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Schlitzgesteuerte Brennkraftmaschine, insbesondere Zweitaktmaschine mit einer Kolbenladepumpe
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine schlitzgesteuerte Brennkraftmaschine, insbesondere Zweitaktmaschine mit einer Kolbenladepumpe, deren Zylinder mit der Brennkammer des Arbeitszylinders durch einen wärmeisolierten, vom Kolben der Ladepumpe gesteuerten Einspritzkanal in Verbindung steht und bei welcher der mit demArbeitszylinder durch Überströmkanäle verbundene Kurbelgehäuseraum zur Aufladung der Maschine dient.
Die technische Weiterentwicklung der Brennkraftmaschinen dem Ziel, bei geringerem Kraftstoff- verbrauch höhere Leistungen zu schaffen, bewegte sich in den letzten Jahren allgemein auf der Linie einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses. Demgegenüber soll dieses Ziel erfindungsgemäss durch eine besondere Ausgestaltung der Gemisch-Ladepumpe erreicht werden.
Verschiedene sich in dieser Richtung bewegende Vorschläge sind bereits beschrieben worden, sind jedoch hauptsächlich aus den nachstehend erläuterten Gründen ohne praktischen Erfolg geblieben.
Die diesen Vorschlägen entsprechenden Brennkraftmaschinen verwenden im allgemeinen eine als Hilfszylinder ausgebildete Ladepumpe, die Kraftstoff mit einer geringen Menge Luft oder Auspuffgas ansaugt, verdichtet und damit erwärmt. Diese Erwärmung führt zu einer Verdampfung des Brennstoffes, so dass in den Zylinderkopf des Arbeitszylinders ein Gemisch von Luft und verdampftem Brennstoff geför- dert wird.
Soll nun Dieselöl als Brennstoff verwendet werden, muss man das Kraftstoff-Luft-Gemisch auf mindestens 5000C erwärmen, um mit Sicherheit alle Kraftstoffteilchen zu verdampfen. In Anbetracht der zur Verfügung stehenden kurzen Zeit muss hiefür im Hilfszylinder ein verhältnismässig sehr hoher Druck erzeugt werden, welcher die Ladepumpe und deren Antrieb stark belastet und an sich einen Leistungsverlust bedeutet.
Demgegenüber betrifft die vorliegende Erfindung eine schlitzgesteuerte Brennkraftmaschine, insbe- sonders eine Zweitaktmaschine mit einer Kolbenladepumpe, deren Zylinder mit der Brennkammer des Arbeitszylinders durch einen wärmeisolierten, vom Kolben der Ladepumpe gesteuertenEinspritzkanal in Verbindung steht und bei welcher der mit dem. Arbeitszylinder durch Überströmkanäle verbundene Kurbelgehäuseraum zur Aufladung der Maschine dient.
Bei dieser Bauweise einer Brennkraftmaschine kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, dass die Ladepumpe zwecks Erhöhung des Füllungsgrades, doppeltwirkend ausgeführt ist und einerseits mit der einen Kolbenseite ein in einer vorgeschalteten Krackanlage vorbereitetes Fettgemisch ansaugt, weiter aufbereitet und in die vorzugsweise als Wälzkammer ausgebildete Brennkammer einspritzt und anderseits mit der andern Kolbenseite einen Schmieröl-Luftnebel unter Schmierung der Zylinderwand und des Kolbens der Ladepumpe ansaugt und In die Kurbelkammer der Brennkraftmaschine drückt, wodurch der Füllungsgrad der letzteren einerseits durch das Einspritzen des Fettgemisches in die Brennkammer des Arbeitszylinders und anderseits durch das Eindrücken des Schmier- öl-Luftnebels in die mit dem Arbeitszylinder durch einen Überströmkanal verbundene Kurbelkammer der Maschine erhöht wird.
Der Erfindungsgegenstand ist mit weiteren Merkmalen in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel zeigen, eingehend erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt, der links bis zur Zylinderachse x-y und unten (mit einer
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Unterbrechung) bis zurAchse v-z der Kurbelwelle des Zweitaktmotors geführt ist ; die Fig. 2, 3 den Kolben der Ladepumpe in geänderter Ausführung im Vertikalschnitt bzw. Querschnitt nach der Ebene 3-3 der Fig. 2, in grösserem Massstab ; die Fig. 4, 5 zwei verschiedene Ausführungen der als Hilfszylinder ausgebildeten Ladepumpe im Vertikalschnitt und grösserem Massstab ; Fig. 6-9 verschiedene Querschnitte der Ladepumpe nach den Ebenen 5-5,6-6, 7-7 bzw. 8-8 der Fig. 5.
Die Gemisch-Ladepumpe besteht in der in Fig. 1 gezeigten Ausführung aus einem in dem Zylinde:- kopfteil 9 des Arbeitszylinders eingeschliffenen Zylinder, in dem der Kolben 14 gleitet. Dieser wird zweckmässig mit einem konischen Hohlraum ausgerüstet, von dessen Spitze aus ein Kanal 15 das komprimierte Gemisch dem Überströmkanal 12 zuführt, sobald der Kolben 14 seinen oberen Totpunkt erreicht. Als Zylinderkopf der Ladepumpe dient eine Schraube 16, die zur Erhöhung -des Kompressionsverhältnisses unten in einen Konus 17 ausläuft, der genau in den konischen Hohlraum des Kolbens 14 passt.
Der Kolben 14 der Ladepumpe machteinen Hubweg h und wird über die Kolbenstange 19, Pleuelstange 18a und Exzenter 18 von der Kurbelwelle 3 des damit durch die Pleuelstange 2 verbundenen Kolbens 1 des Arbeitszylinders 4 angetrieben. H bezeichnet den Hubweg des Arbeitskolbens 1, auf welchem sich kurz vor dem unteren Totpunkt des Kolbens zunächst die gestrichelt angedeuteten Zylinderschlitze 5 des Auspuffs und dann die ebenfalls gestrichelt eingezeichneten Zylinderschlitze 6 des Ansaugkanals öffnen.
Die Kolbenstange 19 erstreckt sich durch eine entsprechende Bohrung eines Ansatzes 20 des Arbeits- zylinders 4 und ist unmittelbar unter dem Kolbenkörper 14 mit einer in ihrer Längsrichtung verlaufenden
Kerbe 21 versehen, welche den Raum unterhalb des Kolbens mit einer in dem Zylinderansatz 20 vorgesehenen Austrittsöffnung 22 in Verbindung bringt. Diese Austrittsöffnung 22 steht ihrerseits durch eine nicht gezeigte Rohrleitung mit dem Kurbelgehäuse. des Motors in Verbindung. Der Raum unterhalb des Kolbens 14 ist ferner über im Zylinder der Ladepumpe vorgesehene Eintrittsöffnungen 23 und über geeignete nicht gezeigte Rohrleitungen mit dem Schmieröl enthaltenden Nockengehäuse 24 oder mit einer nicht gezeigten Ölkammer verbunden.
Die Anordnung der Ein- und Austrittsöffnungen ist derart, dass bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 14 der unterhalb desselben entstehende Unterdruck einen Ölnebel ansaugt, und dass letzterer bei Abwärtsbewegung des Kolbens durch den Austritt 22 in den Kurbelkasten gedrückt wird. Dadurch wirkt der Kolben 14 der Ladepumpe gleichzeitig als Schmierölverteiler, u. zw. nicht nur für die Innenwände des Pumpenzylinders, sondern auch für die Lager des Kurbelgehäuses und die Innenwände des Arbeitszylinders.
Der so aus Schmieröl und Luft bestehende und über das Kurbelgehäuse 3 und nicht gezeigte Über- strömkanäle in den Arbeitszylinder gedrückte Ölnebel fügt die darin enthaltene Luft der durch die Schlitze 6 angesaugten Brennluft hinzu und verbessert somit die Aufladung der Maschine.
Um die Schmierung der Innenwände des Pumpenzylinders wesentlich zu verbessern, ist es angebracht, den Kolben 14 (Fig. 2 und 3) mit einer Ringnut 25 und einer exzentrischen Axialbohrung 26 zu versehen, die mit der Ringnut 25 über einen oder mehrere Kanäle 27 in Verbindung steht, und die an ihrem unteren Ende ein Rückschlagventil 28 aufweist. Durch diese Anordnung wird eine direkte Verbindung zwischen dem Raum unterhalb des Kolbens 14 und dem Raum zwischen Kolben und Zylinderwand geschaffen, die eine wirksame Schmierung des ganzen Pumpenzylinders gewährleistet.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform des Kolbens 14 der Ladepumpe unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 dadurch, dass er als zylindrischer Hohlkörper ausgebildet ist, der gleichzeitig als Ventilkörper arbeitet, und dessen leicht vertiefte Ober- oder Druckfläche 29 durch einen Kanal 30 mit dem zum Arbeitszylinder führenden Überströmkanal in Verbindung gebracht wird, wenn sich der Kolben 14 seinem oberen Totpunkt nähert. Der Pumpenzylinder ist ferner mit einer Einlassöffnung 31 versehen.
Eine weitere Ausführung des Kolbens 14 der Ladepumpe zeigt Fig. 5. In dieser Ausführung ist der eigentliche Kolbenkörper mit zylindrischen Achsialführungen 14a, 14b versehen. Die Ober- oder Druckfläche ist konisch nach der Mitte zu vertieft und bildet mit dem Führungsansatz 14a eine ringförmige Vertiefung 32, die mit einer in dem Führungsansatz vorgesehenen Kerbe 33 in direkter Verbindung steht.
Diese Kerbe 33 wird, wenn der Kolben 14 seinen oberen Totpunkt erreicht hat, mit einer in der Zylinderwand vorgesehenen Austrittsöffnung 34 und dadurch mit dem hier nicht gezeigten Überströmkanal 12 in Verbindung gebracht. Eine ähnliche Kerbe 21 (entsprechend der Kerbe 21 der Fig. 1) ist im unteren Führungsansatz 14b des Kolbens vorgesehen, die, wenn sich der Kolben 14 seinem unteren Totpunkt nähert, mit dem Kanal 22 in'den unteren Abschlusskörper 20 des Pumpenzylinders in Verbindung gebracht wird. Schliesslich sind im Pumpenzylinder noch die Eintrittsöffnungen 23 vorgesehen und aus der Anordnung der Ein- und Austrittsöffnungen ist ersichtlich, dass der Kolben 14, 14a, 14b auch in dieser Ausführungsform als Ventilkörper arbeitet.
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Die Oberfläche des von der Schraube 16 gebildeten Konus 17 und/oder des vom Kolben 14 gebildeten Hohlraums werden zweckmässig mit einer nicht gezeigten katalytisch wirkenden Schicht überzogen, welche die Durchführung eines Krackvorganges in der Ladepumpe zu fördern imstande ist.
Der Pumpenkolben 14 saugt bei jeder Aufwärtsbewegung durch die Eintrittsöffnungen 23 Ölnebel an, drückt denselben z. B. in der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 durch die Kanäle 26, 27 in die Ringnut 25 und bewirkt eine einwandfreie Schmierung der Innenwände des Pumpfnzylinders. Gleichzeitig drückt er einen Teil des Ölnebels durch die Austrittsöffnung 22 und die damit verbundene nicht gezeigte Leitung in das Kurbelgehäuse des Motors und schmiert so die Lager der Kurbelwelle und die Innenwände des Arbeitszylinders.
Die Erfindung lässt sich natürlich auch auf Viertaktmotoren anwenden. In diesem Fall muss der Kolben 14 der Ladepumpe lediglich mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle angetrieben werden.
Die erfindungsgemässe Ladepumpe sichert besonders beim einfachen und leichten Zweitaktmotor eine erhebliche Einsparung an Brennstoff und eine beachtliche Leistungssteigerung.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Schlitzgesteuerte Brennkraftmaschine, ins besonders Zweitaktmaschine mit einer Kolbenladepumpe, deren Zylinder mit der Brennkammer des Arbeitszylinders durch einen wärmeisolierten, vom Kolben der Ladepumpe gesteuerten Einspritzkanal in Verbindung steht, und bei welcher der mit dem Arbeitszylinder durch Überströmkanäle verbundene Kurbelgehäuseraum zur Aufladung der Maschine dient, dadurch ge-
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15)ist und einerseits mit der einen Kolbenseite ein in einer vorgeschalteten Krackanlage vorbereitetes Fettgemisch ansaugt, weiter aufbereitet und in die vorzugsweise als Wälzkammer ausgebildete Brennkammer (8) einspritzt und anderseits mit der andern Kolbenseite einen Schmieröl-Luftnebel unter Schmierung der Zylinderwand und des Kolbens (14)
der Ladepumpe ansaugt und in die Kurbelkammer der Brennkraftmaschine drückt.