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Steuerung für Zweitaktverbrennungskraftmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf solche Steuerungen von Zweitaktverbrennungskraftmaschinen, bei denen ein hin und her gehender Steuerschieber verwendet wird, der gewöhnlich hohl ausgebildet ist und den Gaszufluss zur Ladepumpe und zum Arbeitszylinder regelt.
Bei den bisher bekannten Konstruktionen musste das Gas während seines Weges vom Vergaser zum Arbeitszylinder durch einen Kanal strömen, der zum Ende des das Ventil enthaltenden Zylinders führte. Diese Anordnung hatte zur Folge, dass das Gas während seines Weges zu den Arbeitszylindern infolge der Ventilbewegung je nach der momentanen Eröffnung des Ventils mehr oder weniger gedrosselt wurde. Ausserdem wechselte der Druck des Gases stark infolge des verhältnismässig geringen Gesamt- inhaltes des Verbindungsrohres vom Vergaser zum Zylinder. Dies war ein grosser Nachteil, da das Gas nicht unter einem ständigen Druck in den Arbeitszylinder einströmte und sich der Saugdruck beim Ver- gaser im Zusammenhang mit der Ventileröffnung änderte, die gerade in der Ventilkammer, durch die das Gas während seines Weges zum Arbeitszylinder gehen musste, vorhanden war.
Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht nun darin, dass das Innere des Steuerschiebers in zwei
Teile gleichbleibenden Inhalts geteilt ist, wodurch das Gas sowohl unter gleichbleibendem Druck in den Verbrennungsraum strömt als auch der Saugdruck über dem Vergaser konstant bleibt, zum Unterschiede von den bisherigen unregelmässig arbeitenden Zweitaktmaschinen.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen dargestellt, u. zw. zeigen :
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Maschine mit einer Steuerung gemäss der Erfindung nach der Linie
A-B in Fig. 2, die Fig. 2 und 3 Schnitte nach der Linie C-D der Fig. 1, mit dem Steuerschieber und den Kolben in verschiedenen Stellungen, Fig. 4 einen wagrechten Schnitt der Fig. 2 mit weggelassenen Kolben,
Fig. 5 einen Aufriss des Steuerkolbens, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie G-H der Fig. 5, Fig. 7 eine Teil- ansicht der Verbrennungskammer, aus welcher auch eine abgeänderte Form des Steuerschiebers ersichtlich ist, Fig. 8 einen Schnitt durch den Steuerschieber nach der Linie IJ der Fig. 7, die Fig. 9,10 und 11
Schnitte durch die Steuerschieber nach den Linien K-L, M-N, O-P der Fig. 7, Fig. 12 eine der Fig.
7 entsprechende Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform, Fig. 13 eine abgeänderte Ausführungsform des unteren Steuerschieberteiles, Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie Q-RinFlg. 13, Fig. 15 einen Kreuz- riss im Schnitt einer weiteren Form der Erfindung mit dem Steuerschieber in unterster Stellung, Fig. 16 eine der Fig. 15 entsprechende Ansicht, wobei der Steuerschieber in der höchsten Stellung ist, Fig. 17 einen Kreuzriss im Schnitt einer dritten Ausführungsform der Maschine gemäss der Erfindung, Fig. 18 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 17, Fig. 19 eine der Fig. 17 entsprechende Darstellung mit dem Steuerkolben in höchster Stellung, Fig. 20 einen Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 17, Fig. 21 einen Kreuzriss im Schnitt einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäss ausgestalteten Maschine,
Fig. 22 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 21, Fig.
23 einen Schnitt nach der Linie B-B der
Fig. 21 und Fig. 24 einen Schnitt durch eine fünfte Ausführungsform der Maschine.
Bei Durchbildung einer Maschine gemäss den Fig. 1-6 sind innerhalb der Arbeitszylinder Kolben angeordnet, von denen jeder mit einer Stufe 2 versehen ist, deren obere Fläche als Pumpe arbeitet. Die
Pumpen dienen dazu, den Zustrom des Gases in die Verbrennungskammer des entgegengesetzten Zylinders zu regeln. Der zwischen den Arbeitszylindern angeordnete hohle Steuerschieber ist durch eine Querwand 4 in zwei Kammern unterteilt, von denen die untere die halbe Länge der oberen besitzt. Die untere Kammer
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weist Öffnungen 5 auf, die mit den Öffnungen 6 des Zylinders zusammenarbeiten und den Einlass zur Brennstoffpumpe regeln.
Die obere Kammer ist mit zwei Reihen von Öffnungen 8, 10 versehen, von denen die Reihe 8, 8 die Ausströmung der Ladung aus der Pumpe durch die Zylinderöffnungen 9,9 zum Innern der oberen Kammer des Steuerschiebers regelt, die andere Reihe 10, 10 die Durchströmung des Gases vom Innern des Steuerschiebers in die Zylinder durch die Zylinderöffnungen 11, 11 beeinflusst.
Die entsprechenden Öffnungen in jeder der beiden Pumpenkammern und den Zylindern sind vorzugsweise in gleicher Höhe. Auch können die Öffnungen in den Zylindern in verschiedener Höhe und die Schieberöffnungen diesen entsprechend angeordnet werden, so dass sie dann offen stehen, wenn der Steuerschieber in seiner äussersten Lage befindlich ist.
Die Kurbel 15 des Steuerschiebers kann zweckmässig unter gleichem oder nahezu gleichem Winkel
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Öffnung in der unteren Kammer des Steuerschiebers nahe dessen unterem Ende angeordnet sein muss, so dass sie mit der Öffnung jenes Zylinders in Verbindung steht, dessen Kurbel unter 180 zur Steuerung versetzt ist, wenn die zugehörige Pumpe und deren Kolben in der unteren Stellung angelangt sind, während
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des Steuerschiebers versetzt, so dass dieser Einlass geöffnet wird, wenn der Steuerschieber in der untersten Stellung sich befindet (Fig. 3).
Die entsprechenden Öffnungen in der oberen Kammer des Steuerschiebers sind in einer gewissen Entfernung voneinander, die dem Hub des Steuerschiebers entspricht, und so angeordnet, dass bei Anlangen des Steuerschiebers in seiner oberen Endlage die Öffnungen 5,6, die den Gaseinlass aus dem Steuerschieber in eine Pumpe, und die Öffnungen 10, 11, die den Eintritt des Gases aus dem oberen Teile des Steuerschiebers in die Verbrennungskammer desselben Zylinders regeln, offen sind.
Der dritte geöffnete Durchgang 8, 9 bezieht. sich auf den zweiten Zylinder und regelt den Durchstrom des Gases aus der zweiten Pumpe in die obere Kammer des Steuerschiebers, wobei diese zweite Pumpe das Gas durch den geöffneten Durchgang 8, 9 in den ersten Zylinder drückt. Wenn der Steuerschieber am unteren Ende seines Hubes angelangt ist, ergeben sich die umgekehrten Verhältnisse, wobei zwei Öffnungen in Verbindung mit dem zweiten Zylinder treten und eine, d. h. die mittlere, zum ersten Zylinder führt.
Die untere Kammer des Steuerschiebers ist weiters mit einer oder mehreren Öffnungen 17 versehen, durch die das Gas aus dem Vergaser 18 durch den Kanal 20 (Fig. 1 und 4) in die Kammer einströmt. Hiebei sind eine oder mehrere Öffnungen so angeordnet, dass sie zugleich mit den Überströmöffnungen offen stehen, die die Verbindung mit den Pumpen herstellen, so dass durch die Abwärtsbewegung der Pumpe das Gas in und durch den Steuerschieber gesaugt wird.
Das obere Ende des Steuerschiebers ist, wie gezeigt, geschlossen und die im Zweitakt arbeitende Maschine kann mit zwei oder mehreren Zylindern gebaut werden.
Nach der Ausführungsform, die durch die Fig. 7-11 dargestellt ist, besteht der Steuerschieber aus zwei kolbenähnlichen Teilen 21, 22, von denen die Teilkammer 21 an der oberen Stirnseite, hingegen der untere Teil 22 an beiden Stirnseiten abgeschlossen ist. Diese Steuerschieberteile entsprechen zweckmässig ungefähr einem guten Drittel der Gesamtlänge der Steuerung und sind miteinander durch einen Lenker 23 verbunden, wobei die Gelenke 24, 25 unter rechtem Winkel zueinander gestellt sind, so dass sich hieraus praktisch ein Kreuzgelenk ergibt, um einWerfen der Steuerschieberte1le oder des Steuerungsgehäuses in irgendeiner Richtung auszugleichen.
Gemäss einer abgeänderten Ausführung, wie sie in Fig. 12 dargestellt ist, kann auch eine einfache Verbindungsstange 30 in Verwendung kommen, die in den äusseren Stirnflächen der Steuerschieberteile verankert ist, wobei die Beweglichkeit dieser Stange genügt, um den etwa notwendigen Ausgleich herbeizuführen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Abstand zwischen den zwei Steuerschieberteilen 21, 22 oder zwischen der Kurbel und den Schieberteilen nach Belieben geändert werden kann, um die Steuerungsöffnungen nach Wunsch einzustellen.
Nach der Ausführung gemäss Fig. 7-12 tritt an Stelle der Querwand 4 (Fig. 1-6) ein grosser Steuerkanal 32, den der untere Steuerschieberteil aufweist. Der Steuerkanal 32 ist von dem Schieberinneren gesondert und steht mit dem Vergaser sowie mit zwei im Sehieberteil 22 vorgesehenen Querkanälen 33,34 in Verbindung. Die Querkanäle 33,34 sind in verschiedener Höhe angeordnet.
Der Kanal 33 kann mit einer Gehäuseöffnung 35 in Verbindung treten, wenn der Steuerschieber 21, 22 sich in der höchsten Lage befindet, wogegen der andere Kanal 34 eine Verbindung mit einer anderen Gehäuseöffnun 37
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Die Öffnung 36 steht zum Unterschiede von den Kanälen 33, 34 mit dem Inneren des Steuer- schieberteiles in Verbindung umd ist so angeordnet, dass sie der Gehäuseöffnung 37 gegenübersteht, wenn die eine Öffnung 10 in dem oberen Sehieberteil 21 mit dem in den Verbrennungsraum des entgegengesetzten Zylinders führenden Kanal 11 verbunden ist.
Ein zweiter Einlass kann auch in dem unteren Teile des
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Steuerschiebers vorgesehen werden, welch ersterer sich öffnet, wenn der Steuerschieber in seine unterste Stellung gelangt, doch ist es zweckmässig, dass der Steuerschieber von einer solchen Tiefe ist, dass er die zweite, also höhere Schieberöffnung noch überdeckt, wenn er das untere Ende seines Hubes erreicht.
Wie gemäss der ersten AusführungFform beschrieben, wird bei jeder Endstellung des Steuerschiebers durch eine Kolbenstufe Gas aus dem Vergaser angesaugt und der-entsprechende Arbeitszylinder erhält Gas durch den Steuerschieber mittels der Stufe des zweiten Arbeitskolbens,.. der sich gleichfalls hebt und das Gas zusammenpresst. Wenn der Steuerschieber in der. anderen Endstellung seines Hubes angelangt ist, tritt dasselbe Spiel ein, jedoch mit Bezug auf den anderen Zylinder.
In den Fig. 13 und 14 ist eine Ausführungsform des Steuerschiebers dargestellt, die dem Teile 22 gemäss den Fig. 7-12 entspricht, doch sind in diesem'Falle statt des einen langen Steuerkanal : 32 zwei kleinere miteinander in Verbindung stehende Kanäle 40 vorgesehen, von denen wieder die Querkanäle 33, 34 abzweigen.
Bei der Maschine nach den Fig. 15 und 16 sind die in den Zylindern spielenden Arbeitskolben 45,46 nicht abgestuft. Der Steuerschieber 44 ist an seinen beiden Enden geschlossen und mit einem Querdurehlass 48 versehen, der gegen das Innere des Schiebers abgeschlossen ist. Der Durchlass 48 tritt mit seinen Mündungsöffnungen 49, 50 abwechselnd mit den Kanälen 51, 52 des Steuergehäuses in Verbindung, die in das Kurbelgehäuse 53 bzw. 54 münden. Der Steuerschieber 44 ist weiters mit einem Paar Öffnungen 57, 58 versehen, die sich dem Zylinder 42 gegenüber befinden. Der Zylinder 42 weist seinerseits nahe seinem oberen Ende einen'Kanal 59 auf, der in das Steuergehäuse 67 mündet. Gegenüber den Öffnungen 57, 58 sind in dem Steuerschieber 44 ähnliche Öffnungen 60, 61 vorgesehen, wobei auch der Zylinder 43 mit einem Kanal 62 ähnlich dem Kanal 59 versehen ist.
Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, sind die Öffnungen 57 und 58 so weit voneinander entfernt, wie dies dem gegenseitigen Abstande der Mündungen der Kanäle 52 und 59 entspricht. Das gleiche gilt von den Öffnungen 60, 61.
In Fig. 15 hat der Kolben 45 soeben das Ende des Hubes mit dem Ergebnis erreicht, dass ein teilweiser Unterdruck im Kurbelgehäuse 54 entstanden ist. Der Durchlass 50 ist soeben mit dem Kanal 52 in Verbindung getreten, so dass eine Verbindung zwischen dem Vergaser und Kurbelgehäuse 54 entstanden ist, wodurch sich dieses Gehäuse 54 sofort mit Gas füllt. Wenn nun der in seiner oberen Endstellung befindliche Kolben 45 anfängt, sich nach abwärts zu bewegen, so wird durch den sich hiebei nach aufwärts bewegenden Steuerschieber die Verbindung zwischen dem Durchlass 48 und Kanal 52 unterbrochen, so dass 54 geschlossen. wird. Die weitere Bewegung des Kolbens 45 hat ein Zusammendrücken des Gases in dem Raume 54 zur Folge.
Diese Verdichtung wird so lange fortgesetzt, bis die Offnimg 58 mit dem Kanal 52 und die Öffnung 57 mit dem Kanal 59 in Verbindung tritt, wodurch das zusammengedrückte Gas aus dem Raume 54 durch das Innere des Steuerschiebers 44 in die Verbrennungskammer des Zylinders 42 überströmt. Derselbe Kreislauf gilt auch für den Zylinder 42.' Die Fig. 17,18, 19 und 20 zeigen eine Einzylindermaschine, bei der ein Arbeitskolben 63 und ein Pumpenkolben 64 in stufenförmiger Anordnung verwendet wird, wobei der hin und hergehende Steuerschieber 65 beiderseits geschlossen und mit einem Querkanal 66 versehen ist, der eine Verbindung mit dem in den Pumpenzylinder 71 mündenden Kanal 67 und dem Vergaser herstellen kann. Der Steuerschieber 65 ist ferner mit einer Öffnung 68 an der Seite versehen, die sich in den Hauptinnenraum des Steuerschiebers öffnet.
Ein Kanal 69 führt aus dem Steuerschiebergehäuse zum Verbrennungsraum des Arbeitszylinders 70.
In Fig. 19 ist der Pumpenkolben 64 in seiner niedrigsten Stellung gezeigt. Während seiner Abwärtsbewegung wird durch den Kolben 64 ein teilweiser Unterdruck in dem Pumpenzylinder 71 geschaffen.
Ist die in Fig. 19 dargestellte Stellung erreicht, so tritt der Überstromkanal 66 mit dem Kanal 67 derart in Verbindung, dass der Pumpenzylinder sogleich eine Ladung aus dem Vergaser erhält. Der Stufenkolben 63,64 bewegt sich nun nach aufwärts, wogegen der Steuerschieber 65 nach abwärts gleitet. Während dieser Bewegung wird die Verbindung zwischen den Kanälen 66,67 unterbrochen und das über dem Kolben 64 befindliche Gas in den Pumpenraum zusammengepresst. Dieser Vorgang findet so lange statt, bis die in Fig. 17 gezeichnete Stellung erreicht ist, in der die Steueröffnung 68 mit dem Kanal 67 zusammentrifft und die zusammengedrückte Ladung in das Innere des Steuerkörpers 65 tritt.
Der Stufenkolben 63,64 beginnt sich nun zu senken, während der Steuerschieber nach aufwärts geht, so lange, bis die Öffnung 68 sich gegen den Kanal 69 öffnet, wodurch die Ladung aus dem Innern des Steuerkörpers in den Verbrennungsraum des Arbeitszylinders 70 treten kann.
Die Fig. 21,22 und 23 zeigt eine Einzylindermaschine ohne Stufenkolben. Hiebei wirkt der Arbeitskolben 72 mit seiner unteren Fläche als Pumpe und das Kurbelgehäuse 73 wird als Pumpengehäuse benützt, das durch den Kanal 74 bei 75 mit dem Steuerschiebergehäuse verbunden ist. Die Kurbel des Steuerschiebers ist mit der Kurbel des Kolbens gleichgerichtet. Der Kanal 76 dient wieder dazu, eine Verbindung des Steuerschiebergehäuses mit dem Verbrennungsraum des Arbeitszylinders 77 herzustellen.
Auch bei dieser Ausführungsform ist der Steuerschieber 78 beiderseits geschlossen und an seinem unteren Teil mit einem Querkanal 79 versehen, der gegen das Innere des Steuerkörpers abgeschlossen ist und eine Verbindung zwischen der Mündungsöffnung 75 des Kanals 74 und dem Vergaser herstellen kann.
Über dem Querkanal 79 und von ihm durch einen Abstand, der dem Hube des Steuerkörpers entspricht,
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getrennt, ist eine Öffnung 80 geschaffen, die eine Verbindung zwischen der Öffnung 75 und dem Innern des Steuerschiebers herstellt. Nahe dem oberen Ende des Steuerschiebers ist in seiner Seitenwand eine andere Öffnung 81 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen dem Kanal 76 und dem Innern des Steuerschiebers herstellt, wenn dieser sich in seiner tiefsten Stellung befindet.
Zufolge dieser Anordnung wird, wenn der Kolben 72 in seiner untersten Stellung angelangt ist und sich nach aufwärts zu bewegen beginnt, ein teilweiser Unterdruck in der Kurbelkammer 73 und dem Durchgangskanal 74 geschaffen. Bei Erreichung der in Fig. 21 gezeichneten Stellung treten die Kanäle 79, 75 und 74 miteinander in Verbindung und das Gas tritt durch den Durchlasskanal 74 in die Kammer 73. Der Kolben 72 beginnt nun, sich von neuem zu senken und die Ladung in der Kammer 73 und dem Durchlasskanal 74 zu verdichten. Wenn der Kolben 72 sein unteres Hubende erreicht, so stehen die Öffnungen 80 und 75 sowie die Öffnungen 81 und der Kanal 76 miteinander in Verbindung und gestatten der verdichteten Ladung, aus der Kammer 73 durch den Durchgangskanal 74 und das Innere des Steuerschiebers 78 in den Verbrennungsraum 77 des Arbeitszylinders zu treten.
. Die Maschine nach Fig. 24 unterscheidet sich von der nach den Fig. 21, 22 und 23 dadurch, dass die Kurbeln vom Arbeitskolben 82 und Steuerschieber 88 um 1800 gegeneinander versetzt und demzufolge der Querkanal 89 und die Öffnungen 90 und 91 in verschiedenem Abstand angeordnet sind.
Die Maschine wirkt in folgender Weise : Wenn der Arbeitskolben 82 sich hebt, erzeugt er einen teilweisen Unterdruck in der Kammer 83 und dem Durchlasskanal 84 und der Steuerkanal 89 deckt sich mit der Öffnung 85, wenn der Kolben 82 seine Höehstlage erreicht, wodurch das Gas in die Kammer 83 durch den Durchlass 84 gelangen kann. Wenn der Kolben 82 sich senkt, so verdichtet er dieses Gas so lange, bis die Öffnung 90 mit der Öffnung 85 und die Öffnung 91 mit der Öffnung des Kanals 86 sich decken. Sobald dies der Fall ist, strömt das Gas durch das Innere des Steuerschiebers 88 in den Verbrennungraum 87 des Arbeitszylinders.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Steuerung für Zweitaktverbrennungskraftmaschinen mit einem Einlassschieber, der in einem zu dem oder den Arbeitszylindern parallel angeordneten Zylinder angeordnet ist, welche Arbeitszylinder mit Pumpen in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassschieber in zwei Teile gleichbleibenden Rauminhaltes geteilt ist, wobei durch den einen Teil der Gaseinlass zu den Pumpen und durch
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Zylindern erfolgt.