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Zweitakt-Breimkraitmasehme.
Es ist bekannt, bei Viertakt-Brennkraftmaschinen, deren Einlassöffnungen von einem Rohrschieber gesteuert werden, den oberen Teil des Schiebers zwecks gasdichten Anliegens an der Zylinderwand schwach auszubilden.
Die Erfindung bezieht sich auf Zweitakt-Brennkraftmaschinen, deren Auslassöffnungen durch einen Rohrschieber und deren Einlassöffnungen im Rohrsehieber vom Kolben gesteuert werden. Die Steuerung der Auslassöffnungen in der Zylinderwand nahe dem Zylinderkopf geschieht durch die Rohrschieberkante. Die Einlassöffnungen sind im Rohrsehieber an einer solchen Stelle vorgesehen, dass sie vom Kolben gegen Ende seines Arbeitshubes freigegeben werden.
Die Erfindung zielt darauf ab, zwischen Rohrschieber und Zylinderwand, besonders am Ende des Verdichtungshubes sowie zu Beginn des Arbeitshubes, einen dichten Abschluss zu gewährleisten.
Im Sinne der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass das vom Spülkanalkranz abgewendete Ende der Zylinderbohrung oberhalb der Auslassöffnungen eine schwache Verjüngung von beispielsweise bis Vzsoo des Zylinderdurchmessers aufweist und dass der Endteil des Schiebers, der am Ende seines Aufwärtshubes über die Auslassöffnungen herausragt, in an sich bekannter Weise so schwach ausgebildet ist, dass unter Einfluss des Gasdruckes im Zylinder dieser Endteil bei seiner Abwärtsbewegung der Zylinderwandungen in ihrer-Erweiterung folgen kann. Die Ausbildung des Zylinderendes und diejenige des Schieberendes stellen zusammen die Erfindung dar.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung besteht das obere Ende des Rohrschiebers, das mit den Auslasskanälen zusammenwirkt, aus einem getrennt hergestellten, aber am Hauptteil des Rohrsehiebers befestigten Körper.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung beispielsweise für eine Brennkraftmasehine mit Verdichtungszündung und Einspritzung flüssigen Brennstoffes dargestellt, u. zw. in zwei ver- schiedenen Ausführungsbeispielen. Fig. 1 zeigt einen lotrechten Längsschnitt durch eine Ausführungform und Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Zylinderkopf und das obere Zylinderende einer weiteren Ausführungsform.
Nach Fig. 1 besitzt die Brennkraftmaschine ein Kurbelgehäuse A mit Kurbelwelle B und wassergekühltem Zylinder C, der z. B. aus einer Aluminiumlegierung besteht. Am oberen Ende des Zylinders 0 ist der Zylinderkopf D mit wassergekühlter Brennkammer D'angebracht, die einen kleineren Durchmesser als die Zylinderbohrung hat und eine Einspritzdüse D2 aufweist. In der Wandung des Zylinders C befindet sich nahe dem oberen Ende ein Satz von Austrittsöffnungen 01, diese stehen mit einem kranzförmig angeordneten Austrittskanal 02 in Verbindung, der an den Auslassstutzen C3 anschliesst. Im Zylinder ist in der Nähe des oberen Endes des Kurbelgehäuses ein ringförmig angeordneter Einlassoder Spülkanal C4 vorgesehen, dem die Spülluft unter Druck zugeführt wird.
Im Zylinder befindet sich ein Rohrschieber E, der beispielsweise aus Stahl besteht. In seiner Wandung ist ein Satz Öffnungen E2 für die Spülluft angebracht, die mit dem Einlasskranz C4 in Verbindung stehen. Das untere verstärkte Ende E3 des Rohrschiebers trägt einen Zapfen E4, der in einem Einsatzstück F im oberen Teil F1 der Kupplungsstange F2 gelagert ist. An diese Stange greift ein Lenker F3 an, dessen anderes Ende am Kurbelgehäuse A angelenkt ist, während das untere Ende der Stange F2 mit einem Bügelteil F4 ein Exzenter F5 der Kurbelwelle B umgreift. Dieses Getriebe erteilt dem Rohrschieber in bekannter Weise eine aus einer Drehschwingung und axialer Verschiebung zusammengesetzte Bewegung.
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Im Rohrschieber E geht der Arbeitskolben G auf und nieder, der durch die Kolbenstange auf die Kurbel ss der Kurbelwelle B wirkt.
Die Kurbel Bl und das Exzenter F5 sind annähernd in Phase. Daher wird das Ende der Auf- wärtsbewegung des Rohrschiebers nahezu mit dem Ende des Verdichtungshubes des Kolbens zusammen- fallen und ebenso das Ende der Abwärtsbewegung des Rohrschiebers mit dem Ende des Arbeitshubes des Kolbens.
Die Bohrung des oberen Endes des Rohrschiebers E, die gegen Ende von dessen Aufwärts- bewegung über den Auslasskanälen liegt, ist kegelig ausgedreht oder verjüngt, wie bei E5 angedeutet.
Auch das obere Ende der Zylinderbohrung ist in geringem Masse (das sich zeichnerisch nicht darstellen lässt) kegelig verjüngt, u. zw. derart, dass der Teil kleineren Durchmessers nach dem oberen Zylinder- ende zu liegt und die Verjüngung abwärts bis zu einem Punkt reicht, der in der Nähe der Oberkante der Austrittsöffnungen Cl liegt. Die Verjüngung ist dabei so, dass bei einem Zylinder von z. B. 140 mm
Bohrung die Bohrung am oberen Ende des Zylinders etwa 0. 05 mm kleiner ist als die Bohrung unterhalb der Auslasskanäle. Diese Verjüngung der Zylinderbohrung ist besonders vorteilhaft, wenn ein Zylinder aus Aluminiumlegierung oder einem ähnlichen Werkstoff hohen Ausdehnungsvermögens benutzt wird.
Die Dicke des Hauptteiles der Rohrsehieberwand und auch des oberen Teiles verringerten Durch- messers kann verschieden sein ; bei einer Brennkraftmaschine mit Verdiehtungszündung. wie dargestellt, und dem beispielsweise angeführten Innendurchmesser von 140 mm kann die Dicke des Rohrschieber- teiles, der beim oberen Hubende oberhalb der Auslassöffnungen liegt, oder wenigstens des oberen Rand- teiles dieses Teiles etwa 1% oder weniger des Rohrsehieberdurchmessers betragen, wenn dieser aus
Stahl besteht. Zufolge dieser Ausbildung des Endteiles des Schiebers und der Zylinderbohrung wird das obere Ende des Rohrschiebers unter dem Innendruck gegen Ende des Druckhubes und während des ersten Teiles des Arbeitshubes, also in der Periode des höchsten Druckes, einen dichten Abschluss zwischen Zylinderwandung und Rohrschieber bewirken.
Hat sich das Schieberende einmal gegen die Zylinderbohrung angelegt, kann sich also der Gasdruck nicht mehr bis in die Spalte zwischen Schieber und Zylinderwandung fortpflanzen, so bleibt auch bei der weiteren Bewegung des Schiebers während des Arbeitshubes das gasdichte Anliegen erhalten.
In der Zylinderwandung ist ein ringsum laufender Ölkanal C5 zwischen dem Spülluftringkanal C4 und den Auslassöffnungen Cl gebildet. Diesem Kanal wird Öl unter Druck von einer Bohrung C6 aus zugeführt.
Die Maschine arbeitet wie folgt : Wenn der Arbeitskolben G abwärtsgeht, so geht auch der Rohr- schieber B abwärts, jedoch langsamer, und seine Oberkante beginnt die Auslassöffnungen Cl freizu- geben, gerade bevor der Kolben G die Spülkanäle E2 im Rohrschieber zu überlaufen beginnt. Am Schluss des Verdichtungshubes und am Anfang des Arbeitshubes wird der Teil der Wandung des Rohrschiebers E, der dann unmittelbar über den Auslassöffnungen Cl liegt, vom Kolben abgedeckt.
Wenn also auch der Druck in der Arbeitskammer dann auf den Teil der Rohrschieberwandung wirkt, der über den Auslass- öffnungen liegt, und diesen Teil so ausweiten kann, dass der gasdichte Abschluss gegen den benachbarten
Teil der Zylinderwandung dadurch unterstützt wird, kann doch der Innendruck, wenn er sich auf seinem
Höchstwert oder in dessen Nähe befindet, nicht auf den Teil des Rohrschiebers, der unmittelbar über den Auslassöffnungen Cl liegt, einwirken und ihn in die Auslassöffnungen Cl hineindrücken.
Der gasdichte Passsitz zwischen Rohrschieberende und Zylinderwandung ist am grössten, wenn der Druck den höchsten Wert erreicht. Die Notwendigkeit, einen stopfenartigen Zylinderkopf vor- zusehen, der in den Zylinder hineinragt, wie das bisher allgemein üblich war, und mit im Kopf ange- ordneten Ringen zwischen Rohrschieber und stopfenartigem Teil wird somit vermieden. Auch wird die Kühlung der Brennkammer erleichtert, weil sie nicht in dem stopfenartigen Teil des Zylinderkopfes liegen muss, und somit unmittelbar zugänglich sein kann. Das Fehlen der Kopfringe, wie sie bei den stopfenartigen Zylinderköpfen verwendet werden, bewirkt, dass die Schwierigkeit der Verkokung an den Kopfringen, die viel leichter bei Zweitaktmaschinen eintritt als bei den Viertaktmasehinen, nicht entstehen kann.
Da in dem Teil des Rohrschiebers in der Nähe der Auslasskanäle sich keine Öffnungen befinden, so kann man diesen Teil leicht dünn genug gestalten, um ihn in die Lage zu setzen, sich unter dem Gasdruck ausreichend zu dehnen. Es entfällt auch jede Möglichkeit eines Verziehens infolge der
Wärmeströmung, die an den notwendigerweise zwischen etwa in dem dünnen Teil des Schiebers vor- gesehenen Öffnungen liegenden Brücken eintreten könnte.
Die Schmierung des unteren Rohrschieberteiles kann in bekannter Weise durch Spritzöl von der Kurbelwelle aus erfolgen, während der obere Teil durch Öl von der Öhlut C5 geschmiert wird, das bis zu dem oberen Ende des Rohrschiebers über stegartige, zweckmässig stromlinienförmig ausgebildete
Teile gelangt, welche die Auslassöffnungen C2 im Zylinder unterteilen ; die zusammengesetzte Rohr- schieberbewegung sucht das Öl zu verteilen und eine ausreichende Schmierung der ganzen Aussenfläche des Schiebers aufrechtzuerhalten.
Fig. 2 zeigt eine Abänderung des oberen Endes des Rohrschiebers, die ebenfalls bei einer Maschine
Anwendung finden kann, die im übrigen jener nach Fig. 1 entspricht. Hier ist das obere Ende des
Schiebers gesondert von seinem Hauptteil und besteht aus einem Ringteil E6, der mit dem Hauptteil E durch einen Ring E7 verbunden ist, der über eine Schulter am Teil E6 und in eine Nut im Teil E eingreift ;
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die aufeinanderliegenden Flächen der Teile jE und E6 sind dabei in der bei E8 angedeuteten Weise etwas weggeschnitten, so dass hier eine Dichtung zwischen den inneren Rändern der Teile erzielt wird und der Druck im Zylinder immer bestrebt ist, den Teil E6 in enger Anlage am Teil B zu halten.
Die Teile E und E6 können bei dieser Ausführung aus verschiedenen Werkstoffen oder aus dem gleichen Werkstoff hergestellt werden. In jedem Falle lässt sich der Teil E6 nach eingetretener Abnutzung erneuern. Im besonderen kann für den Teil E6, wenn der Zylinder aus einer Aluminiumlegierung oder einem sonstigen Werkstoff hohen Ausdehnungsvermögens und der Rohrschieber aus Kohlenstoffstahl oder sonstige Werkstoff geringeren Ausdehnungsvermögens besteht, ein Werkstoff hohen Ausdehnungsvermögens, z. B. austenitischer Stahl oder Gusseisen, Verwendung finden.
Die beschriebene Anordnung lässt im Bereich der Erfindung mannigfache Abänderungen zu.
Beispielsweise kann die Erfindung auf eine Brennkraftmaschine angewendet werden, bei der Zylinder und Zylinderkopf luftgekühlt sind, sowie auf gemischverdichtende Brennkraftmaschinen.
Auch kann die Erfindung auf doppelt wirkende Zweitaktmaschinen angewendet werden. Der Rohrschieber wurde dann von einem in der Nähe seiner Längsmitte liegenden Punkt aus angetrieben und seine beiden Enden würden in der beschriebenen Weise gestaltet und so angeordnet werden, dass sie mit Auslassöffnungen zusammenwirken, während Spülöffnungen, von denen ein einziger Satz für beide Arbeitskammern gemeinsam sein könnte, ebenfalls in der Längsmitte des Rohrschiebers vorgesehen sein könnten.
An Stelle der beschriebenen Auslassöffnungen kann auch ein einziger durchlaufender Auslassschlitz vorgesehen sein, der nicht durch auf die Aussenfläche des Rohrschiebers einwirkende Stege unterbrochen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Rohrsehiebersteuerung, bei der die Auslassöffnungen in der Zylinderwand nahe dem Zylinderkopf durch die Kante des Rohrschiebers gesteuert werden und Einlassöffnungen im Rohrschieber vorgesehen sind, die vom Kolben gegen Ende seines Arbeitshubes freigegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Spülkanalkranz abgewendete Ende der Zylinderbohrung oberhalb der Auslassöffnungen eine schwache Verjüngung von beispielsweise bis 1/2500 des Zylinderdurchmessers aufweist, wobei der Endteil des Schiebers, der am Ende seines Aufwärtshubes oberhalb der Auslassöffnungen liegt, in an sich bekannter Weise so schwach ausgebildet ist, dass unter Einfluss des Gasdruckes im Zylinder dieser Endteil bei seiner Abwärtsbewegung der Zylinderwandung in ihrer Erweiterung folgen kann.