Mehrzylindriger Zweitaktbrennkraftmotor Es ist bekannt, dass Zweitaktbrennkraftmotoren mit Abgasturboladern oft mit zusätzlichen Spülpum pen ausgerüstet sein müssen, da mindestens beim An fahren des Motors und bei niedriger Last die Lader turbine nicht genügend Energie aus den Abgasen des Motors erhält, damit der Laderverdichter die volle Spülluftmenge liefern könnte.
Die zusätzlichen Spülpumpen können bekannt lich mit den Laderverdichtern entweder in Serie oder aber mit denselben parallel geschaltet sein. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, eine Kolbenseite des Motors als Spülpumpe zu verwenden und dabei die Motorzylinder vollständig voneinander zu tren nen, so dass jeder derselben von seiner eigenen Pumpe gespült wird. Ferner ist auch bekannt, im Motor zylinder zwei Reihen von Lufteinlassschlitzen anzu ordnen, von denen die eine die Luft von der zusätz lichen Pumpe, die andere vom Abgasturbolader er hält, wobei die durch die Pumpe gehende Luft nach Wunsch höher verdichtet werden kann.
Die Pumpe kann bei Parallelbetrieb aus der Atmosphäre oder bei Serie-betrieb aus einem Spül- und Ladeluftsammler ansaugen. Schliesslich ist auch schon in Betracht ge zogen worden, in einem sogenannten Serie-Bypass- betrieb einen Teil der Luft durch die Pumpen, die restliche Luft aber durch Rückschlagventile direkt den Motorzylindern zuzuführen.
Die erwähnten Schaltungen zur Luftführung ha ben aber den Nachteil, dass bei allen Motorlasten die Luft durch Rückschlagventile gedrosselt wird, und dass die von den zusätzlichen Pumpen verdichtete oder nachverdichtete Luft erwärmt wird, wodurch die Zylinderladung eine höhere Temperatur erhält und die thermische Belastung des Motors deshalb höher als nötig wird.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile. Sie betrifft einen mehrzylindrigen Zwei- taktbrennkraftmotor mit mindestens einem Abgas turbolader und mit mindestens einem Motorzylinder, der auf einer Seite seines Kolbens als zusätzliche Spül- und Ladeluftpumpe ausgebildet ist, sowie mit je einem Lufteinlassvorraum, der jedem einzelnen Mo torzylinder mit zusätzlicher Luftpumpe zugeordnet und von den den übrigen Motorzylindern zugeordne ten Vorräumen abgetrennt und einerseits durch die als Luftpumpenteil wirkende Kolbenseite beeinflusst wird,
anderseits über Lufteinlassschlitze mit dem Arbeitsraum des zugeordneten Motorzylinders ver- bindbar ist, und ist gekennzeichnet durch einen allen Motorzylindern gemeinsamen Spül- und Ladeluft sammler, der durch je ein steuerbares Abschlussorgan und über Lufteinlassschlitze mit dem Arbeitsraum je des Motorzylinders und durch je ein Rückschlag ventil mit dem Lufteinlassvorraum jedes Motorzylin ders verbindbar ist.
Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 bis 4 Beispiele von Ausführungsformen eines Zweitaktbrennkraft- motors gemäss der Erfindung, wobei der Motor je- weilen nur schematisch in einem Längsschnitt durch einen Zylinder dargestellt wird. Auch ist nur in Fig.1 ein Abgasturbolader und die Art und Weise seines Anschlusses an einen Spül- und Ladeluftsammler schematisch dargestellt, während dieser Teil des Mo tors, der bei allen Ausführungsformen sich gleich bleibt, in allen andern Figuren weggelassen ist.
Die Fig.5 veranschaulicht einen Motorzylinder, der vor teilhafterweise in Verbindung mit mehreren Motor zylindern nach Fig. 4 verwendet wird. In allen Figu ren sind gleiche Teile, soweit dargestellt, mit gleichen Hinweisziffern versehen.
In Fig. 1 ist 1 ein Zylinder eines längsgespülten Zweitaktmotors mit Lufteinlassschlitzen 2 und Aus puffventil 3. Die Abgase des Motors treiben die La derturbine 4, und der Laderverdichter 5 liefert ver- dichtete Luft durch einen Kühler 6 und eine Verbin dungsleitung 6a in einen Spül- und Ladeluftsamm- ler 7, der für alle Motorzylinder gemeinsam ist.
Min destens einer der Zylinder, in der Regel die Mehrzahl derselben, ist auf einer Seite seines Kolbens 11, zum Beispiel seiner Unterseite, als zusätzliche Spül- und Ladeluftpumpe ausgebildet und mit je einem Luft- einlassvorraum 8 versehen, der von den .den übrigen Motorzylindern zugeordneten Vorräumen abgetrennt ist. Dieser Vorraum 8 steht einerseits mit der zusätz lichen Luftpumpe, hier also der Unterseite des Mo torkolbenraumes, in freier Verbindung, und ander seits ist er mit allen Lufteinlassschlitzen 2 des Motor zylinders verbunden.
Der allen Motorzylindern ge meinsame Spül- und Ladeluftsammler 7 ist nun durch je ein steuerbares Abschlussorgan 10 und über Luft einlassschlitze 2 mit dem Arbeitsraum verbindbar, hier durch den Vorraum 8 hindurch, und zudem ist er über je ein Rückschlagventil 9 mit dem Luftein- lassvorraum 8 jedes Motorzylinders verbindbar.
Beim Anlassen und bei niedriger Belastung des Motors ist das Abschlussorgan 10 geschlossen. Die Luft wird aus dem Luftsammler 7 durch die Rück schlagventile 9 beim Aufwärtshub des Kolbens 11 eingesaugt. Der Laderverdichter 5 und die in den Vorraum 8 fördernde zusätzliche Pumpe (Kolben unterseite) sind also in Serie geschaltet. Beim Ab wärtshub des Kolbens 11 verdichtet dieser die Luft im Vorraum 8 und wenn er die Einlassschlitze 2 freigibt, setzt die Spülung des Motorzylinders 1 ein.
Von einergewwissen_Last an-ist der,Abgasturbo- lader 4 - 5 in der Lage, die volle Luftmenge ohne Mithilfe der zusätzlichen Pumpe (Kolbenunterseite) zu verdichten. Durch Öffnen des Abschlussorgans 10 kann dann die Luft ohne Drosselung direkt aus dem Spül- und Ladeluftsammler 7 zu den Schlitzen 2 ge langen.
Die beschriebene Einrichtung ergibt ein einwand freies Anlassen und gute Manövrierbarkeit des Mo tors. Auch kann bei einem Ausfallen des Abgasturbo- laders der Motor noch eine genügende Leistung ab geben, d. h. die beschriebene Einrichtung eignet sich als Notschaltung. Da bei niedriger Last Serieschaltung des Laderverdichters und der Zusatzpumpe verwendet wird, ist ein Pumpen des Laderverdichters 5 ver mieden.
Die Einrichtung kann nicht nur für Motoren mit Kreuzkopf, sondern auch für solche mit Tauchkolben verwendet werden, wenn nach Art des Kurbelkasten motors das Motorgehäuse unterteilt ist.
In Fig.2 ist ein Zylinder 1 eines Gegenkolben motors mit einem Einlasskolben 11 und einem Aus lasskolben lla dargestellt. Es sind zwei Reihen 2a und 2b von Lufteinlassschlitzen vorhanden. Beim An lassen und bei Teillast des Motors ist das Abschluss- organ 10 geschlossen. Der Kolben 11 saugt die Luft durch die Rückschlagklappe 9 aus dem Luftsamm ler 7, der seinerseits die vom Laderverdichter ge förderte Luft bei 6a aufnimmt, und verdichtet sie weiter irn. Vorraum B.
Wenn der Kolben die Schlitze 2a öffnet, beginnt die Spülung. Bei höherer Motorlast wird das Abschlussorgan 10 geöffnet und ein wesent licher Teil der Spülluft strömt direkt aus dem Luft sammler 7 zu der sich zuerst öffnenden Reihe von Lufteinlassschlitzen 2b. Es ist bei dieser Anordnung aber nicht ganz zu vermeiden, dass auch etwas Luft durch das Rückschlagventil 9 eingesaugt wird. Bei Verwendung eines kurzen Motorkolbens tritt eine Luftverdichtung im Raum 8 nur sehr schwach auf, da während der grössten Zeit des Expansionshubes der Raum 8 über die Schlitze<I>2a</I> und<I>2b</I> mit dem Luftsammler 7 verbunden ist.
Indessen zeigt eine Einrichtung nach Fig.2 noch folgenden Vorteil: Soll zur Erhöhung des Luftdurchsatzes bei hoher Motor last mit einem Hilfsverdichter parallel zum Lader verdichter Zusatzluft in den Luftsammler 7 gegeben werden, so ist dies möglich, ohne dass der Lader verdichter bei Teillast des Motors zum Pumpen kommt, vorausgesetzt, dass die vom Hilfsverdichter geförderte Menge von Parallelluft wesentlich kleiner ist als die Luftmenge, die die Kolbenunterseiten an saugen.
Wird jedem Motorzylinder eine Parallelpumpe zugeordnet, etwa nach Fig.3, durch Ausgestaltung der Oberseite des Auspuffkolbens lla zu einer Pumpe, so wirkt sich die von dieser geförderte Zu satzluft auch schon beim Anlassen und bei Teillast des Motors vorteilhaft aus, und die Beschleunigung wird verbessert. Der Auspuffkolben lla saugt beim Kompressionshub Luft aus der Atmosphäre durch das RÜckschlagventil 12 an und schiebt sie beim Expan sionshub durch das Rückschlagventil 13 und den Rückkühler 14 in den Vorraum B.
Da diese Parallel luft nicht in den Luftsammler 7 gelangt, ist eine Störung des stabilen Förderns des Laderverdichters, dessen Luft wiederum bei 6a in den Sammler 7 ein tritt, nicht möglich. Wird dann bei höherer Last das Abschlussorgan 10 geöffnet, so fällt die überverdich- tung im Vorraum 8 weg und der Motor läuft im normalen Parallelbetrieb von Laderverdichter und Zusatzpumpe.
Besondere Bedeutung haben diese Schaltungen für Gegenkolbenmotoren mit Kurbelversetzung, d. h. mit voreilendem Auspuffkolben. Bei Rückwärtsfahrt des Motors ergeben sich dann Steuerzeiten, die späten Kompressionsbeginn und späten Vorauslass mit sich bringen, und die an die Laderturbine abgegebene Energie der Auspuffgase ist ungenügend. Das Ab schlussorgan 10 bleibt dann mit Vorteil bei allen Lasten geschlossen.
Um bei Rückwärtsfahrt des Mo tors das Rückschlagen von Gasen durch die Ein lassschlitze 2b in den Raum um diese zu vermindern, soll das Abschlussorgan möglichst nahe an den Schlitzen liegen und deshalb zum Beispiel als Schie ber ausgeführt sein.
Die Fig.4 zeigt einen Zylinder eines umkehr gespülten Motors mit Einlassschlitzen 2, Auslass- schlitzen 15 und einem Auspuffsammler 16. Die An ordnung und Wirkungsweise der Einrichtung mit dem Abschlussorgan 10 und dem Rückschlagventil 9 ist genau dieselbe wie in Fig.l. Bei dieser Motorart bringt die beschriebene Einrichtung den wesentlichen Vorteil, dass man auspuffseitig die Laderturbine im Staubetrieb antreiben kann,
der bekanntlich das An lassen und den Teillastbetrieb des Motors allein mit dem Turbolader nicht ermöglichen würde. Weiter ist es möglich, den Vorraum 8 so zu bemessen, dass darin eine verhältnismässig hohe Überverdichtung .der Luft auftritt. Dadurch wird diese erwärmt, und das Anlassen des Motors wird ermöglicht auch bei den tiefen Verdichtungsverhältnissen, die man gern an wenden möchte, um den Spitzendruck tief zu halten. Diese starke Überverdichtung ist nur zulässig, weil sie bei höherer Last wieder wegfällt.
Zweckmässig wird man einen derartigen Motor so ausführen, dass nicht alle Motorzylinder nach Fig.4 gebaut werden. Vielmehr sind einzelne Zylinder nach Fig. 5 geschaltet. Die Unterseite des Kolbens 11 saugt Luft aus der Atmosphäre durch das Rückschlag ventil 17 an und schiebt sie durch das Rückschlag ventil 18 und den Kühler 19 in den Vorraum B. Beim Anlassen und bei Teillast des Motors erhält ein Zy linder nach Fig.5 die gleiche Luftmenge wie ein solcher nach Fig.4. Bei grosser Last, wenn das Ab schlussorgan 10 geöffnet ist, ergibt sich normaler Parallelbetrieb. Diese Schaltung ermöglicht das An treiben der Laderturbine im Staubetrieb, und Klap pen im Auspuff können weggelassen werden.
Das not wendige Abschlussorgan auf Spülseite ist viel weniger empfindlich und betriebssicherer.
Das Abschlussorgan 10 kann in allen Fällen in an sich bekannter Weise durch eine oder mehrere der lastabhängigen Betriebsgrössen automatisch ge steuert werden.