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Zweitaktverbrennungsmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf Zweitaktverbrennungskraftmaschinen
und bezweckt, solche Maschinen derart auszubilden, daß sie im Verhältnis zu ihrem
Gewicht und ihrer Zylinderkapazität eine größere Kraft entwickeln, als es mit Zweitaktmaschinen
bisheriger Ausführungsart möglich war.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine solche Maschine, welche einen
an einemEnde offenen Explosionszylinder und einen diesem mit seinem offenen Ende
gegenüberliegenden Pumpenzylinder umfaßt. Beide Zylinder können aus einem Stück
bestehen. Ein einziger Kolbenteil trägt den Arbeitskolben und auch den Kompressorkolben
und ist an einem zwischen seinen Enden liegenden Punkte mit der Kurbelwelle durch
eine Pleuelstange verbunden, welche an einem seitlichen Vorsprung des Kolbenteiles
angreift. Die Maschine kann aus Einheiten aufgebaut sein, die einen einzigen Explosionszylinder
und einen einzigen Kompressorzylinder oder ein Paar Explosionszylinder und ein Paar
Kompressorzylinder umfassen. In letzterem Falle hat der Kolbenteil H-Form, und sein
mittleres Querstück ist mittels einer Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß bei einer Maschine genannter
Art ein einziges Drehventil mit zwei Leitungen zusammenwirkt, die den Kompressor
mit dem Ventil in Verbindung bringen, und es ist ein Brennstoffzuführmundstück in
einer dieser Leitungen angeordnet, derart, daß, wenn komprimierte Luft durch diese
Leitung getrieben wird, Brennstoff von dem in der Leitung befindlichen Mundstück
abgegeben und die Luft karburiert und explosible Mischung geschaffen wird. Wenn
die Luft jedoch durch die andere der zwei Leitungen strömt, so bleibt sie unverändert
und kann ohne Verlust an Brennmaterial zum Reinigen des Zylinders dienen. Anderseits
kann diese Leitung dazu benutzt werden, um die von der anderen Leitung geschaffene
Mischung zu verdünnen.
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Fig. i ist eine Seitenansicht einer dreizylindrigen Maschine gemäß
der Erfindung. Fig. z zeigt eine andere Ausführungsart. Fig. g ist eine Seitenansicht
auf das Drehventil.
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Fig. q. bis 7 zeigen verschiedene Stellungen des Drehventils.
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Fig. 8 ist ein Schnitt durch den nach- den Zylindern führenden Einlaßkanal.
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Fig. 9 ist die Abwicklung des Drehventils und zeigt die verschiedenen
Öffnungen des Ventilkörpers sowie in gestrichelten Linien die Verbindungskanäle
zwischen diesen Öffnungen. Der Pfeil x gibt hierbei die Drehrichtung des Ventilkörpers
an.
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Fig. io ist die Abwicklung der Sitzfläche
des Ventilgehäuses
mit den verschiedenen Ein- und Austrittsöffnungen. Der Pfeil y gibt hierbei die
Richtung an, in welcher ein Punkt des Ventilkörpers sich über die Sitzfläche des
Gehäuses bewegt.
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Gemäß Fig. i sind die Explosionszylinder A an einem Rahmen mit ihren
offenen Enden abwärts gerichtet gezeigt, und der Kompressorzylinder B liegt achsial
zu dem Explosionszylinder A unterhalb diesem und ist mit seinem oberen, offenen
Ende nach diesem Zylinder hin gerichtet. Die Kolben A', B1 des Explosions- und des
Kompressionszylinders sind unmittelbar miteinander durch einen Teil C gekuppelt.
Dieser besitzt einen seitlichen Vorsprung C', an welchem eine Pleuelstange C= angreift,
die mit der Kurbelwelle D verbunden ist. Der Vorsprung C' ist genügend lang, damit
die Pleuelstange außerhalb, des Luftkompressorzy linders liegen kann, und sie überträgt
die in dem Explosionszylinder entwickelte Kraft auf die Kurbelwelle.
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Der Kompressorzylinder B kann von dem. selben Querschnitt wie der
Arbeitszylinder sein. -Es ist jedoch vorzuziehen, ihn etwas größer zu machen, um
einen Überschuß an Luft zum Reinigen des durch die Pumpe gespeisten Explosionszylinders
zu ermöglichen. Der Kompressionszylinder kann so angeordnet sein, -laß er den unmittelbar
über ihm liegenden Explosionszylinder speist, aber es ist vorzuziehen, ihn mit einem
der anderen Explosionszylinder in Verbindung zu bringen, so daß eine Phasenverschiebung
in dem Arbeitsgang des Kompressorzylinders und des Explosionszylinders erzielbar
ist, um die Kompressionsverluste in der Maschine herabzumindern.
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Bei Fig. 2 sind die Explosionszylinder El, E=. .paarweise einer gemeinsamen
Verbrennungskammer E- zugeordnet. Jeder Zylinder hat jedoch einen entsprechenden,
in der Richtung seiner Achse unter ihm gelegenen Kompressorzylinder F-, F=. Die
vier Kolben G', G=, Hl, H' sind alle mittels einesH-förmig gestalteten Teiles
K gekuppelt. An dem Querteile desselben greift die Pleuelstange L an und kuppelt
die Kolben mit der Kurbelwelle. Bei-, dieser :Ausführungsart ist die auf den'-Teil-IC
äüsgeübte Kraft ausbalanciert, und die ganze Konstruktion eines Maschinenabschnittes
ist symmetrisch. In anderer Hinsicht ist diese Maschine gleich der in Fig._i gezeigten,
welche nachstehend genauer beschrieben wird.
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Die komprimierte Luft wird von dem Kompressorzylnder B durch Leitungen
B2 einem Ventilgehäuse M zugeführt, das an der- Seite jedes Explosionszylinders
(Fig.2) nahe dem oberen Ende desselben angeordnet ist.
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111 I# ig. 3 teilt sich die Leitung BZ innerhalb der Ventilkammer
in zwei Leitungen B' und 134, welche in Öffnungen B', BE endigen, die in dem Sitze
des Drehventils P vorgesehen sind.
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Innerhalb des Kanals B3 liegt ein Mundstück N, durch welches Brennstoff
von einer Schwimmerzuführkammer NI (Fig. i) zugeführt wird, welche neben dem Ventilgehäuse
liegt. Dieses 'Mundstück wirkt in der üblichen Weise, d. h., wenn Luft durch den
Kanal B3 nach oben getrieben wird, so wird Brennstoff aus dem Mundstück zum Ausfließen
kebracht und karburiert die Luft. Ein Rückschlagventil iN'= an dem Fuße des Mundstücks
verhindert, daß Flüssigkeit von dem Mundstück zurück nach der Zuführkammer NI getrieben
wird, wenn der Kanal B3 mit Luft gefüllt ist, die unter größerem Druck steht als
die Außenluft.
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In dem oberen Teile der Ventilkammer 117 ist als Sitz für das Drehventil
P eine zylindrische Bohrung vorgesehen, die die zwei erwähnten Kanalöffnungen B"
und BI enthält (Fig. 3). Die Kanalöffnung Bl; (Fig. 8) und ein Kanal A3 stellen
die Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse und der Verbrennungskamm>er her. In -
dem- -Kanal A3 kann ein Rückschlagventil angeordnet sein, um das Drehventil P gegen
Einwirkung der während des Explosionsschubes im Zylinder auftretenden heißen Gase
zu schützen.
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-Die Arbeitsweise des- Drehventils P ist derart, daß es die Luftzuführung
zum Kompressor und die Luftabführung vom Kompressor, d: in. die Zuführung von Luft
und Mischung nach dem Explosionszylinder hin regelt. Das Ventil P ist gemäß Fig.
3 an seinem Umfang--mit einer Nut P1 versehen (s_. auch Fig. 9) -und hat ferner
Innenl:anä]eP=,.P3, die. zwischen den Öffnungen P4, P' und Pl Verbindung
herstellen.
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Die Öffnungen P`, BG, B' und A' des Ventilgehäuses verjüngen sich
zweckmäßig, wie beispielsweise in Fig. io durch gestrichelte Linien angedeutet,-in
der Längsrichtung des Ventils, so daß durch Längsverschiebung des Ventils der-wirksame
Öffnungsquerschnitt geändert werden kann und dadurch ein- Mittel zur Regelung der
Mischung - geschaffen ist, d. h. das Drehventil P ist auch so eingerichtet, daß
es als Drosselventil für die Maschine dienen kann. Eine ähnliche Wirkung könnte
auch mit rechteckigen Öffnungen und einem in der Längsrichtung beweglichen Ventil
erzielt werden, aber das Verjüngen - der Öffnungen vergrößert die' Änderung des
wirksamen Öffnungsquerschnittes, welcher für eine
gegebene Längsbewegung.
des Ventils erhalten werden kann, und ist daher vorzuziehen. Durch geeignete Verjüngung
der einen oder der anderen Seite der Öffnungen kann die Achsialbewegung des Ventiles
dazu dienen, die Dauer oder Zeit der Eröffnung der Kanalöffnungen oder die absolute
und relative Quantität von Luft und Mischung oder beides zu regeln.
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Das Drehventil P wird mit der Kurbelwelle gekuppelt und mittels eines
nicht dargestellten Kegel- o. dgl. Zahnrades so angetrieben, daß es sich synchron
mit der Kurbelwelle dreht.
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Die Wirkungsweise. der Maschine ist wie folgt: -Angenommen, der Explosionskolben
A1 ist am oberen Ende seines Hubes und es tritt Zündung ein, und der Kolben wird
nach abwärts getrieben. Sobald der Kolben sich dem unteren Ende seines Hubes nähert,
wird der Auslaßkanal geöffnet und ein beträchtlicher Teil der Auspuffgase entweicht.
Das Drehventil hat sich dann nach einer solchen Stellung herumbewegt, daß die Kanalöffnung
P' nach dem Kanal B4 hin offen ist, durch welchen reine komprimierte Luft von dem
Kompressor nach der in dem Ventilsitz vorhandenen Kanalöffnung B' hin abgegeben
wird. Diese Luft geht von da durch P4, P5 nach der mit dem Zylinder in Verbindung
stehenden Kanalöffnung A2, so daß ein Betrag an Spülluft zugelassen wird. Wenn der
Kolben das untere Ende seines Hubes erreicht, beginnt die Öffnung P° sich vor die
Öffnung B6 des Kanals B3 zu schieben, so daß durch Kanal P3 Verbindung mit der Öffnung
Pli geschaffen ist, welche noch vor der Gehäuseöffnung A2 liegt. Sobald der Kolben
A1 sich aufwärts bewegt, entfernt sich die Öffnung P5 von der Öffnung A2, so daß
der Zylinder vollständig geschlossen wird. Der Kolben setzt dann seine Aufwärtsbewegung
fort und drückt die vom Zylinder aufgenommene Ladung zusammen, bis er das obere
Ende seines Hubes erreicht. Hier tritt in der üblichen Weise Zündung ein, und der
Arbeitskreislauf wiederholt sich. Dieser ist in jedem Zylinder der gleiche, und
die entsprechenden Kurbeln sind um i2o° versetzt, so daß ein gleichförmiges Drehmoment
und eine genügend ausbalancierte Maschine erhalten wird.
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Das Drehventil P dient auch dazu, wie bereits erwähnt, den Lufteinlaß
nach dem Kompressor hin zu überwachen. In der Ventilkammer ist eine Öffnung P' vorgesehen,
die nach der Atmosphäre hin offen ist und in ein und derselben Querebene mit der
Öffnung Bß liegt. Die Umfangsnut P1 am Drehventil liegt ebenfalls in dieser Ebene,
so daß bei der Drehung des Ventils für die erforderliche Zeitdauer die Verbindung
zwischen I', und BO hergestellt wird und bei dem Saugl;ube Luft in den Kompressor
eingesaugt wird. Die Luftabfuhr vom Kompressor wird durch die in dem Ventil vorhandenen
Öffnungcn P`, P° in der bereits beschriebenen Weise eregelt.
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Die Anordnung der Öffnungen und Kanäle in bezug auf das Drehventil
kann innerhalb beträchtlicher Grenzen geändert werden. Gecnäß Fig. 4 bis 7 ist das
Ventil so angeordnet, daß jeder Zylinder von einem Kompressor gespeist wird, dessen
Kurbel in der Drehungsrichtung der Hauptwelle um i2o° hinter der Kurbel des Arbeitszylinders
zurückliegt. Die Drehrichtung des- Ventils ist durch Pfeil R angegeben. Der Einfachheit
halber wird angenommen, daß die Kurbelwelle sich in derselben Richtung dreht. Die
Stellungen der Kurbeln eines Arbeitszylinders und seines entsprechenden Kompressorkolbens
sind an Ventilen durch l#l und S= angegeben. Hierbei ist zu beachten, daß der Explosionszylinder
über der Kurbelwelle gelegen ist und der Isoinpressc.rzylinder unterhalb derselben.
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In Fig. 4 hat sich der Arbeitskolben bei Ausführung seines Explosionshubes
etwas nach abwärts bewegt. Der Kompressorkolben ist, wie durch seine Kurbel SZ angedeutet
ist, ungefähr um die Hälfte seines Weges bei Ausführung seines Saughubes nach aufwärts
gegangen, und er hat begonnen, Luft durch Öffnung P' und Nut P1 nach der Öffnung
BO hin zu saugen.
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Fig. zeigt die Stellung, die etwas später während des Krafthubes des
Explosionskolbens vorhanden ist. Eine in dem Zylinder vorhandene Auspufföffnung
ist soeben von dem Kolben geöffnet und freigegeben worden, und der größere Teil
des Auspuffgases hat entweichen können. Die Spülluft wird von dem Kompressor überB',
B," P4 durch den Kanal P= nach der Öffnung P' zugelassen, welche soeben vor
die Zylinderöffnung AZ gelangt ist. Der Kompressorkolben hat seinen Aufwärts- oder
Saughub beendet, so daß an diesem Punkte der Lufteinlaß durch die Nut P1 abgeschnitten
wurde, und dieser Kolben hat sich behufs Ausführung seines Kompressionshubes etwas
nach abwärts bewegt.
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Fig.6 zeigt die Stellung des Ventils, bei welcher der Arbeitskolben
das untere Ende seines Hubes erreicht hat. Die Zuführung von Spülluft ist beendet
worden, und die explosible Ladung wird dadurch in den Zylinder getrieben, daß Luft
von dem Kompressor durch den Kanal B3 gedrückt wird, in welchem sie karburiert wird,
um dann durch die Öffnungen B', Pl in den Kanal P3 zu gelangen,
von
welchem aus sie durch die Öffnungen P5 und A°- nach dem Explosionszylinder übertritt.
Dieser Verbindungsweg wird abgeschlossen, wenn sich der Arbeitszylinder bei Ausführung
seines Kompressionshubes etwas nach aufwärts bewegt. Der Arbeitszylinder ist dann
ganz abgeschlossen, und es beginnt die Kompression, die fortgesetzt wird, bis der
Kolben das obere Ende seines Hubes erreicht. Es tritt dann Zündung ein und der Arbeitskreislauf
wird wiederholt.
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hig. fi zeigt die Stellung des Ventils, bei \v elcher der Arbeitskolben
sich um die Hälfte seines Hubes bei Ausführung seines Kompressionshubes nach aufwärts
bewegt hat. Alle i5ffnungen sind hierbei geschlossen sowohl für den Arbeitszylinder
als auch für den Kompressor. In jedem von diesen beiden findet gerade Kompression
statt.