Zweitaktmotor mit Auspuffableitung am deckelseitigen Zylinderende und kolbengesteuerten Lufteinlassschlitzen am andern Ende. Die Erfindung betrifft einen 74weitakt- motor mit Auspuffableitung am deckelsei- tigen Zylinderende und kolbengesteuerten Lufteinlasschlitzen am andern Ende.
Bei bekannten Zweitaktmotoren der vor genannten Art beginnt die Spülung mit dem Öffnen der Lufteinlassschlitze. Da der an fängliche geöffnete Querschnitt sehr klein ist, im Verhältnis zum Querschnitt der .Spül- luftzuleitunb. ist die Luftgeschwindigkeit in der Zuleitun- sehr gering.
Es machen sich daher die Leitungswiderstände in der Zu leitung insofern nicht bemerkbar, als zu Be ginn der Spülung nur ein unbedeutender Druckabfall in der Zuleitung der Spülluft auftritt und der volle Spiildruck ganz bis zu den Lufteinlassschlitzen hin vorhanden ist.
Infolgedessen entsteht in den Lufteinlass- schlitzen eine grosse Luftgeschwindigkeit, so dass die Luft in scharfen, geschlossenen Strahlen in den Zylinderraum einströmt, .die in den spezifisch sehr leichten Abgasen nur einen ungenügenden Durchdringungswider- stand finden und somit mit nahezu unver minderter Geschwindigkeit .den Zylinder inhalt durchstossen.
Diese Luftstrahlen, die sich rasch gegen den Zylinderdeckel hin bewegen und sogar von -da teilweise wieder rückwärts strömen, verursachen eine starke Beunruhigung der Verbrennungsgase im Zylinder, die selber in starke Bewegung geraten und so einen ge ordneten Spülungsverlauf verhindern. Der Nachteil solcher scharfen. geschlossenen Spülluftstrahlen macht sieh besonders bei hohem Spüldruck bemerkbar.
Ausserdem bestehen diese scharfen, ge schlossenen Spülluftstrahlen aus kalter Frischluft. Die innern Wandungen des Ar beitsraumes, insbesondere der Kolbenboden und der Zylinderdeckel und die obern Teile des Einsatzes, .die durch .die Verbrennungs gase sehr hoch erhitzt werden und infolge dessen eine hohe Temperatur annehmen, er leiden beim Auftreffen solcher kalten Frisch luft eine plötzliche Abkühlung, die einem Abschreckvorgang sehr nahe kommt und ausserordentlich schädlich für den Werkstoff ist, da durch die stete Wiederholung dieser Abschreckvorgänge bei jedem Kolbenspiel Strukturänderungen und Haarrisse entstehen können,
die den Ausgangspunkt für Wäriue- risse bilden.
Die Erfindung bezweckt, eine gleich mässigere Eintrittsgeschwindigkeit und Ver teilung der Luft über den Zylinderquer schnitt während des Spülvorganges zu erzie len, und ermöglicht, eine Verwirbelung und dadurch verursachte Verunreinigung der Frischluft im Zylinder zu vermeiden und ausserdem beim Spülvorgang ein Abschrek- ken -der stark erhitzten Teile, wie Kolben boden und Zylinderdeckel, durch kalte Spül luft, zu verhindern.
Die Erfindung besteht darin, :dass min destens einem Teil der Lufteinlassschlitze Abschlussorgane vorgeschaltet sind, welche später öffnen als die Einlassschlitze vom Kolben freigegeben werden. Vorteilhafter weise sind die Lufteinlassschlitze derart aus gebildet, dass beim Öffnen der Abschluss- organe der vom Kolben abgedeckte Quer schnitt der Schlitze so gross ist, dass gleich zu Beginn des Lufteintrittes eine geringe Eintrittsgeschwindigkeit für die Luft er zielt wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel der Erfindung schematisch darge stellt.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Arbeitszylinder eines Zweitaktmotors mit Gleichstromspülung, Fig. 2 ein Kurbeldiagramm, Fig. 3 ein Indikator-Druckdiabramm, Fig. 4 ein Diagramm der Drücke im Zy linder, des .Spüldruckes und des Abgasdruk- kes in einem andern Massstabe, aufgetragen über der Abwiek_lung des Kurbeldiagrammes als Basis, Fig. 5 eine Ansicht des Zylinderbodens;
Fig. 6 betrifft eine Variante und zeigt einen Querschnitt durch den Zylinder in der Höhe der Lufteinlassschlitz .
Der Kolben 1 in Fig. 1 treibt die Kurbel- welle 2 und arbeitet im Zylinder 3, dessen Auspuffventile 5 die Mündungen :der Aus puffleitung 6 beherrschen und von Nocken 7 gesteuert werden. Die Nocken 7 werden mit telst des Kettenantriebes 8 von :der Kurbel welle 2 angetrieben. Am andern Zylinder ende sind kolbengastetierte Lufteinlassschlitze 10 zweckmässig gleichmässig auf dem Zylin derumfang verteilt vorgesehen, denen im Ringkanal 12 Abschlussorgane 11 vorgeschal tet sind, welche die Luftzufuhr aus Leitun gen 13 steuern, die an einen nicht darge stellten Luftbehälter angeschlossen sind.
Zwischen den Abschlussorganen 11 und den Lufteinlassschlitzen 10 sind Nuten 14 vorge sehen, um Leitwände 15 nachträglich anbrin gen zu können. Die Leitwände 15 erstrecken sich zweckmässig nur über einen Teil der Höhe des Ringkanals 12 und gleichen die verschieden grossen Widerstände zu den ein zelnen Schlitzen aus, indem sie für die Luft zufuhr zu den den Abschlussorganen 11 näher gelegenen Schlitzen einen zusätzlichen Wi derstand bilden.
Nach der Verbrennung in der Nähe .des obern Totpunktes 0T in Fig. 2 folgt zunächst die Expansion bis beim Punkt a in Fig. 2 und 4, bezw. .dem entsprechenden Punkt a' in Fig. 3 die Auspuffventile 5 öffnen und :der Auspuff beginnt.
Beim Weiterschreiten des Kolbens 1 wer- .den beim Punkt<I>b</I> bezw. <I>b'</I> die Lufteinl:ass- schlitze 10 abgedeckt, wobei :die Abschluss- organe 11, sofern sie nicht gesteuert sind, sondern selbsttätig arbeiten, infolge des Über druckes im Zylinder zunächst noch geschlos sen bleiben, Abis vor dem untern Totpunkt UT beim Punkt c bezw. c' Druckausgleich im Zylinder erreicht wird.
Unterdessen dringen Auspuffgase aus dem Zylinder in .den Ringkanal 15 und mischen sich mit der Spülluft.
Wie Fig. 3 zeigt, nimmt der Druck p im Zylinder 3 rasch ab. Auch der Spül druck senkt sich am Anfang der Spülung rasch, da beim öffnen der Abechlussorgane 11 der vom Kolben 1 inzwischen abgedeckte Querschnitt der .Schlitze 10 gross ist, so dass gleich zu Beginn .des Lufteintrittes eine ge ringe Eintrittsgeschwindigkeit für die Luft erzielt wird.
Bei dem vorhandenen grossen Schlitzquerschnitt tritt nämlich im Gegen satz zu den bekannten Motoren eine Drosse lung .der Luft in den Schlitzen 10 nicht mehr auf, da die Luftgeschwindigkeit in der Spül luftzuleitung 13 vom Beginn der Spülung an schon so gross ist, class der Luftwiderstand in den Leitungen 13 sich geltend macht und infolgedessen sich bereits dort der in Fig. 3 gezeigte Druckabfall einstellt.
Die Austrittsgeschwindigkeit der Luft aus den Sühlitzen 10 ist infolge des kleinen Drucküberschusses klein, so dass die Luft, anstatt in scharfen Strahlen in den Zylin der 3 hinein zu schiessen, über den ganzen Zylinderumfang geschlossen eindringt und sieh zunächst über dem Kolben 1 sammelt.
Dieses gleichzeitige geschlossene Eindringen der Luft über den ganzen Zylinderumfang bedingt ein Zusammenballen der Luft über dem Kolbenboden, wodurch eine gleich mässige Verdrängung der Abgase nach oben eingeleitet wird, und sich zwischen den Ver brennungsgasen und .der Frischluft eine Zwi- schenschicht aus Luft und Verbrennungs gasen über den ganzen Zylinderquerschnitt bildet, die als eine Art Gaskolben mit einem spezifischen Gewicht zwischen demjenigen der Verbrennungsgase und der Luft durch das stetige Nachdrängen der Luft infolge der durch die Anordnung der Ventile 11 und der Leitwände 15 erzielten,
annähernd gleich mässigen Eintrittsgeschwindigkeit während des ganzen Spülvorganges die Verbrennungs gase zur Auspuffableitung 6 vor sich her schiebt. Das gegenüber demjenigen der Ver brennungsgase grössere spezifische Gewicht des Gaskolbens vermindert die Gefahr eines Durchstossensdesselben durch Spülluftstrah- len. Die Mischung von Auspuffgasen mit Spülluft in der Luftzufuhrleitung vor und zu Beginn der Spülung begünstigt die Bil dung des Gaskolbens. Im weiteren Verlauf des Spülvorganges nimmt zwar der Spül druck in der Luftzuleitung wieder zu.
Da aber die -Öffnung der Einlassschlitze 10 bis zum untern Totpunkt UT noch zunimmt, bleibt die Eintrittsgeschwindigkeit der Luft gleichmässig. Der Auspuffdruck p", hinter den Auspuffventilen 5 bleibt nahezu kon stant.
Der Lufteinlass dauert bis beim Punkt <I>d</I> bezw. <I>d'</I> die Schlitze 10 vom Kolben 1 zugedeckt werden. Um den Druck im Zylin der auf den .Spülluftdruck ansteigen zu las sen werden die Auspuffventile 5 mindestens gegen Sühluss des Auspuffes, der erst nach dem 3chluss der Einlasssehlitze im Punkt e erfolgt, gedrosselt, so dass der Druck p., sinkt und im Punkt e den Druck in der Auspuff leitung erreicht.
Insbesondere bei schnellaufenden Mo toren könnte, trotzdem beim Beginn der Spü lung ein .grösserer Querschnitt der Luftein- lassschlitze 10 freigelegt ist, bei Anordnung eines einzigen Auspuffventils 5 (Fig. 2) ein stärkeres Aufströmen der Luft in der Zylin derachse als am Umfang auftreten und in der Zylindermitte ein vorzeitiges Entweichen der Spülluft durch den Auspuff und eine ungenügende Spülung des dem Umfang näher gelegenen Teils des Zylinderinhaltes stattfinden. Deshalb sind mehrere Auspuff ventile 5 (Fig. 5) näher am Zylinderumfang angeordnet, so dass die Abströmung der Auspuffgase am Umfang des Zylinders be schleunigt wird.
In Fig. 6 ist nur an einer Seite eine Spül- luftzuleitung angeordnet, .so dass sich zu den einzelnen, über den ganzen Zylinderumfang verteilten 'Schlitzen 18 verschieden lange Wege ergeben. Um nun die verschieden gro ssen Widerstände in der Luftzuleitung zu den einzelnen Schlitzen 18 auszugleichen, das heisst um die gleichmässige Verteilung der Luft über den ganzen Zylinderquerschnitt zu erreichen, ist eine Leitwand 16 vorgesehen, die, was die Figur nicht zeigt, sich im Ge gensatz zu den Leitwänden 1:5 in Fig. 1 über .die ganze Höhe des Ringkanals erstreckt und mit Drosselöffnungen 17 versehen ist.
Je weiter die Drosselöffnungen 17 von dem Ab- sehlussorgan 11 entfernt sind, desto grösser ist ihr Querschnitt, so dass die Luftzufuhr zu den dem Abschlussorga.n 11 näherge- legenen Schlitzen 18 stärker gedrosselt wird als zu den weiter entfernteren. Die Enden der Leitwand 16 bilden um Achsen 21 dreh bare Klappen 20.
Die Lufteinlassschlitze 18 im Zylinder sind in der Ebene normal zur Z@,linderachse gegen den Radius geneigt, so dass der in den Zylinder 8 eintretenden Luft eine Drehung erteilt wird, die zu einer gleich mässiger. Verteilung der Luft im Zylinder beiträgt.
Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, dass durch das verzögerte Offnen von Abschlussorganen in der Luftzuleitung, nach dem die Einlassschlitze vom Kolben freige geben sind, die Widerstände in der Luft zuleitung sich geltend manchen und der Spül druck vor den Schlitzen bereits soweit ge senkt ist, dass das nunmehr einsetzende Ein strömen der Spülluft nur mit mässiger Ge schwindigkeit erfolgt.
Als weiterer Vorteil ergibt sich durch den grossen Schlitzquerschnitt bei Beginn der Spülung ein starkes Zusammenballen der langsam in den Zylinderraum einströmenden Luft, so dass eine Art Gaskolben aus Luft und Verbrennungsgasen entsteht, wobei das Verhältnis von Luft zu Verbrennungsgasen stetig zunimmt. Dieser Gaskolben wäre nun infolge seiner Dichte von Luftstrahlen sowieso nicht mehr so leicht zu durchschla gen.
Durch Anordnung von Rück-schlag- ventilen und entsprechende Formgebung bezw. Einbau von Drosselstellen in den zu verschiedenen Schlitzen oder Schlitzgruppen führenden Kanälen kann dieses Zusammen ballen der Luft begünstigt werden, indem infolgedessen der Lufteintritt in den Zylin der allerseits ungefähr gleichmässig erfolgt. Die den Lufteinlasssehlitzen vorgeschalteten Organe können in einer grösseren Anzahl über den Umfang des Zylinders verteilt sein, um eine gleichmässige Luftverteilung über den Querschnitt zu erhalten.
Sie könnten auch so gesteuert werden, dass sie eventuell ohne Rücksicht auf .den Druckausgleich im Arbeitszylinder, geöffnet werden, sobald der vom Kolben äbgedeckte Querschnitt der Lufteinlassschlitze so gross ist,
dass die zur Vermeidung einer Durchwirbelung des Zy linderinhaltes erforderliche mässige Luftein- trittsgesch'windigkeit erreicht wird. Wenn bei Anordnung von selbsttätigen Abschluss- organen vor den Lufteinlassschlitzen,
zur Erzielung eines entsprechenden Durchfluss- querschnittes bei den Lufteinlassschlitzen beim Öffnen dieser Abschlussorgane eine Verzögerung ihres Öffnens über den Druck ausgleich im Zylinder hinaus notwendig ist, kann diese Verzögerung durch entsprechende Vergrösserung der Masse -der Abschlussorgane erzielt werden. Der Abschluss des Auspuff- organes kann auch vor dem Zudecken der Schlitze erfolgen.
Das Schliessen der Aus puffventile nach dem Schluss .teer Einlass- sehlitze ergibt bei Verlust einer gewissen Luftmenge eine Verbesserung der Spülung an der Deckelseite.
Das Öffnen und Schliessen des Auspuff- organes kann bei der gleichen oder annähernd der gleichen Kolbenlage erfolgen, was das Umsteuern des Motors vereinfacht. Bei höheren Belastungen des Motors kann eine Drosselung der Auspuffableitung erfolgen. Schliesslich kann der Querschnitt der Aus puffableitung .derart bemessen sein und der Auspuff so langsam geschlossen werden, dass beim Schluss des Auspuffes der Druck im Zylinder mindestens annähernd gleich dem Spüldruck ist.
Der Gesamtquerschnitt der den Luftein- lassschlitzen vorgeschalteten Abschlussorgane ist zweckmässig mindestens die Hälfte des Gesamtquerschnittes der die Auspuffablei tung steuernden Auspuffventile. Die den Lufteinlassschlitzen vorgeschalteten Organe öffnen bei Höchstlast zweckmässig erst, wenn mindestens ein Viertel des vollen Querschnit tes der Schlitze vom Kolben abgedeckt ist.
Die Gesamtbreite der Einlassschlitze ist zweckmässig mindestens ein Drittel des innern Zylinderumfanges. Schliesslich sind die Lufteinlassschlitze zweckmässig so hoch, dass sie annähernd beim Offnen des Auspuf fes vom Kolben abgedeckt werden.
Die Lufteinlassschlitze können auch grup penweise mit den ihnen vorgeschalteten Ab schlussorganen durch Kanäle verbunden sein, derart, dass mehrere Schlitzgruppen jeweils mit einem Abschlussorgan oder mit denselben Abschlussorganen verbunden sind. Die Schlitze, Schlitzgruppen, bezw. die ihnen zu geordneten Kanäle sind zweckmässig derart ausgebildet und mit Leitvorrichtungen bezw. Drosselungen versehen, dass die verschieden grossen Leitungswiderstände zu den einzelnen Schlitzen oder Schlitzgruppen ausgeglichen werden.