Zweitaktmotor. Es sind Zweitaktmotoren mit Gemischauf- ladung bekannt, bei welchen die untere Seite des Arbeitskolbens zusammen mit dem Kurbel gehäuseraum als Ladepiunpe ausgebildet ist, oder solche, bei denen eine besondere Lade pumpe vorgesehen ist; dies hat jedoch ver schiedene Nachteile.
Wenn als Ladepumpe die untere Kolben seite in Verbindung mit dem Kurbelgehäuse dient, so muss dem Brennstoff so viel Öl bei gemischt werden, dass mit diesem Gemisch so wohl die Lager des Kurbeltriebes wie auch der Kolben ausreichend geschmiert werden. Dazu muss aber wesentlich mehr Öl beige mischt werden, als zum Beispiel ein Viertakt motor normalerweise verbraucht.
Bei Zweitaktmotoren mit besonderer Lade pumpe sind mehrere zusätzliche Bauelemente erforderlich.
Diese Nachteile werden bei dem nachste hend an Hand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel des erfindiulgsgemässen Zweitaktmotors mit unabhängig vom Arbeits kolben gesteuertem Gasauslass vermieden.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, den Arbeitskolben gleichzeitig als Kolben der Ladepumpe zu benutzen, wobei der Hub raum der Ladepiunpe während annähernd der ganzen Kolbenbewegung gegen den Kurbel gehäuseraum abgeschlossen ist.
In der Zeichnung zeigt Fig.1 einen Zweitaktmotor im Vertikal schnitt nach der Linie A-B in Fig.4, Fig. 2 einen Vertikalschnitt nach der Linie C-D in Fig. 4, Fig. 3 einen senkrechten Teilschnitt nach der Linie E-F in Fig. 4 und Fig. 4 einen Horizontalschnitt nach der Linie G-H in Fig. 1.
Der gezeichnete Zweitaktmotor besitzt ein Kurbelgehäuse 1 mit einem Aufsatz 2, der den Zylinder 3 mit oben befindlichem Auslass kanal 4 für die Verbrennungsgase aufweist. Ein diesen Auslass steuerndes Tellerventil 5 ist über einen Kipphebel 6, eine Steuerstange 7 und eine Nockenwelle 8 mit zwei diametral einander gegenüberliegenden Nocken betätig- bar. Die in einem seitlich ausladenden Teil des Kurbelgehäuses 1 gelagerte Nockenwelle 8 steht derart mit der Kurbelwelle 9 in An triebsverbindung, dass sie beim Betrieb des .Motors im gleichen Drehsinn, aber nur mit halber Drehzahl wie die Kurbelwelle 9 rotiert.
Der untere Teil des Zylinders 3 ist von einem koaxialen, ringförmigen Raum 10 umgeben, der zur Aufnahme der ganzen, einem Arbeits hub entsprechenden Gasgemischmenge dient. Der Gemischraum 10 wird periodisch durch einen Schlitz 12 der als Steuerorgan für den Gemischeinlass 11 dienenden Nockenwelle 8 mit einem am Kurbelgehäuse 1 befestigten Vergaser 13 verbunden. Der Innenraum des Zylinders 3 und der Gemischraiun 10 sind durch eine als Zylinderboden ausgebildete Stopfbüchse 14 vom Innenraum des Kurbel gehäuses 1 getrennt.
Im Bereich des obern Teils des Gemischraumes 10 sind in der Zy- linderwandung gleichmässig über deren Um fang verteilte Überströmöffnungen 15 (Fug. 1 und 4) vorgesehen, während im Bereich des untern Teils des Gemischraumes 10 entspre chend angeordnete Hilfsöffnungen 16 (Fug. 2) in der Zylinderwandung angebracht sind. Der Gemischraum 10 ist oben durch einen Quer kanal 17 mit dem Innenraum des Zylinders 3 verbunden.
Die Axe des oberhalb der Über- strömöffnimgen 15 in den Zylinderraum mün- clenden Querkanals 17 ist schräg nach oben gegen eine Zündkerze 18 (Fig.2) gerichtet, die am obern Teil des Zylinders 3, dem Kanal 17 gegenüberliegend, angeordnet ist.
Am un tern Ende der Kolbenstange 19, die axial ver schiebbar in der Stopfbüchse 14 (Zylinder boden) geführt ist, ist gemäss Fig.3 ein im Vertikalschnitt T-förmiger Durchlass 20 vor gesehen, der im Bereich der obern Totpiunkt- lage des Kolbens 21 oben in den Ansaugraum und unten in den Kurbelgehäuseraum mündet.
Die Wirkungsweise des -beschriebenen Zweitaktmotors ist im übrigen folgende: Angenommen, der Kolben 21 bewege sich aus seiner untern 'Totpunktlage gemäss Fig. 1 nach oben, das Tellerventil 5 sei geschlossen und im Zylinderraum über dem Kolben 21 befinde sich das zu verdichtende Gasgemisch. Im Verlaufe des Verdichtungshubes werden vom Kolben 21 vorerst die L'berströmöffnun- gen 15 und anschliessend der Querkanal 17 geschlossen, wodurch die Verbindung zwischen dem Gemischraum 10 und dem Innenraum des Ärbeitszylinders 3 unterbrochen wird.
Während der Kolben 21 die im entsprechen den Raum des Arbeitszylinders 3 befindlichen Gase verdichtet, wird zufolge des auf der Kolbenunterseite entstehenden Unterdrueks aus dem Vergaser 13 über den in Offenstel- limg befindlichen Schlitz 12 der Nockenwelle 8 frisches Gasgemisch in den Gemischraum <B>1.0</B> und durch die Öffnungen 15, 16 in den Laderaum auf der untern Kolbenseite gesaugt.
Kurz vor der obern Totlage des Kolbens stellt der Durchlass 20 die Verbindung mit dein Kurbelgehäuse her, so dass von diesem Zeit- piuikt ab eine ganz kleine, durch die Lage ihd die Grösse des Durchlasses 20 regulier- bare Menge von Ölnebel mit dem noch anzu saugenden frischen Gemisch angesaugt wird. Durch die Stopfbüchse 14 (Zylinderboden) ist die Dichtung zwischen dem genannten Lade rauin und dem Kurbelgehäuseraum gewähr leistet.
Bei der Verdichtung der Gase mit den Ölnebeln schlägt sich ein Teil des in den Öl- nebeln enthaltenen Öls am Boden und an den Wänden des Ansaugraumes nieder, ein wei terer Teil wird sich nach dem Öffnen der Überströmöffnungen, beim Überströmen von dem Ansaugraum in den Arbeitsraum, an der Wand des Arbeitszylinders niederschlagen. Da die Ölnebel erst am Schluss des Ansaughubes dem Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt wer den, sind dieselben nur in einer kleinen Menge Gemisch enthalten und das in den Ölnebeln enthaltene Öl lässt sich leicht wieder nieder schlagen.
Die angegebene Art der Ölnebelzuführung ist nur ein Beispiel; die Zuführung derselben kann auch durch eine von dem Steuerorgan des Motors gesteuerte Bohrung erfolgen.
Da der Arbeitskolben ohne Seitendruck arbeitet, ist sein Ölbedarf geringer als der eines Viertaktmotorliolbens.
Kurz bevor der Kolben in.seine obere Totlage kommt, erfolgt (wie üblich) die Zün dung des verdichteten Gemisches durch die Zündkerze 18.
Nachdem der Kolben in seine obere Tot lage gekommen ist, wird er durch die infolge der Verbrennung entstehende Drucksteigerung nach unten getrieben. Beim Abwärtsgehen des Kolbens wird mittels des Steuerorganes 8 der Gemischeinlass 11 vom Raum 10 durch das Schliessen des Schlitzes 12 abgeschlossen. Das angesaugte frische Gemisch wird nun in dein Raum 10 verdichtet.
Sind die Verbrennungsgase iln Arbeits- r aiun des Zylinders genügend entspannt, so -wird das Auslassventil 5 geöffnet, und die verbrannten Gase können durch dieses in den Auslass 4 entweichen. Kurz nachher öffnet der Kolben den zur Zündkerze gerichteten Querkanal 17. Durch den Druck, unter dem das Gemisch im Räum 10 steht, strömt. dann ein dünner Strahl des frischen Gemisches zur Zündkerze 18.
Anschliessend öffnet der Kol ben die Überströmschlitze 15, worauf das frische Gemisch gleichmässig ringsum aus dem Raum 10 in den Arbeitsraum des Zylinders strömt, diesen von unten nach oben füllt und dabei eine der frischen Ladung entsprechende Menge der verbrannten Gase in den Auslass- kanal 1 drfiekt. Ist der Druckausgleich zwi- sehen dem Raum 10 und dem Arbeitsraum erfolgt, so gibt. der in Arbeitsstellung befind liche Nocken der Welle 8 das Auslassventil 5 frei, welches von der Feder 22 geschlossen wird.
Der nach oben gehende Kolben schliesst dann zuerst die Überströmschlitze 15 und nachher den Querkanal 17. Das Arbeitsspiel beginnt von neuem usw.
Ein Rückströmen des Gemisches durch den Querkanal 17 ist nicht zu befürchten, da durch die Strömungsenergie der Gase noch ein Nachströmen vorhanden ist (Beweis hier für ist, dass die Einlassventile raschlaufender Verbrennungsmotoren nicht bei der untern Totlage des Kolbens, sondern erst 30 bis 60 Grad später geschlossen werden).
Die Kühlung des beschriebenen Motors kann entweder, wie in der Zeichnung ange nommen, mittels Kühlflüssigkeit oder, wie be kannt, durch Luft erfolgen, wobei aufgesetzte Kühlrippen verwendet werden.
Weil bei dem verwendeten, kurzen Kol ben während der Verdichtung durch das frische Gemisch die untere Kolbenbodenseite und während des Überströmens von dem Raum 10 in den Arbeitsraum die obere Kol- benbodenseite wirksam bestrichen wird, ist auch bei grösseren Kolbendurchmessern zufrie denstellendes Arbeiten möglich.
Durch den Querkanal 17 erhält. die Zünd- kerne bei jedem Arbeitstakt eine genügende Menge frischen Gemisches zugeführt, so dass der Motor auch bei Leerlauf regelmässig ar beitet.
Da der Motor mit Brennstoff ohne Schmier ölzusatz arbeitet und das zur Kolbenschmie rung erforderliche Öl, wie bei einem Viertakt motor, dem Kurbelgehäuse entnommen wird, so wird gegenüber einem mit Brennstofföl- gemisch arbeitenden Zweitaktmotor Schmieröl eingespart und rauchfreierer Auspuff erreicht.
Da die Pumparbeit für das frische Ge misch beim beschriebenen Motor zum grössten Teil nicht über die Lager geht, sondern direkt vom Kolben abgenommen wird, die Lager also entlastet sind, wird gegenüber einem Zweitaktmotor mit getrennter Ladepumpe Reibungsarbeit gespart, ausserdem können, wie vorstehend begründet, auch grössere Kolben noch genügend gekühlt werden.
Die Schmieröltemperatur des Motors ist niedriger als bei Motoren, bei denen das Schmieröl mit der Innenfläche des Kolbens in Berührung kommt, was sich (da dadurch auch die Verschmutzung des Öls geringer wird) günstig auf die Abnützung der zusam menarbeitenden Teile auswirkt.
Durch das Absaugen der Ölnebel aus dem Kurbelgehäuse ist der Motor, weil im Kurbel gehäuse ein geringer Unterdruck herrscht, öl- dichter. Zur Erzeugung des Unterdruckes wird der Kurbelgehäuseraum von der Aussen luft abgeschlossen und der Unterdruck durch die etwaige Undichtheit des Kurbel gehäuseraumes und durch eine Luftdüse regu liert.
Motoren der beschriebenen Art können durch die Anordnung einer Vorkammer und einer Rohöleinspritzpumpe auch nach dem Dieselverfahren betrieben werden.