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Zweitaktverbremungskraftmaschine.
Die Erfindung bezieht sich auf Zweitaktverbrennungskraftmaschinen, die mit einer besonderen Speisepumpe arbeiten, aus der das angesaugte Gemisch ohne Verdichtung in den Arbeitszylinder überströmt. Der Arbeitszylinder ist als Stufenzylinder, d. h. als ein Zylinder mit zwei verschiedenen Durchmessern, ausgeführt. Der mit dem grösseren Durchmesser ausgeführte Zylinderteil dient dabei als Führungskörper für die Speisepumpe, während in dem Zylinderteil mit dem kleineren Durchmesser der Arbeitskolben sich bewegt. Die Steuerung des Arbeitsgemisches ist so gehalten, dass die von der Speisepumpe angesaugten Frischgase unmittelbar in den Arbeitszylinder einströmen können, ohne vorher einer Verdichtung unterworfen zu werden.
Diese an sich bekannte Maschine ist gemäss der Erfindung in der Weise vervollständigt, dass der Arbeitsraum des Zylinders eine Verlängerung besitzt, die sich in dem Zylinderteil mit dem grösseren Durchmesser erstreckt. Auf diese Weise entsteht eine vollständige Ringkammer, in der der Speisekolben sicher geführt wird. Die zur Erzielung einer guten Arbeitsweise ausserdem noch vorgesehenen Verbesserungen gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor.
Zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes dienen die Zeichnungen, auf denen eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung dargestellt ist. Fig. i zeigt in einem senkrecht zur Kurbelwelle geführten Schnitt eine gemäss der Erfindung ausgerüstete Verbrennungskraftmaschine, während die Fig. 2 bis 4 verschiedene Stellungen des Arbeitskolbens und der Speisepumpe veranschaulichen.
. Der Zylinder der Maschine ist, wie bereits erwähnt wurde, als Stufenzylinder ausgebildet.
Er besitzt auf diese Weise einen Teil al von kleinem Durchmesser und einen Teil a2 von grösserem Durchmesser. Beide Zylinderteile stehen durch eine Wandung a20 miteinander in Verbindung.Gemäss der Erfindung ist der Teil a1 in dem Teil a20 mit einer Verlängerung au versehen, so dass zwischen der Wandung a2 und azepin Ringraum entsteht. In diesem Ringraum bewegt sich ein Ringkolben b2, der die Maschine mit Frischgas versorgt. Dieses Frischgas gelangt in dem Teil zur Arbeit und setzt seine Energie, auf den Hauptkolben cl um.
Dieser Kolben Cl ist in bekannter Weise, beispielsweise durch eine Kurbelstange , mit der Kröpfung der Kurbelwelle e verbunden. Die Steuerung des Speisekolbens b2 wird ebenfalls durch die Kurbelwelle e herbeigeführt, seine Bewegung weist jedoch eine geringere Amplitude auf, als die des Kolbens cl. Ferner sind die Steuerungen für den Kolben Cl und für den Kolben b2 so gehalten, dass der Kolben b2 dem Kolben cl voreilt.
Vorzugsweise mit Hilfe einer besonderen Ausgestaltung der Steuerorgane und unter Benutzung der entsprechend gewählten Voreilung wird erreicht, dass der Kolben b2 seine äussere Totlage eine geringe Zeit vor dem Arbeitskolben cl erreicht, dass er dagegen seine innere Totlage eine beträchtliche Zeit vor dem Arbeitskolben einnimmt, so dass sich die obere Begrenzung des Kolbens b2 im Augenblicke seiner inneren Totlage oberhalb der Steuerkante des Arbeitskolbens cl für die Öffnung ml befindet. Es führt daher der Kolben b2, während der Arbeitskolben in seine innere Totlage zurückkehrt, keinen nennenswerten Hub aus, sondern verharrt praktisch unwirksam in seiner inneren Totlage. Die Geschwindigkeit des Kolbens b2 sind bei seinen beiden Hüben erheblich rascher als die des Arbeitskolbens cl.
Eine diesen Forderungen genügende Steuerung ist aus Fig. i zu ersehen. Gemäss derselben ist an den Kolben b2 eine Kurbelstange d2 gelenkig angeschlossen. Das freie Ende dieser Kurbelstange ist einmal mit einer Stange g2 verbunden, die um einen am Gehäuse befestigten Punkt schwingen kann. An dem Verbindungspunkt f2 dieser Stangen d2 und g2 ist noch eine Exzenterscheibe i2 angeschlossen, die auf der Kurbelwelle e sitzt und gegenüber der Kröpfung für die Kurbelstange dl um annähernd I200 versetzt ist. An Stelle dieser Einrichtung könnte die Kurbelwelle e auch noch eine besondere Kröpfung erhalten, die mit dem Gelenkpunkt/ durch eine besondere Stange verbunden wäre.
Die Abmessungen des Armes g2 hinsichtlich seiner Länge und der Wahl seines Drehpunktes sind so gewählt, dass dieser Arm g2 bei der Drehung der Arbeitswelle zwischen zwei Endstellungen schwingt, die zu beiden Seiten der direkten Verlängerung zwischen dZ und g2liegen. Die den beiden Endstellungen in bezug auf die Verlängerung
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Zur Einführung des Arbeitsgemisches in den Zylinder dient folgende Einrichtung : In der Wandung des Zylinderteiles a2 ist eine Öffnung k vorgesehen, die von dem Kolben b2 erst
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in dem Augenblicke eröffnet wird, wo der Kolben b2 annähernd seine äussere Totlage einnimmt.
Die Öffnung k ist mit einer Leitung l verbunden, die der Ansaugung des Arbeitsgemisches dient. Infolge dieser Einrichtung entsteht bei der Bewegung des Kolbens b2 von seiner inneren zur äusseren Totlage in dem Ringraum a2, aO ein Unterdruck, der bei Eröffnung des Kanals h das Einströmen des Gemisches in den Ringraum bewirkt.
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Kolben b2 in seiner inneren Totpunktlage angekommen ist, so dass der Pumpenzylinder während des ganzen Hubes des Speisekolbens zu seiner inneren Totpunktlage in Verbindung mit dem
Arbeitszylinder bleibt.
In der Wandung a1 ist für den Austritt der Abgase ein Kanal q vorgesehen, dessen Steuerung ebenfalls durch den Arbeitskolben cl erreicht wird. Schliesslich besitzt der Kolben auf seiner inneren Begrenzung noch eine schaufelförmige Abbiegung, die die Aufgabe erfüllt, die Frisch- gase beim Eintritt in den Arbeitsraum gegen den Boden desselben zu richten.
Eine derartig ausgerüstete Verbrennungskraftmaschine zeigt folgende Arbeitsweise :
Als Ausgangspunkt für die nachstehenden Betrachtungen möge die Arbeitsstellung des
Kolbens angenommen werden, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht ist. In derselben sind die Öffnungen mlund q durch den Kolben cl und die Öffnung k durch den Kolben b2 verdeckt. Ferner hat der Kolben cl die Frischgase auf den höchsten Druck verdichtet, so dass die Zündung des
Gemisches erfolgen kann.
Die Verbrennungsgase dehnen sich aus und treiben den Kolben cl zu seiner äusseren Tot, lage. Infolge der an die Arbeitswelle e angeschlossenen Steuerung für den Speisekolben b2 beginnt auch dieser eine ähnliche Bewegung. Der Kolben b2 erzeugt dabei in dem noch allseitig geschlossenen
Ringzylinder a2, ao einen Unterdruck.
Bei der weiteren Bewegung des Kolbens b2 eröffnet dieser dann in der Nähe seiner äusseren Totlage die Öffnung k, so dass durch die Leitung l das Brennstoffluftgemisch in den Ringzylinder einströmen kann. Während dieser Zeit verdeckt der sich in gleicher Richtung bewegende Arbeitskolben cl noch die Öffnungen q und m1.
Bei der weiteren gleichartigen Bewegung beider Kolben bleibt die Öffnung k eröffnet, während der Kolben Cl zuerst den Auslass q und kurze Zeit darauf die Öffnung ml freigibt. Es tritt infolgedessen zuerst ein Auspuff der verbrauchten Gase durch q ein, wodurch in dem Arbeitszylinder a1 einunterdruck erzeugt wird. Nach Eröffnung des Einlasses m1 strömt dann das Frischgas aus dem Ringzylinder und der Leitung l in den Zylinder al ein. Diese Ansaugung des Gemisches wird-noch dadurch unterstützt, dass sich der Kolben b2 weiterhin abwärts bewegt, um seine äussere Totlage zu erreichen. Der dadurch bedingte heftige Eintritt der Frischgase führt infolge der Schaufelwirkung der Abbiegung am Kolben Cl zu einer vollständigen Entfernung der Abgase (Fig. 2).
Nachdem der Kolben b2 seine äussere Totlage erreicht hat, tritt er die Rückkehr zur inneren Totlage an. Der Kolben cl jedoch hat seine äussere Totlage noch nicht erreicht und bewegt sich weiterhin zu dieser Stellung.
Mit der aufsteigenden Bewegung zur inneren Totlage überdeckt dann der Kolben b2 den Einlass k, bevor der Arbeitskolben cl seine äussere Totlage erreicht hat.
Bei der nunmehr erfolgenden gleichgerichteten Bewegung beider Kolben befindet sich die obere Begrenzung des Kolbens b2 oberhalb der Steuerkante des Kolbens cl für die Öffnung m1, Der Kolben cl entfernt infolgedessen die Frischgase aus dem Ringzylinder, ohne sie einer Verdichtung zu unterwerfen.
Nunmehr erreicht der Kolben bs seine innere Totlage, während gleichzeitig der Kolben ebenfalls seine Bewegung zu seiner inneren Totlage angetreten hat. Er beginnt dabei den Auslass q wieder zu schliessen (Fig. 3).
Bei der weiteren Bewegung des Kolbens e zur inneren Totlage vollführt die Stange g2 eine Schwingung nach ihrer anderen Grenzlage und führt infolgedessen zu einer praktisch unbedeutenden Schwingung des Kolbens b2 in seiner inneren Totlage. Der Kolben cl verdeckt nunmehr den Einlass m1 und den Auslass q (Fig. 4) und beginnt die Frischgase im oberen Teil
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Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die in den Zeichnungen dar gestellten Ausführungsformen. Diese kann vielmehr entsprechend den verschiedenen Forderungen der Praxis abgeändert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Zweitaktverbrennungskraftmaschine, bei der eine besondere Speisepumpe gleichachsig
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ragt, so dass die Speisepumpe einen Ringzylinder bildet.