verdrehen des Drehschiebers aus seiner jeweiligen Stellung um 180 . Die Regelung der Maschine von Null his ill einem Höchstmass, die durch Verstellen des Schiebers in der Drehrichtung erfolgt. ist äusserst genau trotz der angewandten robusten Mittel gegenüber den empfindlichen Teilen der üblichen Vergaser. Um bei etwaigem Undichtwerden des Drehschiebers 10 zu vermeiden, dass Gase an der Dichtfläche des Schiebers ins Freie gelangen, ist der Schieber an seinen Enden mit Flanschen 77.78 versehen, von denen der eine 77 fest und der andere 78 gegen den Schieber 10 beweglich einstellbar ist (Fig. 1).
Der Gaseintritt durch die Zylinderwandöffnungen 8 in den Zylinder 1 bzw. 2 wird ausser durch die Drehschieber 10 noch durch den Arbeitskolben 3 bzw. 4 gesteuert. Der Austritt der verbrannten Gase aus den Zylindern erfolgt durch Schlitze 23 mit anschliessenden Kanälen 24, die über den Umfang des Zylinders verteilt sind und von denen die eine Hälfte in ein unteres und die andere Hälfte in ein oberes Gasauspuffrohr 25 mündet (Fig. : 2 und 3).
Die Kanäle 24 sind schaufelartig so gekrümmt, dass die Gase mit geringstem Widerstand unmittelbar in die Auspuffrohre 25 gelangen, die sich in ein gemeinsames Auspuffrohr vereinigen können.
Die Verbrennungs- und Spül- bzw. Kühlluft wird zweckmässig unter geringem Überdruck durch am Ende jedes Zylinders an diesen angeschlossene Rohre 26 in die Zylinder eingeführt.
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Ventilator 29, vorzugsweise mit einem einstufigen, auf der Maschinenwelle 7 sitzenden Hochdruckventilator verbunden, der die Luft, die durch eine Drosselklappe od. dgl. regelbar sein kann. den einzelnen Zylindern zuführt.
An den Zylinderenden befinden sich Rohransätze 30, in denen am hohlen Arbeitskolben vorgesehene rohrförmige Kolbenverlängerungen 31 gleiten. Zwei in einer Achse einander gegen- überliegende Arbeitskolben 3. 4 mit ihren Verlängerungen 31 sind durch eine Kurbelschleife 5. deren Lauffläche 32 aus Stahlblech od. dgl. besteht, zu einem zweckmässig aus Leichtmetall bestehenden Körper vereinigt. Zur Führung der Kurbelschleife 5 gegen Drehung sind an der Innenseite des Kurbelgehäuses 35 noch Längsrippen 48 (Fig. 3) angebracht. Die in dem Rohransatz 35 gleitenden Kolbenrohre 31 bewirken den Eintritt der Verbrennungs- und Spül- bzw.
Kühlluft in die Zylinder.
Die durch den Ventilator 29 zugeführte Luft dient gleichzeitig zur Innenkühlung der hohlen Arbeitskolben 3,4 und der in den Zylinderrohransätzen 30 auf einem Teil ihres Weges geführten, am Ende offenen Kolbenrohre 31 (Fig. 3). Die bei 26 eintretende Luft durchströmt den Innenhohlraum der Kolbenrohre 31 und Kolben 3, 4 und gelangt in die in der Kurbelschleife 5 befindlichen Kanäle 33,34. Die Kanalrohre 34 sind über je ein im Kurbelgehäuse 36 befestigtes Rohr 35 teleskopartig verschiebbar, durch das die Kühlluft bei 37 ins Freie gelangt. Der Luftabführungsweg ist dadurch von dem im Kurbelgehäuse 36
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befindlichen Öl vollständig getrennt.
Während der AnspuRperiode (Fig. 3 rechts) tritt die Luft durch das Rohr 26 und durch den Zylinderfortsatz 30 in das Innere des Zylinders 1 bzw. 2 ein. spÜlt und kühlt diesen infolge des kräftigen Luftstromes vollständig aus, so dass sämtliche rück-ständigen Gase usw. aus dem Zylinder ausgeblasen werden und der Zylinder mit reiner Verbrennungsluft gefüllt wird. Bei Beginn des Lufteintritte in die Zylinder wird die Lnftahfuhr aus dem Kolbeninnern abgesperrt, so dass möglichst alle hei 26 zugeführte Luft den Zylinder durchströmt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 der Zeidmung sind die Kolbenrohre 31 mit Rippen 44 versehen. die in der Endstellung der Verdichtungsperiode in Luftzuführungs- kanäle 45 mit Spielraum eingreifen. Es entsteht dadurch ein ringförmiger Verbrennungs- raum 46. Der Explosions-und Verdiehtungsdruck wirkt sowold auf den Kolhenhoden als auch infolge des Spielraumes der Rippen 44 in den Kanälen 45 auf die Rippen 44. Durch den Eintritt der Rippen in die Kanäle 45 erfolgt eine gute Durchwirbelung des Gemisches. Die Zündung erfolgt in der üblichen Weise durch eine oder mehrere Zündkerzen 47 (Fig. 5). Die sonstige Bauart der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 der Zeichnung ist ähnlich der nach den Fig. 1-3.
Die Kolbenringe 49 der rohrförmigen Kolbenverlängeruugen M werden von deren Ende her aufgeschoben und durch sie mit einem Ringansatz 50 übergreifende Zwischenringe 51 am Herausspringen gehindert (Fig. 9). Die Kolbenringe 49 sind zu diesem Zwecke an einem Ende entsprechend abgesetzt. Nachdem sämtliche Kolbenringe aufgeschoben sind, werden sie durch eine vom Ende her auf den Kolben aufschraubbare Muffe 52 in ihrer Lage gehalten. Die Kolbenringe und die Muffe 52 sowie der Zylinderboden sind zur besseren Einführung der Ringe in den Rohransatz 30 mit einem Konus 55. 54 versehen. Auch kann die Einführungs- stelle, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, mit einer besonderen Stahlbüchse 55 versehen sein, um der Abnutzung Rechnung zu tragen.
Diese Kolbenringausführung ist besonders für die Aus-
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Zwecks einfacher Montage, z. B. zur Vermeidung der üblichen Spannvorrichtungen zum Einführen der Kolbenringe, ist der Aufbau der Arbeitskolben 3,4 derselbe wie der der Kolbenrohre 31, nur sind hier die Kolbenringe ohne Konus auf ihrer ganzen Breite zylindrisch. Die
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metall, aus Stahl od. dgl. bestehen.
Die Fig. 1015 stellen die verschiedenen Arbeitsphasen der Maschine für einen Zylinder mit grösster Gasfüllung dar. In Fig. 13 befindet sich der Kolben 3 in der Verdichtungsend- stellung, in der das im Verbrennungsraum 76 verdichtete Brennstoffluftgemisch entzündet wird, wodurch die Explosion stattfindet. Durch die Explosion gelangt der Kolben 3 in die in Fig. 11 gezeichnete Stellung, in welcher der Auspuff der verbrannten Gase durch die Öffnungen 23 beginnt. Bei den Stellungen nach den Fig. 10 und 11 erfolgt die innere Kolben-
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zeigt die Auspuffstellung. in der die Gase im Zylinder 1 entspannt sind.
Gleichzeitig beginnt in dieser Stellung auch die innere Zylinderkühlung und das Ausspülen des Zylinders, da jetzt das Kolbenrohr 81 aus seinem Führungskanal im Zylinderfortsatz 30 heraustritt und die Verbindung des Luftzuführungskanals 26 mit dem Innern des Zylinders 1 herstellt. Der Austritt der Kühlluft aus dem Innern des Kolbens 8 durch den Kanal 38 befindet sich kurz vor der völligen Absperrung, nachdem sich die obere Öffnung des in den Rohrkanal 84 mündenden Kanals 33 fast vollständig vor das feststehende Austrittsrohr 85 für die Ableitung der Kühlluft geschoben hat.
In Fig. 13 ist der Auspuff 23 für die verbrannten Gase vollständig geöffnet, die von der durch das Rohr 26 zugeführten Luft bei dieser grössten ÖShung der AuspuiföH'nungen 5 vollständig ausgetrieben werden. Der Zylinder 1 wird gleichzeitig durch die Luft auf seiner ganzen Länge ausgekühlt. Der Austritt der Kühlluft aus dem hohlen Kolben 3 durch den Kanal 35 ist in dieser Stellung vollständig abgesperrt, so dass sämtliche Luft durch den Zylinderinnenraum durchströmen muss.
Der Arbeitskolben 8 beginnt nun seine Rüekbewegung und gelangt zunächst in die in Fig. 14 gezeichnete Stellung, in der die Auspuffi5ffnungen 28 durch den Kolben abgeschlossen
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durch die Öffnung 8 in den Zylinder 1 und die Verdichtung der in dem Zylinder befindlichen Luft. Ferner wird gleichzeitig durch die Rückkehr des Kolbens 3 der Kühllutftaustritt durch den Kanal 55 geöffnet.
In der nächsten Stellung des Arbeitskolbens 8 gemäss Fig. 15 ist die Brennstoffgasein-
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wiederholen, sich dann in der beschriebenen Weise.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 16-23 arbeitet der in dem Zylinder 1 be- wegliche Arbeitskolben 3 z. B. mittels Pleuelstangen 85, die bei 8ss an den Arbeitskolben 3 angelenkt sind, auf die Kurbel 6 der in dem Kurbelgehäuse 36 liegenden Kurbelwelle 7. Die Zylinder und Arbeitskolben können auch hier in beliebiger Anzahl ein- oder beiderseitig der Kurbelwelle angeordnet werden. Der Arbeitskolben, der zweckmässig aus Leichtmetall besteht. ist hohl und im Innern mit einer z.
B. aus Blech, vorzugsweise aus Leichtmetall. gepressten Haube 87 versehen, die den Kolheninnenraum luft- und öldicht gegen das Kurbelgehäuse 36
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Verbrennungsluft während der Auspuffperiode in den Zylinderraum eintritt. diesen spült und mit frischer Verbrennungsluft versorgt. Die Hülse 9 ist noch mit einem Rippeneinsatx.' (Fig. 20) versehen, dessen radiale Rippen nach dem offenen Ende zu zugeschärft sind, damit sie die Luft leicht durchschneiden. Durch die Rippen 9. 3 und durch den zentralen am Ende gleichfalls zugespitzten Teil 93 wird die mechanische Festigkeit der Hüise 9f erhöht und eine besonders günstige Luftführung erreicht.
In der Zeichnung besteht der Rippeneinsatz 92, 93 mit der Hülse aus einem Stück. Der Boden des zentralen Teiles 9. 3 ist mit Öffnungen 94 siebartig durchlocht, durch welche die Kühlluft in den Innenraum des hohlen Kolbens strömen kann. Beim Eintritt der Luft durch die Öffnungen 91 in den Zylinderraum wird zweckmässig die Luftabfuhr aus dem Kolbeninnern dadurch abgesperrt, dass die Kolbenschlitze 96 mit den Luftaustrittsöffnungen 89 ausser Deckung treten, so dass nunmehr möglichst alle Luft den Zylinder- raum durchströmt.
Es können auch natürlich im Zylinder lange und im Kolben kurze Schlitze oder in beiden Teilen gleich lange Schlitze angebracht sein. Ebenso kann die Luft auch dauernd durch den Kolben ohne Absperrung hindurchgeführt werden.
Der vergaste Brennstoff wird ebenso wie bei der Ausführung nach den Fig. 1-3 dem
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schiebers 10. der mit Gasaustrittsöffnungen 18 versehen ist, gespeist wird. Die Abführung der Auspuffgase aus dem Zylinderraum erfolgt durch die Öffnungen. 83 und an diese anschliessende. sehaufelartig gekrümmte Kanäle, M in die zu beiden. Seiten des Arbeitszylinders parallel ange-
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