DE317103C

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Publication number: DE317103C
Application number: DENDAT317103D
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Description

Der den Gegenstand der Erfindung bildende Zweitaktmotor unterscheidet sich von bekannten Motoren, bei welchen der Motorkolben sich in einen an der Grundfläche einen Pumpenkolben bildenden Zylinder verschiebt, dadurch, daß die Austrittsöffnungen der . Gase, die sich am unteren Teile des Zylinders befinden, allein geöffnet sind und daß die Eintrittsöffnungen des brennbaren Gemisches, welche sich am oberen Teile des Zylinders befinden, nur bei Schluß der Austrittsöffnungen freigelegt werden.

Zufolge dieser Einrichtung erfolgt der Eintritt des Gemisches vollkommen getrennt 15."v^rom Austritt der Abgase, welcher zufolge der Achsversetzung der Kurbelwelle lange andauert. Auch bewirken die Achsversetzung der Kubelwelle und die Versetzung der Kurbeln zueinander die Verlängerung der Eintrittszeit.

Außerdem sind. bei der Erfindung die

schädlichen Räume, welche um so mehr von verbrannten Gasen angefüllt sind, je mehr die Geschwindigkeit wächst, sehr gering. Infolge der langen Zeiten der vollständigen Öffnung des Eintritts und Austritts kann die Maschine mit großer Geschwindigkeit be-

' trieben werden.

Infolge der Motorkonstruktion können selbst die verbrannten Gase, nicht in Berührung mit der Zündkerze bleiben und diese vom eintretenden Gemisch trennen. Sie müssen vielmehr genau getrennt von dem frischen Gemisch bleiben, und zwar als Folge der Anordnung der Einströmö'ffnungen und Zuleitungen, die an dem oberen Teil des Zylinders r und am Kopfteil gelegen sind. Auf diese Weise erfährt die explosive Beschaffenheit des frischen Gemisches keinerlei Beeinträchtigung, und zufolge der Motorkonstruktion selbst kann die Menge des Gemisches sich nicht verringern. Im Gegenteil, dadurch,, daß das Gemisch'sich auf dem Kolben schichtet, und dies um so mehr, je größer die Motorgeschwindigkeit ist, vergleichmäßigen sie dessen Gang. Läuft der Motor langsamer, so entsteht eine weniger heftige Explosion, und zwar zufolge einer zwischen dem frischen Gemisch und den verbrannten Gasen möglich gewordenen .Vermengung, was den Gleichgang der Maschine steigert und die Gefahren des Stoßes und der Vorzündung herabsetzt, während gleichzeitig doch dabei sehr hohe Kompressionen erzielt werden.

Endlich wird durch die Achsverlegung der Kurbelwelle eine Schräglage der Triebkurbel zu den Schieberkurbeln geschaffen, und zwar mit dem.Erfolg, daß der Öffnungspunkt für den Austritt 40, 50 oder 6o° vor den unteren Totpunkt gelegt werden kann. Außerdem er-

möglicht· die Achsverlegung der Kubelwelle, daß der Schieber rasch gegenüber dem Kolben vorbeigleiten kann, um einen schnellen Schluß der Zutrittsöffnungen herbeizuführen und sie während der Expansion geschlossen zu halten, woraus sich eine Verlängerung der. Zutrittszeit ergibt.. i

Die Zeichnung veranschaulicht den Gegen- j stand der Erfindung an einem Ausführung; s- -! ίο beispiel. , . ...;

Fig.i stellt einen achsialen Längsschnitt I durch einen der Zylinder eines Zweitaktmotors dar, ,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. i.

Fig.. 3 zeigt die Lage der Teile des Motors beim Beginn der Ausströmung,

Fig. 4 während des Ausströmens, und zwar . . im ersten Augenblick der vollen Öffnung,
Fig. 5 im letzten Äugenblick der -vollen Öffnung des Auspuffkanales,

Fig. 6 bei Schließung der Auspuffkanäle und Öffnung der Einlaßkanäle.

Fig. 7 zeigt die Teile des Motors bei völlig geöffneten Einlaßkanälen,

Fig. 8 bei Schießung der Einlaßkanäle.
Fig. 9 zeigt die Kurbelkröpfung. .
Fig. 10 zeigt einen Schnitt nach der Linie C-D der Fig. 9.

Fig. 11 zeigt das Ausströmungsdiagram'm des Zweitaktmotors gemäß der Erfindung.

Fig. 12 zeigt das gleiche Diagramm eines .Viertaktmotor s.

Der Motor besteht aus einem Zylinder 1 mit zwei konzentrischen Teilen, wobei der untere Teil einen größeren Durchmesser besitzt als der obere eigentliche Zylinder. In dem Zylinder 1, der mit Kühlrippen 2 und mit einer Zündkerze 3 versehen ist, bewegt sich regelmäßig' von oben nach unten ein Schie- - ber 4, der eine Verstärkung 13 besitzt, welche im größeren Zylinderteil sich bewegt und den Kolben einer Pumpe bildet.

Dieser Schieber »4 ist rechts und links von Einströmungsöffnungen 5 und Äusströmungsöffnungen 6 durchdrungen. Der Zylinder besitzt eine Öffnung 7, welche mit dem Austrittsrohr 8 für die verbrannten Gase verbunden ist. Andererseits weist der Zylinder seitlich einen Kanal 9 auf, der in das Innere des . Zylinders durch ,die Zuströmungsöffnung 10 führt und in den oberen Teil des großen Zylinderabschnitts durch die Öffnung 11 mündet. Dieser Kanal 9 steht außerdem mit- dem Zuströmungsrohr in Verbindung, welches ein selbsttätig wirkendes Abschlußventil 12 besitzt.

Eine Kurbelwelle 18 aus einem Stück besitzt den Kurbelzapfen, welcher durch die Pleuelstange 19 an den Motorkolben 20 angeschlossen ist. Auf j eder Seite dieses: Kur-. belzapfens liegen unter einem in der Drehrichtung' befindlichen Voreilwinkel z\vei Kurbeln 17, welche den Verteilerschieber durch Vermittlung· von Stangen 16 antreiben, die °5 um Bolzen 15 in Lagern 14 des Schiebers sich drehen.

. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, wird die am Boden des Kurbelgehäuses 22 angeordnete Schmierpumpe 21 unmittelbar von einem Leuker 23 der Kurbelwelle 18 angetrieben, welche übrigens auch unmittelbar die Magnetmaschine antreibt.

Das Ansaugen der Pumpe erfolgt in den durch den Schieberkolben 13 freigelegten Raum, und zwar während Ungefähr i8o° der Kurbeldrehung. Das vom Pumpenkolben freigelegte Volumen muß dem Hubvolumen des Arbeitskolbens entsprechen, vermehrt um das Volumen der Explosionskammer. Da die Fläche des Arbeitskolbens bedeutend kleiner ist als die Fläche des Pumpenkolbens, so wird der Hub des Pumpenkolbens geringer gewählt als der Weg des Motorkolbens, und aus demselben Grunde wird der vom Motorkolben durchlaufene Weg größer gewählt als der in der Zeiteinheit vom Schieber durchlaufene Weg. Das Spiel der Verteileröffnungen des

. Schiebers ist dadurch beeinflußt und durch die seitliche Versetzung, der den Schieber steuernden Kurbeln 17 nach vorn bleibende Kanäle länger geöffnet als ohne diese seitliche Versetzung.. Der Schräglagewinkel der Pleuelstange 19 und der Stangen 16 des Schiebers ist bei der einen halben Umdrehung größer als bei der anderen, und infolgedessen sind die gegenseitigen Lagen des Motorkolbens und Schiebers nicht genau die gleichen beim Aufstieg und beim Abstieg. Diese Lagen können abgeändert werden, wenn man zu too der horizontalen Achse der Kurbelwelle, sei es nach links oder sei es nach rechts, eine mehr oder weniger große Versetzung vornimmt. Es mag eine Versetzung nach links um 8¹Z₂ mm angenommen werden und eine Voreilung der Kurbelzapfen des Schiebers um 30⁰ relativ zur Motorkurbel.

Bei der Eröffnung der Ausströmung befindet sich.die Motorkurbei der Kurbelwelle ungefähr um 60 ° vor dem unteren Totpunkt und die den Schieber steuernden Kurbeln nur 30⁰ vor dem unteren Totpunkt (vgl. Fig. 3). In diesem Augenblick steht die öffnung 6 der Ausströmöffnung 7, die höher ist als die öffnung 6, des Schiebers gegenüber. Der Motorkolberi dagegen bedeckt noch vollkommen die Schieberöffnung 6, und der obere Rand des Kolbens beginnt sie freizulegen. Da der vom Kolben durchlaufene Weg größer ist als der vom Schieber zurückgelegte, und da ferjnejdie. den letzteren steuernden Kurbeln um 30 ° voreUen,. so ergibt .sieh,, daß die Ausströ-

müngsöffnung rasch freigelegt wird, während i der Kolben noch 6o° eines längeren Weges ! zu durchlaufen hat, wobei der Schieber fast stillsteht, da er sich im Totpunkt des linearen < Weges unten befindet. Wenn sich der Schieber im unteren Totpunkt befindet (Fig. 4), so ist die öffnung 6 bei andauerndem Abstieg des Kolbens vollkommen freigelegt. Am unteren Totpunkt des Kolbens ist der Schieber bereits gestiegen, und da außerdem die Versetzung unterstützend mitwirkt, so ergibt sich eine hinreichend lange Zeit, während welcher die untere Begrenzung der Öffnung des Schiebers durch den Kolben bei dessen Aufstieg noch nicht erreicht ist. Da die Ausströmungsöffnung im Zylinder eine verhältnismäßig große Höhe hat, so bleibt die Öffnung der Ausströmung vollständig bestehen, und zwar während einer sehr langen Periode.

Wenn der obere Teil des Kolbens den unteren Teil der öffnung 6 im Schieber erreicht hat, fällt der obere Teil dieser öffnung 6 mit dem oberen Teil der öffnung 7 des Zylinders (Fig. 5) zusammen. In diesem Augenblick I beginnt der Ausströmungskanal sich zu ! schließen, welcher mehr und mehr abnimmt, ; bis zu dem Zeitpunkt, wo der obere Teil des Kolbens mit dem oberen Teil der Öffnung 7 \ des Zylinders und dem unteren Teil der Öffllung 6 des Schiebers abschneidet. Dieser Zeitpunkt ist das Ende der Schließung der Ausströmung und findet sich 90 bis ioo° nach dem unteren Totpunkt (Fig. 6).

Hieraus ergibt sich, daß die Ausströmungsperiode ungefähr 150 bis i6o° beträgt, also eine Dauer, hat, die bei keinem bekannter Zweitaktmotoren mit steuerndem Arbeitskolben erreicht wird (Fig. 11). . Außerdem vollzieht sich diese Ausströmung im unteren Teil des Hubes, so daß sich der Austritt der Gase in einer zweckmäßigen Richtung vollzieht, j

Das Ansaugen des Gemisches erfolgt zu- j

nächst in dem Pumpenraum, welcher vom j

größeren Teil des Zylinders 1 und vom Schie- ι

ber 4 umschlossen ist. Das Ansaugen umfaßt j eine Periode von ungefähr 18o° der Kurbel- j welle, d. h. also eine halbe Umdrehung. Da | außerdem dieses Volumen ebenso wie die.j Gemischzuführungsrohre sich in demjenigen \

Teil befinden, der am wenigsten mit der Hitze I in Berührung ist, so gelangt das Gemisch in \ kühlem Zustande in den Zylinder. Infolgedessen ist das Gemisch dicht, und es wird eine größere Gemischmenge eingesaugt als bei

warmem Gemisch. Bis zum Augenblick des j Schließens der Ausströmung, d. i. ungefähr 90 bis ioo° nach dem unteren Totpunkt (Fig. 6), wird das Gemisch schwach kompri- j miert im Pumpenraum. In diesem Augenblick schneidet der obere Teil der Einströ- ■ müngsöffnung 5 im Schieber mit dem unteren !

Teil der Zuströmüngsöffnung 10 im Zylinder ab (Öffnungspunkt der Einströmung im Zylinder, Fig. 6).

Im Zeitpunkt der öffnung der Einströmung befindet sich der Kolben in dem Punkt, den er bei Schluß der Ausströmung in seiner Aufwärtsbewegung inne hatte (80 bis 90⁰ vor dem oberen Totpunkt). Der Schieber befindet sich gleichfalls in der Aufstiegbewegung und hat nur hoch 50 bis 6o° vor dem oberen Totpunkt zu durchlaufe'n. Hieraus ergibt sich also, daß das Gemisch durch den Schieberansatz in die Kammer des Motorzylinders gedrückt werden, wobei der .vom Schieber zu ⁷^ durchlaufende Weg kürzer ist als der, den der ' Kolben durchlaufen muß (Fig. 7). Der Druck, dem das Gemisch vorher ausgesetzt worden ist, gleicht sich aus mit dem Druck in der Explosionskammer, wobei der Schieber in seinem oberen Totpunkt sich befindet,, während.der Kolben noch 30° zu durchlaufen hat. Der schädliche Raum wird vom Kolben bei seiner oberen Totlage fast ganz ausgefüllt. In diesem Augenblicke vollzieht sich die Schließung der Einströmung nach dem Zylinder (Fig. 8), welche ungefähr über 50⁰ andauert, eine Zeit, die mehr als ausreichend für das Überdrücken des Gemisches ist. Das Gemisch wird hierauf auf einen Höchstdruck bis zum Augenblick der Zündung komprimiert. Nach der Entflammung der Gase vollzieht sich die Entspannung bis zum Augenblick der Öffnung des Auspuffs während einer Periode von 120 bis 130⁰. Hierin liegt ein wesentlicher Unterschied gegenüber bekannten Maschinen, denn es gibt keinen Viertaktmotor, welcher eine längere Periode hat, und es gibt besonders keinen Zweitaktmotor, der eine gleich lange Periode hätte.

Im Augenblick der Explosion, welche im olieren Totpunkt des Motorkolbens erfolgt, hat die Schieberkurbel sich bereits um.einen Winkel von 30⁰ gedreht. Infolge der seitlichen Versetzung der Kurbel und infolge der Beschleunigung beim Abstieg deckt der Schieber die Einströmöffnung im Zylinder wieder zu, bevor noch der Kolben selbst die Einströmöffnung des Schiebers bloßgelegt hat, wobei hernach jede Verbindung mit der Ein-Strömkammer beim Abwärtsgang abgeschnitten wird.

Zusammengefaßt ergibt sich also ; für den Motor gemäß der Erfindung: '

1. Die Einströmung, des Gemisches vollzieht sich in der vollkommensten Weise, die überhaupt erreicht werden kann.

2. Das Gemisch strömt im kühlen Zustande ein. ■

3..Da eine Zuströmung des frischen Gemisches bei jeder Umdrehung sattfindet, so ist die Abkühlung dieses Motors besser als bei

anderen Maschinen: Diese Wirkung geht auch nicht dadurch verloren, daß sich die Explosion auch bei jeder Umdrehung vollzieht, denn die Erhitzung bei der Explosion kann nicht hinreichend die Abkühlung aufheben, weil die Erhitzung bei jeder Einströmung unterbrochen wird. Da ferner die Ausströmung eine vollkommene ist und am Ende des Hubes stattfindet, so ist noch die Abkülilung obendrein begünstigt.

Unter Berücksichtigung' dieser Erwägungen ergibt sich,, daß das. kühle und vollkommen gleichartige Einströmungsgemisch auf viel größere, mittlere Drücke komprimiert werden kann, ohne Vorzündung befürchten zu müssen. ■ Wenn der kritische Punkt (Selbstzündung.) erhalten wird, so kann er noch auf eine höhere Grenze gebracht werden, und zwar dadurch, daß man im Zylinder im Augenblick !der Einströmung eine geringe Menge verbrannter Gase zurückbehält, welche sich mit der frischen Ladung mischt und den natürlichen Entflammungspunkt auf einen höheren Grenzwert bringt. Da sich die Explosion in einem von kühlen und gleichartigen Gasen erfüllten Volumen unter einem sehr hohen mittleren Druck vollzieht, so ergibt sich auch eine sehr wirksame Entflammung, welche die Leistung des Motors um einen beträchtliehen Wert steigert. Außerdem kann der Motor sehr große Geschwindigkeiten annehmen, ohne daß die Charakteristik seiner Leistungskurve mit' der Geschwindigkeit fällt, wie es bisher immer bei den Zweitaktmotoren

beobachtet worden ist. . .

Es ist auch möglich, wenn dies für gewisse Motoren, bei denen bei großer Geschwindigkeit der Austritt der Auspuffgase nur zum Teil erfolgt, eine vollkommene Spülung der Motoren durch das eintretende Gemisch vorzunehmen. Um dies zu erreichen, genügt es, die Öffnung der Zuströmung im Zylinder vor der vollständigen Schließung des Auspuffs während der Zeit zu bewerkstelligen, welche notwendig ist, um die Spülung unter Vermeidtmg-eines -Verlustes des frischen Gemisches herbeizuführen. '

Claims

PAtENT-AN SPRÜCHE:

ι. Zweitaktmotor, bei welchem der steuernde Motorkolben in einem Verteilerschieber sich bewegt, der an seinem unteren Ende einen Pumpenkolben bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die öffnungen für den Austritt der Gase, welche am unteren Ende des Zylinders angeordnet sind, allein geöffnet sind, und die Öffnungen für den Eintritt des Brennstoffluftgemisches, welche am oberen Ende des Zylinders angeordnet sind, erst freigelegt werden, nachdem die Austrittsöffnungen abgeschlossen sind, und daß letztere bei einer Kurbeldrehung von 150 bis i6o° geöffnet bleiben.
2. Zweitaktmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel, die den Verteilerschieber steuert, zur Kurbel des Arbeitskolbens versetzt angeordnet und daß die ' Kurbelwellenachse seitlich zur Zylinderachse verlegt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

BERLIN. .GEmUCKt IN DEH