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Zweitaktverbrennungskraftmaschine.
Bei der Zweitaktverbrennungskraftmaschine nach vorliegender Erfindung vollzieht sich das gesamte Arbeitsspiel bei einem Hin- und Rückgang auf derselben Kolbenseite in an
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des Zylinderinnern stattfinden. Erfindungsgemäss wird nun diese Trennung dadurch herbeigeführt, dass im Zylinderinnern ein zylindrischer Mantel vorgesehen ist, der in eine Ringnut des Kolbens eingreift, die tief genug sein muss, um während des ganzen Hubes den Mantel aufzunehmen. Der Kolben besteht somit aus zwei zusammenhängenden, aber durch die Ringnut getrennten Teilen, von denen einer gegen die Zylinderwand, der andere gegen den Mantel abdichtet.
Die Verbindung zwischen den beiden Räumen sowie dieser Räume mit dem Ansaug-und Auspuffraum wird hierbei vorteilhaft durch einen Drehschieber bewirkt, der selbst den das Zylinderinnere teilenden Mantel bildet und eine Reihe von Schlitzen aufweist, die durch Drehung des Schiebers um die Zylinderachse die nötigen Durchlässe öffnen und schliessen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Maschine abwechselnd mit einem brennbaren Gemisch und mit Luft allein betrieben wird, indem nach eirer Anzahl von Hüben vom Regler, z. B. bei Überschreitung der Drehzahl, die Gemischzufuhr abgestellt und Luft allein zugeführt wird. Diese auch bei der Verdichtung stark erwärmte Luft nimmt vor allem Wärme aus der Wand des Zylinders und Mantels auf und erhält so eine Temperatur und einen Druck, die sie zur Arbeitsleistung befähigen. Solange die Temperatur der Wände daher eine hohe ist, kann der Betrieb mit Luft allein fortgesetzt werden.
Sinkt die Temperatur der Wände, was infolge der starken Kühlung durch die die Wärme aufnehmende Luftmenge nach einigen Umdrehungen der Fall sein wird, so wird der Kraftmaschine wieder durch Vermittlung eines vom Regler verstellten Organs Gemisch zugeführt, so dass die Maschine von neuem als Verbrennungskraftmaschine weiter arbeitet.
Die Vorteile der beschriebenen Einrichtung liegen zunächst darin, dass trotz der Arbeit im Zweitakt die diesem Verfahren eigentümlichen Nachteile nicht auftreten, wogegen keiner der mit dem Viertaktveifahren verbundenen Vorteile verloren geht, da eine räumliche Trennung der Arbeitsphasen stattfindet, die jede gegenseitige Beeinträchtigung derselben ausschliesst. Diese Trennung gestattet ferner die Ansaugung eines reinen Gemisches ohne
Verdünnung durch vorhandene Gasreste und die Erzielung hoher Verdichtung. Die zeitweise
Arbeit mit kalter Luft hingegen bewirkt eine starke periodische Kühlung und macht die
Anordnung besonderer Kühlvorrichtungen entbehrlich. Gleichzeitig wird die durch die Kühl- vorrichtung sonst abgeführte Wärme zur Arbeitsleistung nutzbar gemacht, so dass der
Wirkungsgrad der Maschine bedeutend verbessert wird.
Eine beispielsweise Ausführungsform einer den Grundgedanken der Erfindung verkörpernden Maschine ist in der Zeichnung dargestellt, die in Fig. I einen Längsschnitt, in
Fig. 2 eine Draufsicht zeigt. Fig. 3 zeigt den Drehschieber allein im Längsschnitt. Die
Fig. 4 bis 7 zeigen in Draufsicht die gegenseitige Lage der Kanäle im Zylinder und Schieber in verschiedenen Stellungen.
Wie aus Fig. i ersichtlich, besteht die Maschine aus einem Arbeitszylinder a, in dem der
Kolben b seine Arbeitsbewegung macht. Dieser weist eine die Hublänge übersteigende Länge auf und besitzt eine Ringnut c, die ihn der ganzen Länge nach durchsetzt und nur am offenen
Ende des Kolbens abgeschlossen ist. Der Kolben besteht demnach eigentlich aus zwei nur an einem Ende zusammenhängenden, durch die Ringnut c getrennten Teilen, von denen der äussere gegen die Zylinderwand, der innere gegen die Fläche des in die Ringnut c hineinragenden zylindrischen Teiles des Drehschiebers d abdichtet. Die beiden Teile können von gleicher oder ungleicher Länge sein, so dass im inneren Teil nur ein sehr kleiner schädlicher Raum, im äusseren hingegen der Verdichtungsraum verbleibt.
Der Drehschieber d selbst ist mittels einer zentral angeordneten, den Zylinderkopf e durchsetzenden Achse f an diesem befestigt und weist einen schwach konischen Boden dl auf, der sich mit voller Fläche gegen den gleichfalls schwach konischen ZyliJ : 1derkopf e legt ; er besitzt ferner den zylindrischen
Mantel d2, der in die Ringnut c eingreift. Durch die konische Ausbildung des Bodens dl und des Zylinderkopfes e wird eine vollkommene Abdichtung des Drehschiebers in allen
Stellungen und auch während der. Verdrehung erzielt. Ebenfalls schwach konische Fortsätze d3, die am oberen gleichfalls etwas konischen und vorteilhaft etwas eingedrehten Teil der
Zylinderwand anliegen, dichten den äusseren Schieberteil ab.
Oberhalb des Zylinderkopfes e ist ein mittels eines Deckels g verschlossener Saugraum li ausgebildet, in den das Treibmittel-
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Schlitze k2 zur Deckung gebracht werden, mit dem vom Mantel des Drehschiebers umschlossenen Innenraum ml in Verbindung gelangen. Weitere Schlitze & * im Boden di des Schiebers können mit Überströmkanälen l im Zylinderkopf e zur Deckung kommen, so dass bei Deckung der Schlitze k3, k4 mit den Kanalöffnungen 1 der Explosionsraum m2 mit dem innerhalb des Drehschiebermantels liegenden Raum m1 ion Verbindung steht.
Durch Schlitze n1 in den Fortsätzen d'und n2 in der Zylinderwand kann bei geeigneter Drehschieberstellung der Raum m2 mit der Aussenluft oder vorteilhafter mit dem zwischen einer wärmeisolierenden Zylindeiverschalung o und der äusseren Zylinderwand gebildeten Raum p in Verbindung gesetzt werden, aus dem kleine Öffnungen q geräuschloses Entweichen der Auspuffgase gestatten.
Der Drehschieber wird mittels der Achse f in geeigneter Weise, z. B. mittels Muttern oder dgl., fest an den Zylinderkopf angedrückt und steht mit Steuerhebeln r, , r2 in Verbindung, die mittels einer Unrund-oder Nockenscheibe s von der mit geeigneter Übersetzung angetriebenen Steuerwelle t aus betätigt werden und im geeigneten Moment die Drehung des Schiebers um die Achse f und somit um die Zylinderachse bewirken. Die Drehbewegung erfolgt zufolge der Nocken der Umundscheibe ruckweise und der Schieber ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit einem Klinkengesperre s'oder mit einem nach Art eines Freilaufs ausgebildeten Mechanismus versehen, der eine Rückbewegung der Steuerungsteile ohne Rückdrehung des Schiebers gestattet.
Eine geeignete, nicht dargestellte Feststellvorrichtung kann, falls die Schieberreibung hierzu nicht ausreicht, den Schieber in seiner jeweiligen Lage festhalten. An Stelle der beschriebenen Steuerung durch den Drehschieber kann auch eine solche durch Ventile erfolgen, indem der mit Mantel versehene Einsatz im Zylinder festgemacht wird und an den Ein-und Ausströmkanälen bzw. am Überströmkanal je ein oder mehrere Ventile aufgesetzt werden, deren Steuerung in bekannter Weise erfolgt.
Das an den Saugraum h einerseits angeschlossene Treibmittelzuführungsrohr i steht andrerseits mit einem Dreiweghahn u in Verbindung, dessen Öffnungen M, u2, u3 je nach seiner Stellung dem Rohr entweder Luft allein oder ein in einem normalen Vergaser v gebildetes, explosionsfähiges Gemisch zuzuführen gestatten, Der Hahn u wird hierbei von einem Hebel w gesteuert, der direkt oder durch Zwischenhebel wl mit der Muffe Wl eines Geschwindigkeitsreglers in Verbindung steht. Die Kurbelwelle x treibt in irgendeiner geeigneten Weise (z. B. mittels Schraubenrädern) den Regler an. Sie ist mit der Kurbel y in der gebräuchlichen Weise in einem Kurbelkasten eingeschlossen, in dem sich ein Ölbad befindet.
Durch dieses Ölbad können auch die Laufflächen des Kolbens mitgeschmiert werden und zu diesem Zwecke sind im unteren Teile des Kolbens kleine Öffnungen z vorgesehen, die dem aufspritzenden Öl den Zutritt zu den Laufflächen an der Mantelfläche und an der Zylinderwand gestatten.
Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende : Der Dreiweghahn u setze zunächst die Leitung i mit dem Vergaser v in Verbindung, so dass ein explosionsfähiges Gas-und Luftgemisch, das schon vor dem Durchtritt durch den Dreiweghahn vorgebildet sein muss, in den Saugraum h eintreten kann, Dann arbeitet die Maschine in einer dem Zweitakt analogen Weise, wobei jedoch in den Räumen m1 und m2 verschiedene Vorgänge stattfinden. Beim Abwärtsgang des Kolbens, hervorgerufen durch die'Explosion im Raum m2, wird gleichzeitig, sowie der Schieber die in Fig. 5 dargestellte Stellung einnimmt, bei der die Schlitze kl des Schiebe : s mit denen, k1, des Zylinderkopfes übereinstimmen, Gemisch in den Raum m1 gesaugt, wobei dieser ganze Raum zur Aufnahme des Gemisches dienen kann.
Beim Aufwärtsgang werden in dem Raum m2 zufolge der Schieberstellung auf Auspuff (Fig. 6) die Schlitze n1 und n2 zur Deckung gelangen und die verbrannten Gase hinausgeschoben werden. Diese treten in den Raum o, der als Auspuffraum dient, und entweichen durch die kleinen Öffnungen q, während im Raum m1 Verdichtung erfolgt. Im letzten Teil
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darnach erfolgt das Umstellen des Schiebers auf Ansaugen, Fig. 5, und das Spiel wiederholt sich in der bereits beschriebenen Weise. Überschreitet die Maschine ihre normale Drehzahl, so tritt der Regler in Tätigkeit und verstellt den Dreiweghahn, so dass nur mehr kalte Luft allein in den Saugraum h treten kann.
Diese wird in Berührung mit dem heissen Schiebermantel d2 bereits stark erwärmt, tritt sodann noch in den eigentlichen Explosionsraum und wird schliesslich noch verdichtet, Sie erreicht damit eine sehr hohe Temperatur
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und dementsprechend einen hohen Druck, der in Arbeit umgesetzt wird, da die Luft auf den Arbeitskolben drückt ; dieses Spiel kann sich. durch einige Takte wiederholen und zwar so lange, bis die dem Zylinder und den Schieberwänden entnommene Wärmemenge zu keiner wesentlichen Temperaturerhöhung und damit Druckerhöhung mehr führt. Diese Wände sind dann auch wirksam gekühlt worden, so dass eine besondere Kühlvorrichtung für die Zylinder entbehrlich wird.
Da die Drehzahl zufolge der Verminderung der Arbeitsleistung sinkt, stellt der Regler den Dreiweghahn wieder um, so dass ein explosionsfähiges Gemisch angesaugt wird, worauf sich die früher erwähnten Vorgänge bei der Arbeit im Zweitakt wiederholen.
PATENT-ANSPRÜCHE : i, Zweitaktverbrennungskraftmaschine, bei der sich das Ansaugen und Verdichten der Ladung eineiseits und die Verbrennung, Ausdehnung und der Auspuff andrerseits im Innern des Zylinders auf derselben Kolbenseite in von einander getrennten Räumen abspielen, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Zylinderinnere teilender zylindrischer Mantel (d2) während des ganzen Hubes in eine Ringnut (c) des Kolbens (b) eingreift, der sowohl gegen die Zylinderwand als auch in der Ringnut (a) gegen-den Mantel () abgedichtet ist.