Antriebsvorrichtung für Steuerschieber von Zweitaktbrennkraftmaschinen. Die Erfindung betrifft eine Antriebsvor- richtung für Steuerschieber von Zweitakt- brennkraftmaschinen,
bei welchen auf einem die Bewegung des Schiebers erzeugenden ex- zentrisch umlaufenden Steuerzapfen eine Pleuelscheibe mit zum Steuerzapfen eXzen- irischer, äusserer Lauffläche drehbar ist.
Die Erfindung besteht darin, daB die Bohrung für den Steuerzapfen auf .derjenigen Pleuelscheibenseite angebracht ist, die in der Totpunktzone, wo der Schieber öffnet, dessen Massendruck aufnimmt.
Die Zeichnung zeigt beispielsweise Aus führungsformen des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 zeigt oben den Rohrsteuerschieber und Arbeitszylinder in Längsschnitt nach Linie der Fig. 2 und unten .den Rohr- steuersc'nieberantrieb im Längsschnitt nach Linie A-_. und in Ansicht das untere Ende des Rohrsteuerschiebers und dessen Führung;
Fig. 2 zeigt den Zylinder, Rohrsteuer schieber und Rohrsteuerschieberantrieb in Querschnitt nach Linie B -B in Fig. 1; Fig. 3 zeigt den Rohrsteuerschieber in Ansicht, und den Rohrsteuerschieberantrieb in einem Querschnitt nach Linie C-C in Fig. l; Fig. 4 zeigt das Steuerdiagramm;
Fig. 5 bis 7 zeigen in analogen Schnitten nach D-D, <I>F -F</I> und G -G die Fig. 1 bis <B>3</B>, aber eine andere Ausführungsform, des Antriebes;
Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungs- beispiel der Brennkraftmaschinensteuerung in. Längsschnitt nach Linie J-J in Fig. 9; Fig. 9 zeigt dieselbe Steuerung im Quer schnitt nach Linie K -K in Fig. B.
Die" Steuerwelle 1 (Fix. 1 bis 4) weist einen exzentrischen Steuerzapfen 2 auf, um welchen die aus zwei miteinander verschraub ten Teilen bestehende Pleuelscheibe 3 mit dem Radius R' angeordnet ist. Letztere liegt in einem Steuerschlitten 4, der mit .dem Rohr schieber 5 fest verbunden ist und eine senk rechte Auf- und Abbewegung macht. Ein am festen Zylinder 6 vorgesehener Gleitrahmen 7 nimmt den Steuerschlitten 4 auf.
Die Pleuelscheibe 3 ist exzentrisch zum Steuer zapfen 2 angeordnet und umschlingt. den selben ganz. Der Rohrschieber 5 ist mit Aus lassschlitzen 8 und Spülschlitzen 9, der Zy linder 6 mit Auslassschlitzen 10 und Spül schlitzen 11 versehen. Der Zylinder 6 ist nach oben .durch einen das Brennstoffein- spritzventil oder die Zündkerze 13 aufneh menden Deckel 12 und nach unten durch den Arbeitskolben 15 abgeschlossen, welch letz terer über eine Pleuelstange 16 mit einer Kurbelwelle 17 verbunden ist.
In dem Steuer diagramm in Fig. 4, in dem horizontal eine Kurbelwellenumdrehung in Winkelgraden und vertikal zu .den Ober- und Unterkanten der festen Schlitze 10 und 11 im Zylinder jeweils die zu jeder Kurbelstellung gehören den Stellungen der Ober- und Unterkanten 8', 9' der beweglichen Steuerschlitze 8 und 9 im Schieber und der Oberkante 15' des Kolbens 15 eingetragen ist, ist .die Arbeitsweise der Steuerung und ihres Antriebes ersichtlich. Die Hublänge H des Arbeitskolbens 15 und die Hublänge h des Schiebers 5, sowie die Bewegungsrichtungen sind in Fig. 4 durch Pfeile eingetragen.
Die Eröffnungs- und Ab schlusspunkte der Aus- und Einlassschlitze 10 find 11, sowie die Totlage des Schiebers 5 sind durch die kleinen Buchstaben a,<I>b, c, d</I> und f bezeichnet. Die Arbeitskurbelwelle 17 dreht sich um den Winkel a nacheilend mit gleicher Drehzahl wie die Steuerwelle 1.
Aus dem Steuerdiagramm ist nun ersichtlich, dass, wenn der Arbeitskolben 15 =/, seines Arbeits hubes H gegen den innern Totpunkt zurück gelegt hat, der Rohrsteuerschieber 5 ungefähr die Hälfte seines Einwärtshubes 12, zurück gelegt und seine maximale Geschwindigkeit erreicht hat und mit dieser im Punkte a die Auslassschlitze 10 im Zylinder 6 eröffnet.
Von hier an wird der Rohrsteuerschieber 5 vom Steuerzapfen 2, der bis in die Totlage f, also auf die Geschwindigkeit 0 verzögert und wiederum aus dieser heraus auf die maximale Auswärtsgeschwindigkeit im Abschlusspunkt c . der Auslassschlitze 10 beschleunigt.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, wird die maximale Abschlussgeschwindigkeit des Schiebers wie der beim Abschluss der Auslassschlitze 10 er reicht und zirka die Hälfte des Schieberaus- wärtshubes 1i ist schon zurückgelegt, wenn der Arbeitskolben 15 erst zirka ? seines Auswärtshubes H zurücl#:gelegt hat.
Aus derselben Figur ist weiter ersicht lich, dass bei Rohrschiebersteuerung eine Pha- senverschiebung von a = 13 zwischen der Kurbelwelle 17 und Steuerwelle 1 genügt, um die Spülschlitze 11 erst nach zirka 1/:z Hublänge 11 des Arbeitskolbens 15 nach des sen innern Totlage zum Abschluss zu bringen. Dadurch wird der Arbeitsraum noch bei den grossen Drehzahlen und grossen mittleren Kolbenge,,ehwindigkeiten auf den Spüldruck aufgeladen.
Durch die starke Verzerrung der Schie- berbeivegungskurve, die in. Fig. 4 gut ersicht lich ist, derart, dass .der Richtungswechsel in der Totlage f ein viel schärferer ist als in der andern Totlage, resultierend aus dem grossen Verhältnis Il <I>\E</I> Ti--. 3, R - Exzen trizität des Zapfens ? und E -Abstand zwi schen Zapfenmitte und Pleuelmitte) 0,75 das mit Vorzug zwischen 0,5 und 0,9 gewählt wird,
sowie aus .der Anordnung des Steuer zapfens ? in derjenigen Pleuelscheibenseite 3' die in der Totlage f mit ihrer äussern Lauf fläche L' den Massendruck des Schiebers 5 aufnimmt, ergibt sich der Vorzug, dass vom Steuerschieberhub 7i. bis zu 50 ?ö für die Frei legung der Steuerschlitze 10 während des Auspuffvorganges und nur die übrigen 50.": für die Abdichtung während des Verdich- tungs- und Arbeitshubes verwendet werden kann.
Da zudem noch das Eröffnen und Ab schliessen der Steuerschlitze 10 ungefähr im Bereiche der maximalen Schiebergesehwin- digkeit liegen, ergibt sich für einen ge gebenen Sebieberhub 1i ein grosser Durch fluss - Zeitquerschnitt.
Ebenso werden die maximalen Massenkräfte, die, wie aus dein starken Richtungs%vechsel der Weg-Zeit- kurve des Schiebers 5 in Fix. 4 ersicht lich ist, in der Steuerzone auftreten, vom Steuerzapfen 2 auf kürzestem Wege direkt hauptsächlich über die Pleuelhälfte 3' und deren äussere Lauffläche L' aufgenommen.
Entsprechend dem langsamen Richtungs wechsel in der andern Totzone der Weg- Zeitkurve des Schiebers 5 sind die Massen kräfte, die von der gegenüberliegenden un tern Pleuelhälfte 3" und deren äussern Lauf fläche L" aufgenommen werden müssen, viel kleiner. Die Grösse dieser Pleuelseite 3" ist gemäss Fig. 5 bis 7 durch Reduzierung des Krümmungsradius ihrer äussern Lauf fläche l" dementsprechend reduziert.
Ge mäss den Fig. 5 bis 7 ist wiederum eine Steuerwelle 1 mit dem Steuerzapfen 2 vor gesehen, und auf letzteren eine aus zwei mit- einander verschraubten Teilen 20', 20" be stehenden Pleuelscheibe 20 gelagert. Die Pleuelscheibe 20 ist im Steuerschlitten 4 an geordnet, der, wie bereits beschrieben, mit dem Rohrsteuerschieber 5 verbunden ist.
Die damit in Zusammenhang stehenden Teile 6 bis 17 sind bereits beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 näher beschrieben, so dass sich hier deren Erläuterung er übrigt.
Der in den Fig. 5 bis 7 dargestellte An trieb unterscheidet sich vom vorhergehenden nur darin, dass die Pleuelscheibe 20 nicht kreisrund mit auf beiden Seiten gleichen Krümmungsradien der äussern Laufflächen ausgebildet ist, sondern genau entsprechend den Kräften, die auf .diese Laufflächen wir ken und den konstruktiven Forderungen, denen sie entsprechen müssen,
als Scheibe mit zwei konzentrischen Teilen 20' und 20" und in ihren Krümmungsradien R' und r" vonein ander verschiedenen äussern Laufflächen L' und d". Diese haben genau die gleichen Funk tionen wie die Laufflächen L' und L" in den Fig. 1 bis 3.
Da die Lauffläche<I>L'</I> und l" zwecks guter Zentrierung der Pleuelscheibe 20 fast bis zum Halbkreise ausgebildet sind, und der Steuerschlitten 4 als ein der Pleuel- scheibe in den Totlagen knapp angepasstes Gehäuse ausgebildet ist, sind für die beiden Fortsätze 25 des aufnehmenden Pleuelteils 20 im. Gehäuse 4 Ausfräsungen 26 vorgesehen worden,
in die die Fortsätze 25 bei Ausschlag der Pleuelscheibe 20 eintreten.
Die in Fig. 8 und 9 dargestellte Steue rung unterscheidet sich von der vorhergehen den dadurch, dass das Eröffnungs- und Ab schlussorgan 30 für die Auslassschlitze 10 als Kolbenschieber ausgebildet ist. Dabei wir ken nicht nur die Massenkräfte, sondern auch die Verbrennungsdrücke über den Steuer kolben 30 und die Pleuelscheibe 20 auf den Steuerzapfen 2. Wie ersichtlich, werden auch diese Kräfte auf kürzestem Wege direkt über die grössere Lagerfläche L' auf den Steuerzapfen 2 geleitet.
Der Pleuelteil 20" mit der Lagerfläche l" dient fast nur noch zur Zentrierung und Führung der Pleuel- scheibe 20 im Steuerschlitten 4 und ist ent sprechend klein ausgeführt.
Der hin- und hergehende Steuerschlitten 4 kann ersetzt werden durch ein um einen festen Zapfen oszillierendes, die Pleuelscheibe 20 umfassendes Steuergehäuse, dessen freies oszillierendes Ende mit dem zu bewegenden Steuerschieber verbunden ist. Es ist selbst verständlich, dass .die Pleuelscheiben bei An wendung geteilter oder fliegender Steuer zapfen auch aus einem Stück bestehen kön nen.
Die steuerungstechnischen Forderungen lassen sich beim erfindungsgemässen Antrieb mit den konstruktiven Forderungen in Über- einstimmung bringen, wie das selten bei einem Maschinenelement der Fall ist.
Will man aus konstruktiven Gründen entgegen den in der Zeichnung dargestellten Beispielen den Auspuff am innern Arbeits- raumende und den Einlass am äussern Ar beitsraumende anordnen, so ist die Drehrich tung der Maschine zu .ändern, oder aber der Rohrschieber muss dem Arbeitskolben um den gleichen Winkel nacheilen, wie er ihm jetzt voreilt. Soll die Maschine umsteuerbar sein,
dann muss die Steuerwelle der Arbeitskurbel welle gegenüber um den doppelten Vor- bezw. Nacheilwinkel a verdrehbar sein.