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Zweitaktbrennkraftmaschine mit unsymmetrischem Steuerdiagramm Die
Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit unsymmetrischem Steuerdiagramm,
bei der die Zylinderspülung mit Frischluft durch kolbengesteuerte Schlitze erfolgt,
während bei einer be-
stimmten Kolbenstellung als Nachladung Kraftstoff-Luft-Gemisch
über zusätzlich gesteuerte Schlitze in den Zylinder eingeführt wird.
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Derartige Zweitaktbrennkraftmaschinen, auch solche mit unsymmetrischem
Steuerdiagramm, sind bekannt. So gibt es Zweitaktbrennkraftmaschinen, die zwecks
Erreichung dieses Zieles ein komplettes zweites Aggregat nebengeschaltet haben.
mit Ladezylinder und Ladekolben, der oben als Rohrschieber ausgebildet ist, gesonderten
Dichtungskolben und gegenüber dem Arbeitskolben voreilender zusätzlicher Pleuelstange,
die auf einer zweckentsprechenden Spezialkurbelwelle verlagert ist. Derartig ausgebildete
Maschinen sind gegenüber den normalen handelsüblichen Zweitaktbrennkraftmaschinen
viel zu kompliziert und kostspielig, um wirtschaftlich eingesetzt zu werden, außerdem
sind sie unzuverlässig.
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Weiterhin sind Zweitaktbrennkraftmaschinen bekannt, die, um den angeführten
Zweck zu erreichen, sogar zwei Arbeitskolben um 180° gegeneinander versetzt erforderlich
machen, zwischen denen eine doppelt wirkende Ladepumpe geschaltet ist. Diese Ladepumpe
wird durch einen komplizierten Pumpenkolben mit zur Zylinderachse geneigtem Boden
und doppelten Stegen gebildet, der mit schräg geneigten Flächen im Zvlinder der
Ladepumpe zusammenarbeitet. Der Antrieb des Pumpenkolbens erfolgt mittels einer
Kolbenstange, die auf der Hauptkurbelwelle gegenüber den Pleuelstangen der Arbeitskolben
um etwa 60° versetzt ist. So ausgebildete Konstruktionen sind gleichfalls von der
Bauweise normaler handelsüblicher Zweitaktbrennkraftmaschinen sehr weit entfernt,
sind teuer und unwirtschaftlich.
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Bekannt sind ferner Zweitaktbrennkraftmaschinen mit unsymmetrischem
Steuerdiagramm, die wohl nur einen Arbeitszylinder haben, bei denen aber der Arbeitskolben
völlig abwegig von den handelsüblichen Kolben der normalen Zweitaktbrennkrafttnaschinen
gestaltet ist, indem er aus zwei ineinander verschiebbaren und gegeneinander beweglichen
hülsenartigen Teilen besteht, die innerhalb des Arbeitszylinders durch Steuerorgane
periodisch auseinanderbewegt und durch Federn zusammengehalten werden. Bei einer
anderen Ausführung sind als weitere Steuerorgane Aus- und Einlaßventile vorgesehen,
die von Federn. beeinflußt «-erden. Konstruktionen nach dieser Art sind kompliziert,
unwirtschaftlich und unzuverlässig. Die Zuhilfenahme von Federn, Ventilen und Nocken
verhindert eine höchstmögliche Drehzahl, die durch Schlitzsteuerung möglich ist,
da diese Organe infolge ihrer Trägheit bei hohen Tourenzahlen versagen.
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Als Grunderfordernisse einer modernen Zweitaktbre.nnkraftmaschine
mit unsymmetrischem Steuerdiagramm, bei der die: Zylinderspülung mit Frischluft
durch kolbengesteuerte Schlitze erfolgt, während bei einer bestimmten Kolbenstellung
als Nachladung Kraftstoff-Luft-Gemisch über zusätzlich gesteuerte Schlitze in den
Zylinder eingeführt «-irl, gelten: Normaler Zylinder, einfacher normaler Kolben,
Steuerung nur durch Schlitze, einfache robuste Konstruktion, geringe Bauabmessungen,
höchste Drehzahlen, günstige kraft- und wärmetechnische Verhältnisse und Billigkeit.
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Die bisher bekannten Konstruktionen erfüllen diese Grunderfordernisse
nicht, da sie größere konstruktive Aufwände, größere Bauabmessungen., längere Gaswege,
größere schädliche Räume und dadurch bedingt schlechtere kraft- und wärmetechnische
Verhältnisse aufweisen, teurer sind und durch die zusätzlichen Kolben, Doppelkolben,
Kurbelwellen, Federn, Ventile. Nocken u. dgl. die Höchstdrehzahlen normal gebauter
Zweitaktbrennkraftmaschinen, auch solcher mit unsymmetrischem Steuerdiagramm mit
Steuerung durch Schlitze, nicht erreichen können.
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Alle angeführten Mängel sollen durch die Erfindung ausgeschaltet werden.
Die Erfindung geht aus von einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit unsymmetrischem
Steuerdiagramm und vom Arbeitskolben gesteuerten Ein- und A.usla,ßschlitzen, bei
welcher im Arbeitskolben rechtwinklig zur Zylinderachse verlaufende Kanäle vorgesehen
sind, die in Abhängigkeit von der Pleuelstangenbewegung zwecks \Tachladung mit dem
Steuerschlitz einer am Pleuelstangenkopf angeordneten Steuerscheibe korrespondieren.
Die Erfindung besteht darin, daß in an sich bekannter Weise
die
Zylinderspülung mittels Frischluft oder Frischluft-Schmieröl-Gemisch über kolbengesteuerte
Spülschlitze, in «-elche mit dem als Pumpe wirkenden Kurbelgehäuse verbundene Überströinkanäle
münden, erfolgt und daß in Nachladestellung des Kolbens bei geschlossenen Spül-
.und Auslaßschlitzen durch einen im Zylinder und der Laufbüchse angeordneten düsenförmigen
Kanal unter geringem Druck stehendes Kraftstoff-Luft-Gemisch oder Kraftstoff-Luft-Schmieröl-Gemisch
beim Beginn der Kompression über die den Kolben durchdringenden Kanäle, den Steuerschlitz
der Steuerscheibe der Pleuelstange und einen Verbindungskanal in den Zylinder eingeführt
wird.
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Ein weiterer Vorteil ist erfindungsgemäß dadurch gegeben, daß die
den Kolben durchdringenden Kanäle nach außen zu seitlich erweitert sind.
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Die Erfindung gewährleistet gegenüber den bisher bekannten Zweitaktbrennkraftmaschinen
finit tinsynimetrischem Steuerdiagramm bei Vermeidung sämtlicher Kraftstoffverluste
bedeutend günstigere wärme-und krafttechnische Verhältnisse bei besserer Wirtschaftlichkeit.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
und zwar zeigt Fig.1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Maschine, Kolben
in Totlage, Auslaß- und Spülschlitze geöffnet, düsenförmiger Kanal und Verbindungskanal
geschlossen bei gestrichelt gezeichnetem Kolben in oberer Totlage und geöffnetem
Überströmschlitz, Fig.2 wie Fig. 1, eine Stellung beim Arbeitshub (Niedergang) des
Kolbens, durchgehende Kanäle desselben und düsenförmiger Kanal durch Steuerscheibe
abgeschlossen, Spül- und Auslaßschlitze geschlossen.
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Fig. 3 wie Fig.2, die gleiche Stellung beim Aufwärtsgang des Kolbens,
düsenförmiger Kanal, durchgehende Kanäle im Kolben und Verbindungskanal korrespondieren
miteinander, maximale Aufladung finit Kraftstoff oder Kraftstoff-Luft-Schniieröl-Gemisch,
Fig. 4 den Querschnitt von Fig. 3, Fig.5 einen Schnitt durch die Auslaß-, Spül-,
Überströmschlitze, den düsenförmigen Kanal und den Verbindungskanal, Fig.6 die Pleuelstange
mit Steuerscheibe und Steuerschlitz in Ansicht, Fig. 7 die Pleuelstange im Seitenriß,
Fig.8 den Kolben mit Kolbenbolzenbolirung und Schlitz für die durchgehenden Kanäle
in Ansicht, Fig. 9 wie Fig. 8, jedoch in Draufsicht von unten. Bei dem veranschaulichten
Ausführungsbeispiel ist eine Zweitaktbrennkraftma.schine mit unsymmetrischem Steuerdiagramm
nach der Erfindung dargestellt finit Überströmung aus der Kurbelkammer und gesonderter
Frischgas- bzw. Kraftstoffzuführung.
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Die erfindungsgemäße Maschine kann mit Luft, Gas. Öl, Dampf, Kohlenstaub
oder anderen explosionsfähigen Kraftstoffen betrieben werden.
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Die Zweitaktbrennkraftmaschine mit unsvmmetrischem Steuerdiagramm
nach der Erfindung besteht aus dem Zylinder 1 mit Lauf büchse2, in der der Kolben
3 arbeitet. Der Kolben 3 hat in bestimmter Höhe durch das Innere durchgehende Kanäle
4 von zweckentsprechender Abmessung und Form, die vorzugsweise zwischen zwei Kolbenringen
liegen. -Mittels des Kolbenbolzens 5 i,#ird die Pleuelstange 6 befestigt, die in
bekannter Weise mit der in den Lagern 7 gelagerten Kurbelwelle 8 verbunden ist.
Die- Pleuelstange 6 hat an dem Kolbenauge eine Steuerscheibe 9, in der sich ein
Steuerschlitz 10 befindet. In dein Zylinder 1 und der Laufbüchse 2 sind zwei Spülschlitze
11 vorhanden; zwischen diesen befindet :ich der Auslaßschlitz 13. und rechtwinklig
zu diesem ist auf der einen Seite der düsenförmige Kanal 14 und auf der entgegengesetzten
Seite der ''erhindungsl;aiia112 angeordnet (Fig. 5).
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Bei den Arbeitsbewegungen des auf und ab gehenden Kolbens 3 werden
die Pendellyewegungen der Pleuelstange 6 von dein Kolbenauge mit seiner Steuerscheibe
9 zwangläufig mit ausgeführt, so daß der Steuerschlitz 10 seine Stellung ständig
ändert. wobei abwechselnd die durchgehenden Kanäle 4 im Kolben 3 verdeckt bzw. freigegeben
werden.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Zweitaktbrennkraftmaschine
mit unsymmetrischem Steuerdiagramm ist wie folgt: Bei der Fig. 1 ist der Kolben
3 in der unteren Totlage. Der Auslaßschlitz 13 ist geöffnet, desgleichen die Spülschlitze
11. Die bei der gestrichelt gezeichneten oberen Totlage des Kolbens 3 durch den
Üherströmschlitz 15 in die Kurbelkammer 16 eingesaugte Frischluft oder Frischluft-Schinieröl-Geniisch
Ft) wird in dieser Arbeitsperiode von dem unteren Teil des Kolbens 3 durch die Überströmkanäle
17 und die Spülschlitze 11 in den Zylinder 1 gedrängt und bewerkstelligt hierbei
die Zylinderspülung. wie es in Fig. 1 und Fig. 4 durch Richtungspfeile gekennzeichnet
ist. Beim Aufwärtsgang des Kolben: 3 werden in bekannter Weise erst die Spülschlitze
11 und dann der Auslaßschlitz 13 von den Kolbenringen des Kolbenkopfes 3a geschlossen.
In dieser Stellung beginnen der düsenförmige Kanal 14, die durchgehenden Kanäle
4 des Kolbens 3 mit dem schon vorher in Übereinstimmung stehenden Steuerschlitz
10 und dein Verbindungskanal 12 zu korrespondieren, die Nachladung des abgeschlossenen
Zylinders 1 finit dein Kraftstoff-Luft-Gemisch bzw. Kraftstoff-Luft-Schinieröl-Geniisch
GÖ setzt ein. Fig. 3 und 4 zeigen die Stellung bei der maximalen Nachladung, d.li.
hier sind die Schlitze miteinander am besten im Einklang. Die Richtungspfeile geben
dabei den Weg der Nachladung in Fig.4 an, in Fig. 3 den Austritt aus dem Verbindungskanal
12. Sobald die unteren Kanten der durchgehenden Kanäle 4 den düsenförmigen Kanal
14 überfahren haben, ist die Nachladung abgeschlossen. Die gesamte Nachladung findet
somit in der untersten Phase der Kompression statt und ist daher der zum Nachladen
erforderliche Überdruck gering.
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Wie z. B. aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wird in allen anderen Kolbenstellungen
beim Abwärtsgang, also beim Arbeitshub infolge dieser Konstruktion ein unerwünschtes
Nach- bzw. Rückströmen unmöglich gemacht, weil hier die Steuerscheibe 9 die in Frage
kommenden Schlitze abdeckt.
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Da die Spülung des Zylinders 1 lediglich mit Frischluft bzw. Frischluft-Schinieröl-Gemisch
FÖ erfolgt, die Nachladung aber erst beginnt, wenn Spülschlitze 11 und Auslaßschlitz
13 geschlossen sind, ist ein Verlust von Kraftstoff ausgeschlossen.
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Da ferner der N achladeweg und damit die Ladung bzw. Überladung und
hiermit verbunden die Verdichtung konstruktionsmäßig festgelegt werden können, sind
wärme- und kraftmäßig sehr günstige Betriebsverhältnisse möglich. zumal durch die
Kanäle 4 und den Steuerschlitz 10 zusätzlich eine gute Kühlung von Kolben 3 und
Pleuelstange 6 erfolgt.
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Um unerwünschte Störungen eventuell durch die Bohrung des Kolbenbolzens
5 zti vermeiden. die Kühlungsmöglichkeiten
aber aufrechtzuerhalten,
ist auf der dem düsenförmigen Kanal 14 gegenüberliegenden Seite eine Scheibe 18
eingebracht.
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Konstruktiv können verschiedenartige Ausführungen nach diesem Prinzip
durchgeführt «erden.