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Verfahren und Einrichtung zum Laden von Zweitakt-Brennkraftmaschinen.
Es ist bekannt, dass beim Auspuffvorgang von Brennkraftmaschinen die Verbrennungsgase den
Zylinder durch die Auspuffleitung wie eine zusammenhängende Masse verlassen, wobei sie im Zylinder einen Unterdruck hervorrufen, und dass diese Gase hierauf zum Zylinder zurückkehren und, wenn sie daran nicht gehindert werden, in den letzteren wieder eintreten.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die geschilderte Bewegung der Gase zum Laden von Zwei- taktmaschinen zu benutzen. Ein Vorschlag geht dahin, die Auspufföffnung in einem solchen Zeitpunkt zu schliessen, dass der im Zylinder erzeugte Unterdruck imstande ist, den Eintrittt der nächsten Ladung sicherzustellen.
Wenn nämlich ein brennbares Gasgemisch im Zylinder einer Brennkraftmaschine entzündet wird, der mit der Aussenluft in Verbindung gesetzt ist, dann ist die Bewegung der Gase in diesem Zylinder und in der Auspuffleitung oder einem hinter der Auspufföffnung liegenden Raum ganz verschieden von einer regelrechten adiabatische Strömung.
Die Gase verhalten sich so, als ob sie einen Körper bildeten, der ähnliche Eigenschaften aufweist wie ein elastischer Körper, dessen Gestalt und Rauminhalt jedenfalls bis zu einem gewissen Grad unabhängig sind von Gestalt und Rauminhalt des Hohlraumes, in dem er sich bewegt.
Dieser Gaskörper verlässt den Zylinder mit einer hohen Geschwindigkeit wie eine Masse, die den Gesetzen der Reflexion gehorcht, und erzeugt, wenn kein anderer Auslass geöffnet ist, im Zylinder einen hohen Unterdruck, der fast ein vollkommenes Vakuum erreichen kann. Die Bewegung des Körpers erfolgt mit ausserordentlich hoher Geschwindigkeit, welche Geschwindigkeit grösser ist als jene, die der adiabatische Expansion der Gase entsprechen würde.
Ferner verstreicht nach dem Verbrennen des Gemisches und der Freigabe der Auspufföffnung eine bestimmte Zeit, während der, trotz des hohen Druckes im Zylinder, keine nennenswerte Bewegung der Gase in die unmittelbar vor der Auspufföffnung befindliche Aussenluft stattfindet, und erst nach einer solchen anfänglichen Periode der Verzögerung, während welcher der äussere Widerstand überwunden wird, beginnen die Gase den Zylinder wie eine zusammenhängende Masse zu verlassen und bilden, wenn der Auspuff z. B. durch ein Rohr stattfindet, mit dem im Rohr befindlichen äusseren Gasmedium eine sich rasch nach auswärts bewegende Säule.
Infolge der hohen Geschwindigkeit des aus dem Zylinder austretenden Gaskörpers wird das vor ihm befindliche äussere Gasmedium so lange zusammengedrückt, bis es dem Druck des Gaskörpers das Gleichgewicht hält, und das hintere Ende der Säule zum Zylinder zurückkehrt, indem es so die Periode des Ansaugens bzw. den hohen Unterdruck, der während dieser herrscht, beendet.
Der Vorgang der raschen Auswärtsbewegung der Säule und die Dauer des Ansaugens bzw. des im Zylinder hervorgerufenen hohen Unterdruckes kann durch bekannte Methoden festgestellt werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zum Laden von Brennkraftmasehinen, durch welches eine vollkommene oder fast vollkommene Entleerung des Zylinders bewirkt und der Zylinder hierauf ebenfalls in fast vollständiger Weise mit Frischgasen gefüllt wird.
Gemäss der Erfindung wird der Einlass nach der Freigabe der Auspufföffnung geöffnet, aber gerade nur mit jener geringen Verzögerung, die notwendig ist, um sicherzustellen, dass die Auspuffgase infolge ihres Austritts aus dem Zylinder als zusammenhängende Masse, wie vorhin geschildert wurde,
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Gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung ist eine Auspuffvorrichtung angeordnet, welche die Bewegung der Gase in der Richtung des Auspuffs erleichtert und anderseits in der entgegengesetzten Richtung hindert.
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Die Vergrösserung des Durehgangsquersehnittes in der Richtung der nach aussen strömenden Gase erleichtert diese Bewegung, wogegen in der entgegengesetzten Richtung der abnehmende Durchgangsquerschnitt das Rückströmen der Gassäule erschwert.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist das feste Rohr verlängert durch den Auspufftopf 10 ; das Ende des Rohres ist innerhalb dieses Auspufftopfes umgeben von einem gleitenden Rohr 11, dessen Ende 11 a geschlossen ist, so dass die austretende Gassäule gezwungen ist, in der durch
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Die Einrichtung ist derart getroffen, dass die Gassäule, die sich mit grosser Geschwindigkeit in der Richtung Fl bewegt, in den Auspufftopf eintritt, wenn sie die angestrebte Wirkung hervorgerufen hat und dann gleichsam zerplatzt bzw. heftig expandiert.
Durch Verschiebung des gleitenden Rohres 11 in die durch strichpunktierte Linien dargestellte Lage wird die Einrichtung auf eine niedrigere Drehzahl der Maschine eingestellt.
Das Rohr y und der Rohrteil C & des Auspufftopfes 10, welcher Rohrteil die Rohre 7 und 11 umgibt, erweitern sich nach auswärts.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist der Rohrteil 11 der vorhin beschriebenen Einrichtung ersetzt durch ein ähnliches, mit einem geschlossenen Ende 12 a versehenes Rohr 12, das mit einer mit ihm fest verbundenen und auf dem Rohr 7 gleitenden Führungshülse 13 versehen ist.
Ein weiteres Rohr 14 kann auf dem Rohr 7 und auf dem Ende des Rohres 12 gleiten, so dass bei gleichzeitiger oder getrennter Verschiebung dieser beiden Rohre 12 und 14 ein grösserer Einstellbereich möglich ist und diese Einstellung mit grösserer Genauigkeit vorgenommen werden kann.
Zum Verstellen der beschriebenen Einrichtungen muss selbstverständlich eine passende von Hand aus betätigte oder selbsttätig wirkende Verstellvorrichtung vorgesehen sein. Es kann z. B. zwischen diesen Einstellvorrichtungen und der Vorrichtung zum Ändern der Masehinendrehzahl (z. B. Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr) eine derartige Verbindung hergestellt werden, so dass alle erforderlichen Änderungen selbsttätig erfolgen.
Zum Zwecke des Anlassens sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Einblasen von Luft in den Zylinder vor, wodurch bei den Anlassdrehzahlen das Rückströmen der Verbrennungsgase in den Zylinder verhindert wird.
In dem besonderen Fall einer Maschine, deren Ladung mittels eines Verdichters eingebracht wird, z. B. einer Flugzeugmaschine, kann dieses Ergebnis in einer besonders einfachen Weise erzielt werden. Der Verdichter kann zum Einblasen von Luft während des Anlassens benutzt werden, wenn erforderlich unter der Einwirkung eines selbsttätigen Reglers, der dann, wenn die normale Drehzahl erreicht ist, das Einblasen der Luft unterbricht. Im Falle einer Verdichterflugzeugmaschine zum Fliegen in grossen Höhen bewirkt der erwähnte selbsttätige Regler beim Anlassen das Einströmen von Luft in den Zylinder, er wird den Verdichter in niedrigen Höhenlagen abstellen und wird ihn erst wieder in grossen Höhen in Tätigkeit setzen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Laden von Zweitakt-Brennkraftmaschinen, bei denen mindestens ein wesentlicher Teil der Verbrennungsgase den Zylinder mit einer höheren Geschwindigkeit, als einer solchen, die bei adiabatische Strömung entsteht, und in einem solchen kurzen Zeitraum verlässt, dass er wie eine Masse austritt, unter Zurücklassung eines Unterdruekes, der zum Ansaugen der frischen Ladung dient, dadurch gekennzeichnet, dass während des Ausströmens der Verbrennungsgase durch den Auslass und während der infolge des Austritts der Verbrennungsgase als Masse aus dem Zylinder beim Einlass hervorgerufenen Saugwirkung der Einlass offen ist und die Verhältnisse bei der Auspuffeinrichtung so gewählt sind, dass die Füllung des Zylinders mit der frischen Ladung bereits beendet ist, wenn die :
ückströmenden Verbrennungsgase den Zylinder erreichen, so dass die in den Zylinder einströmende frische Ladung den Wiedereintritt der Verbrennungsgase in den Zylinder verhindert.