DE297045C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit drei oder mehreren Zylindern, bei denen der Stufenkolben jedes Zylinders sowohl Brennstoffluftgemisch im Ringraum als auch Luft in der Kurbelkammer verdichtet. . Von den bekannten Maschinen dieser Art unterscheidet sich die neue Maschine dadurch, daß die Spülluft für jeden Zjdinder aus dem eigenen Kurbelgehäuse dieses Zylinders am unteren Ende der Explosionskammer eingeführt wird, daß jeder Zylinder durch einen am oberen Ende des Zylinders angeordneten Kanal ■Brennstoffluftgemisch unmittelbar vom Pumpenraum des im Sinne der Zündungsfolge nächst voraufgehenden Zylinders erhält, und daß der Gemischeinlaß offen bleibt, bis der Aufwärtshub des Kolbens in der Pumpenkammer des im Sinne der Zündungsfolge nächst vorauf gehenden Zylinders vollendet ist.

Es sind Verbrennungskraftmaschinen bekannt, bei denen jedem Zylinder die von sei-. nem Kolben im eigenen Kurbelgehäuse erzeugte Spülluft am unteren Ende des Arbeitsraumes zugeführt wird. Ebenso sind Verbrennungskraftmaschinen ohne selbständige Luftspülung bekannt, bei denen jede .Explosionskammer einen Einlaß nahe ihrem oberen Ende besitzt und eine Gemischladung unmittelbar vom Pumpenraum des im Sinne der Zündungsfolge nächst voraufgehenden ZyKn-■ ders erhält..

Durch die Vereinigung dieser Merkmale wird eine Reihe von Vorteilen erzielt.

Zunächst ist es mit der neuen Maschine möglich, höchste Geschwindigkeit und größere Leistung als bei den bisherigen Maschinen dieser Art zu erzielen. Dies beruht u. a. darauf, daß das Einlaßventil sich oben am Zylinder befindet und nicht durch die Bewegung des Kolbens geschlossen wird, so daß es während des gesamten Aufwärtshubes des zugehörigen Arbeitskolbens und in jedem Falle während des ganzen Aufwärtshubes des Kolbens der die Gemischladung liefernden Pumpe offen bleiben kann. Da die Ladung in den Zylinder gedrückt wird, so wird dem Maschinenzylinder bei jeder beliebigen Geschwindigkeit der Maschine eine volle Ladung geliefert. Da ferner die Auslaßkanäle eine um so kürzere Zeit offen bleiben, je schneller die Maschine läuft, so bleibt bei. hohen Geschwindigkeiten ein Teil der Spülluft im Zylinder zurück. Nun wird aber die volle Gemischladung bei jeder Maschinengeschwindigkeit dem Zylinder geliefert, so daß, je höher die Maschinengeschwindigkeit wird, um so mehr auch das Volumen von Luft und Brennstoff wächst, das im Zylinder komprimiert wird. Hieraus ergibt sich für die neue Maschine die Eigenschaft, daß bei einer Steigerung der Geschwindigkeit der Maschine die Kompression der Ladung gesteigert wird, was bei bekannten Maschinen nicht der Fall ist, da bei diesen die Kompression bei wachsender Geschwindigkeit fällt.

Außerdem wird bei dieser Maschine die unten in die Explosionskammgr eingeführte

Spülluft die von der Pumpenlcammer oben zugeführte Ladung daran hindern, den Boden des Zylinders zu erreichen. Daher muß die reichste Ladung am oberen Ende des Zylinders nächst der Zündkerze verbleiben, und so wird eine sichere Zündung auch bei stärkster Drosselung der Gemischleitung erzielt. Indem ferner die Ladung bei verhältnismäßig geringem Druck und mit geringer Geschwindigkeit während einer längeren Zeitspanne zugeführt wird, so bahnt sich der Strom der ankommenden Ladung nicht gewaltsam seinen Weg zum unteren Ende des Zylinders, sondern bleibt nahe dem oberen Ende des Zylinders in bester Stellung für die Zündung. Außerdem ergibt sich aus diesem Grunde kein Verlust durch Ausströmen eines Teiles der Ladung durch die Auspufföffnungen. Endlich wird bei dieser Maschine eine Vermengung der Gemischladung mit den Auspuffgasen oder der Spülluft nicht eintreten, so daß die Maschine auch mit außerordentlich geringen Geschwindigkeiten laufen kann. Die neue Maschine besitzt daher ein äußerst großes Anpassungsvermögen, d. h.

sie läuft mit gleich hohem Wirkungsgrade bei höhen wie bei niedrigen Geschwindigkeiten.

In den Zeichnungen ist

Fig. ι eine Ansicht der Ventilseite einer

stehenden Vierzylindermaschine, welche die Merkmale der Erfindung aufweist; ein Teil des Ventilgehäuses ist weggebrochen, um die innere Einrichtung erkennen zu lassen,

Fig. 2 ein senkrechter Längsschnitt durch einen der Zylinder nach Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 ein wagerechter Schnitt durch einige Zylinder nach .Linie 3-3 in Fig. 1 und 2,

Fig. 4 ein senkrechter Schnitt durch einen Teil eines Maschinenzylinders nach Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. '5 und 6 sind Schnitte, die den Fig. 2 bzw. 4 entsprechen, die aber eine abgeänderte Bauart der Maschine zeigen;

Fig. 7 ist ein Schnitt, welcher demjenigen der Fig. 2 entspricht, welcher aber eine weitere Abänderung der Bauart der Maschine zeigt;-.

Fig. 8 ist eine Einzelheit des in Fig. 7 dargestellten Schnittes, wobei die Teile in einer anderen Arbeitsstellung gezeigt sind.

Die die Erfindung bildende Maschine ist vierzylindrig; es können natürlich aber auch drei oder mehrere Zylinder verwendet werden. In den Zeichnungen sind die Zylinder der deutlichen Darstellung halber' mit römischen Ziffern bezeichnet; die Kurbel Stellungen der Zylinder II, III und IV sind in Fig. 2 in punktierten Linien dargestellt,, obgleich der Zylinder, durch den der Schnitt dieser Figur geführt ist, in Wirklichkeit der Zylinder I ist.

£0 Auf derselben Fig. 2 sind die Zeitpunkte der verschiedenen Vorgänge des Kreisprozesses in der üblichen Weise angegeben, um die Wir-■ kungsweise der Maschine leichter verständlich zu machen.

Das Kurbelgehäuse 1 der Maschine ist in der bei Zweitaktmaschinen üblichen Form ausgeführt, d. h. die Kurbel 2 eines jeden Zylinders . arbeitet in einer besonderen geschlossenen Kurbelkammer; die Scheidewände 3 zAvischen den Kammern sind in Fig. 1 in punktierten Linien angegeben. Auf dem Kurbelgehäuse sind die Zylinder 4 angeordnet, welche Bohrungen von zwei verschiedenen Durchmessern aufweisen, wie in Fig. 2, 5 und 7 dargestellt ist. In jedem Zylinder ist der entsprechende Kolben 5 verschiebbar, der ebenfalls zwei verschiedene Durchmesser besitzt. Hierdurch wird außer der Verbrennungskammer 6 in dem Kopf des Zylinders eine ringförmige Pumpenkammer 7 zwischen dem größeren Unterende des Kolbens und der Schulter des Zylinders gebildet, welche die Trennungslinie zwischen den beiden Zylinderbohrungen bildet.

Längs den Zylindern, und zwar auf der Ventilseite der Maschine, ist das Einlaßverteilungsrohr 8 angeordnet, durch welches das Verbrennungsgemisch von einem Karburator oder einer entsprechenden Brennstoffquelle (die nicht dargestellt ist) zugeführt wird. Mit dem Verteilungsrohr 8 ist ein in gleicher Weise angeordnetes Schiebergehäuse 9 verbunden, in welchem ein zusammengesetzter Drehschieber 10 angeordnet ist, durch welchen die Verbindung zwischen dem Verteilungsrohr 8 und den ringförmigen Pumpenkammern 7 der verschiedenen Zylinder gesteuert wird. Die Förderung des Verbrennungsgemisches von den Pumpenkammern zu den entsprechenden Verbrennungskammern erfolgt durch Förderrohre oder Kanäle 11, welche in verschiedener Weise je nach der Zylinderzahl der Maschine angeordnet sind. Die Steuerung der Förderung der Ladung von den verschiedenen Pumpenkammern zu den entsprechenden Verbrennungskammern wird durch einen zweiten zusammengesetzten Drehschieber 12 bewirkt, der in einem geeigneten Gehäuse 13 sich befindet; letzteres ist längs den Oberenden oder Köpfen der Zylinder angeordnet, wobei die Förderleitungen in die äußersten oberen Enden der Verbrennungskammern münden.

Diese Drehschieber können durch irgendeinen geeigneten Mechanismus von der Kurbelwelle 14. der Maschine aus angetrieben werden; eine senkrechte Welle 15, die mit der Kurbelwelle 14 und ferner durch geeignete Schneckentriebe 16 und 17 mit den Vorderenden der beiden Drehschieber in Verbindung steht, sind die im vorliegenden Ausführungsbeispiele dargestellten Mittel. Die Getriebe erteilen den Schiebern 10 und 12 eine geeignete Drehung, wobei die Kanäle 18 und

19 der Schieber die Verbindung mit den Kammern der Maschinenzylinder herstellen. Die beiden Drehschieber, welche .mit der halben Geschwindigkeit der Kurbelwelle umlaufen, besitzen mittlere Schlitze i8 und 19. Die Konstruktion soll indessen nicht auf diese besondere Schieberform beschränkt werden, da Drehschieber, welche dieselben Bewegungsverhältnisse ergeben und bei verschiedenen Geschwindigkeiten arbeiten können, in Gestalt von Drehschiebern mit Einschnitten anstatt mit den dargestellten Schlitzen benutzt werden körinen. Außerdem ist der Einfachheit halber jeder Drehschieber in' sei-

!5 ner ganzen, über alle .Zylinder parallel zur Kurbelwelle sich erstreckenden Länge aus einem Stück dargestellt.

Das Auspuffsammeirohr 20 erstreckt sich längs den Maschinenzylindern, entgegengesetzt von derjenigen Seite, längs welcher die Schieber 10 und 12 angeordnet sind. Das Rohr 20 ist mit dem äußersten Unterende einer jeden Verbrennungskammer der Zylinder durch Kanäle 21 verbunden, die durch die Kolbenteile von geringerem Durchmesser gesteuert werden, wenn die Kolben in den Zylindern sich auf und ab bewegen.

Der Drehschieber 10 in dem unteren Gehäuse 9 auf der Ventilseite der Maschine steuert nicht nur den Einlaß des Verbrennungsgemisches in die ringförmigen Pumpenkammern der verschiedenen Zylinder durch Kanäle 18, sondern dieser Schieber steuert auch den Lufteinlaß in die Kurbelkammern der Zylinder. Zu diesem Zwecke sind Kanäle oder Leitungen 22 zu beiden Seiten der Kanäle 23 für das Brennstoffgemisch angeordnet, Und der Schieber ist mit entsprechenden Kanälen 24 versehen, wodurch die Leitungen 22 zwecks Einlassend atmosphärischer Luft abwechselnd geöffnet und geschlossen werden. Die Leitungen 22 erstrecken sich, wie in den Fig. 2 und 5 dargestellt ist, in der Zylinderwandung aufwärts bis zu einer Öffnung 25, die etwa der Auspufföffnung 21 gegenüberliegt. Wenn der Kolben die tiefste Lage bei seinem Hube erreicht, so gibt sein Oberende die Öffnungen 21 und 25 gerade frei. Das Oberende des Kolbens ist mit einer Ablenkfläche 26 versehen, durch welche die Luft, die in die Verbrennungskammer eingeleitet wird, aufwärts gerichtet und so gezwungen wird, die ganze Verbrennungskammer auszufegen oder auszuspülen, bevor sie den Auslaßkanal 21 zu dem Auspuffsammler erreicht.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende:

Im Zylinder I, welcher derjenige Zylinder ist, durch welchen der Schnitt gemäß Fig. 2 geführt ist, befinden sich der Kolben und die Ventile in derjenigen Stellung, bei \velcher eine Ladung in der Verbrennungskammer 6 des Zylinders gerade entzündet worden ist, so daß der Kolben 5 abwärts getrieben wird und auf die Kurbelwelle Nutzarbeit überträgt. Gleichzeitig preßt dieser Kolben eine Luftladung in der geschlossenen Kurbelkammer 3 zusammen, da der Kanal 24 des Drehschiebers 10, durch welchen die Luft in das Kurbelgehäuse bei der vorhergehenden Aufwärtsbewegung des Kolbens eingelassen wurde, nun geschlossen ist, wie in Fig. 4 dargestellt ist, während der Kanal 25 von der Luftleitung 22 in die Verbrennungskammer durch den Kolben noch geschlossen ist. Die Abwärtsbewegung des Kolbens dient auch dazu, in die ringförmige Pumpenkammer 7 eine frische Ladung von Verbrennungsgemisch aus dem Einlaßverteilungsrohr 8 zu saugen, da der Kanal 18 in dem Schieber 10 offen ist, wie Fig. 2 zeigt.

Wenn der Kolben sich dem Ende seines Hubes nähert, so legt er das Oberende des Auspuffkanales 21 frei, so daß der Druck in der Verbrennungskammer sehr rasch fällt. Unmittelbar darauf wird der Luftkanal 25 freigelegt, wenn der Kolben seine äußerste' Endlage erreicht. Infolgedessen kann die Luft, die während der Abwärtsbewegung in. dem Kurbelgehäuse verdichtet worden ist, durch die Leitungen 22 und Kanal 25 in die Verbrennungskammer eintreten, welche sie von verbrannten Gasen reinigt, gleichzeitig erheblich kühlt und mit frischer Luft gefüllt zurückläßt.

Die Bewegungsrichtung des Kolbens wird nun umgekehrt, wodurch nacheinander der Luftkanal 25 und der Auspuffkanal 21 geschlossen werden. Zu der Zeit, wo der Luftkanal geschlossen wird, oder kurz vorher, öffnet sich der Kanal 19 in dem Schieber 12 am Kopf des Zylinders. Durch diesen Kanal strömt in den oberen Teil der Verbrennungskammer an der dem Auspuffkanal entgegengesetzten Seite eine neue Ladung von Verbrennungsgemisch ein, welche aus der Pumpenkammer des nächsten im Drehsinne vorn befindlichen Zylinders zugeführt wird. Bei der dargestellten Kurbelwellenanordnung ist dies der Zylinder II, welcher'zu der fraglichen Zeit seinen Aufwärtshub etwa zur Hälfte zurückgelegt hat, so daß er einen geringen Ladedruck in seiner Pumpenkammer erzeugt hat. Die in den Zylinder I eintretende frische Ladung treibt vor sich her, und aus der noch teilweise offenen Auspufföffnung 21 einen Teil der Luft aus, welche die Verbrennungskammer anfüllte; der Betrag der zurückbleibenden Luft hängt von dem Förderdruck und dem Volumen der eintretenden Ladung ab.

Sobald der Kolben infolge seiner Aufwärts-

bewegung den Auspuffkanal 21 geschlossen hat, schreitet die Kompression der Ladung in der Verbrennungskammer gleichzeitig mit der Kompression der Ladung in der Pumpenkammer des Zylinders II vor, aus dem die Ladung zugeführt wird, und diese vereinigte Kompression dauert fort, bis der Kolben des Zylinders II seine oberste Stellung erreicht hat. In diesem Zeitpunkt wird der Schieber 12 gedreht, um die Verbindung zwischen der Verbrennungskammer des Zylinders I und der Pumpenkämmer des Zylinders II abzupserren, während die Kompression in dem Zylinder I durch die weitere Aufwärtsbewegung des Kolbens vervollständigt wird, bis die Zeit zur Zündung der Ladung erreicht ist.

B'ei dem aufwärts gerichteten Hub des Kolbens in dem Zylinder I wird Luft in das Kurbelgehäuse dieses Zylinders durch die Leitungen 22 und den Kanal 24 im Schieber 10 ein-. gesaugt, welcher sich in seiner Offenlage befindet. Ferner wird eine Ladung Verbrennungsgemisch aus der Pumpenkammer 7 des Zylinders I hinausbefördert, und zwar in die Verbrennungskammer des nächsten im Drehsinne dahinterliegenden Zylinders, oder im vorliegenden Falle in den Zylinder III. Man sieht also, daß jeder Kolben unter sich seine eigene Spülluft komprimiert und gleichzeitig als eine Pumpe wirkt, welche eine Lädung von Verbrennungsgemisch bei geringem Druck nach dem Oberende der Verbrennungskammer des im Drehsinne folgenden Zylinders liefert.

Wenn die Gemischzufuhr gedrosselt wird, um eine geringe Geschwindigkeit oder eine geringe Leistung zu erzeugen, ist das Volumen des in die Pumpenkämmer eingesaugten Gemisches verhältnismäßig gering. Die Förderung eines solchen Gemisches von irgendeiner Pumpenkämmer nach der entsprechenden Verbrennungskammer wird demgemäß einen entsprechend kleineren Teil der zurückgebliebenen Spülluft in der Verbrennungskammer verdrängen. Infolge des verhältnismäßig geringen Druckes, unter, welchem das Gemisch in die Verbrennungskammer gefördert wird, wird die Luft indessen nicht aufgewirbelt, sondern bildet eine Schicht an dem Boden der Kammer, wie dies zwecks Erlangung eines möglichst großen Wirkungsgrades und zur Sicherung einer richtigen Zündung der Ladung erwünscht ist. Wenn der Schieber zu-.nächst öffnet und die Förderung der Ladung beginnt, so hat der Kolben in der Pumpenkammer des Zylinders, aus dem die Ladung gefördert werden soll, erst einen Druck von wenigen Atmosphären erreicht, so daß die Förderung hauptsächlich durch die von der weiteren Bewegung des Kolbens bewirkte Verschiebung hervorgerufen wird. Dieser Schieber kann ferner offen bleiben, bis der Kolben in dem ersten Zylinder mehr als die Hälfte seiner Aufwärtsbewegung ausgeführt hat. Man sieht also, daß man bei dieser Maschine die Länge der Einlaßperiode erheblich vergrößern und hierdurch eine entsprechend geringere Eintrittsgeschwindigkeit des Gemisches erzielen kann'.

Der Schieber 10 läßt durch seine Kanäle 18 und 24 abwechselnd Luft zu den Kurbelgehäusen und Verbrennungsgemisch zu den Pumpenkammern der verschiedenen Zylinder treten, während die Zeit der Förderung des Gemisches zu den Verbrennungskammern ' durch den Schieber 12 und der Eintritt der Spülluft in diese Verbrennungskammern durch direkte Wirkung des Kolbens bestimmt wird, indem er den Kanal 25 am Ende seines Hubes freilegt.

Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte abgeänderte Ausführungsform -bezieht sich auf den Drehschieber 10, der hier so ausgebildet ist, daß er außerdem als Absperrorgan in den Förderleitung-en oder Kanälen 11 dient, welche die verschiedenen Pumpenkammern mit den Zylinderköpfen in Verbindung setzen. So sieht man in der in Fig. 5 gezeigten Stellung, bei welcher der Kolben 5 sich ab\värts bewegt wie in Fig. 2, daß der Kanal 27 in dem Schieber 9 zu der Zeit, wo er die Verbindung zwisehen dem Verteilungsrohr 8 und der Pumpenkammer 7 des Zylinders öffnet, die \⁷erbindung zwischen dieser Kammer und der Förderleitung 11 absperrt. Diese Absperrung der Leitung tritt ein, bevor der Druck des in der Leitung eingeschlossenen Gemischvolumens gesunken ist. Infolgedessen geht keine Arbeit durch Wiederkompression dieses Teiles der Ladung verloren, was sonst der Fall sein würde, wenn dieser Teil in die Pumpenkammern zurückfließt wie bei der Maschine der Fig. ι bis 4. Die Anordnung und Wirkungsweise der Kanäle 24 in dem Schieber 10, welche die Luftzuführung zu den Kurbelkam-. mern steuern, sind Im wesentlichen dieselben wie bei der Maschine der Fig. 1 bis 4, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Bei der Ausführungsform, die in den Fig. 7 und'8 dargestellt ist, ist nur ein Kanal 28 im Schieber anger bracht. Dieser Kanal ist derart angeordnet, daß er abwechselnd mit den Luft- und Gaskanälen 22 und 23 in dem Gehäuse in Verbindung treten kann, welche zu jenem Zylinder hinführen, so daß Luft zu dem Kurbelgehäuse und Verbrennungsgemisch zu der Pumpenkammer geleitet wird. Die in Fig. 7 gezeigte Stellung des Kolbens ist dieselbe wie die in den Fig. 2 und 5 veranschaulichte Stellung·; der Kolben ist nämlich auf seinem Ab- \värtswege dargestellt, wobei er die ringförmige Pumpenkammer mit der eintretenden Ladung füllt, während das Kurbelgehäuse ab-

gesperrt ist, so daß der Kolben die Luft in dem Gehäuse verdichtet. Die andere Stellung des Schiebers ist in Fig. 8 dargestellt, bei welcher Luft in das Kurbelgehäuse gesaugt wird.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit drei oder mehreren Zylindern, bei denen der Stufenkolben jedes Zylinders sowohl Brennstoffluftgemisch im Ringraum als auch Luft in der Kurbelkammer verdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülluft aus dem eigenen Kurbelgehäuse am unteren Ende der Explosionskammer eingeführt wird, daß jeder Zylinder durch einen am oberen Ende des Zylinders angeordneten Kanal Brennstoffluftgemisch unmittelbar vom Pumpenraum des im Sinne der Zündungsfolge nächst voraufgehenden Zylinders erhält, und daß der Gemischeinlaß offen bleibt, bis der Aufwärtshub des Kolbens in der Pumpenkammer des im Sinne der Zündungsfolge nächst voraufgehenden Zylinders vollendet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.