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Viertaktverbrennungsmotor mit Luftverdichtung im Kurbelgehäuse. Die
Erfindung betrifft einen V iertaktverbrennungsmotor mit Luftverdichtung im Kurbelgehäuse.
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Der Erfindung gemäß werden an entgegengesetzten Zylinderenden angeordnete
Haupteinlaßöffnungen für das Gasgemisch und Auslaßöffnungen für die Verbrennungsgase
durch einen Kolbenschieber gesteuert. Dabei sind am selben Zylinderende wie die
Haupteinlaßöffnungen Nebeneinlaßöffnungen für die im Kurbelgehäuse verdichtete Druckluft
angeordnet, Diese werden, wie auch die Haupteinlaßöffnungen durch den Arbeitskolben
gesteuert, derart, daß während des Saughubes die Haupt- und Nebeneinlaßöffnungen
offen sind, während am Ende des Arbeitshubes nur die Nebeneinlaßöffnungen offen,
die Haupteinlaßöffnungen dagegen durch den Kolben-. schieber geschlossen sind.
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Es sind allerdings bereits Viertaktverbrennungsmotoren bekannt, bei
denen die Haupt und die Nebeneinlaßöffnungen an dem einen Zylinderende und die Auslaßöffnungen
am entgegengesetzten Zyl=inderende angeordnet sind, um eine einwandfreie Ausspülung
des Zylinders durch den von einem Zylinderende zum anderen fließenden Luftstrom
vor der Füllung und eine ausgiebige und vollständige Beschickung mit Gasgemisch
zu erzielen. Hierbei werden die Öffnungen aber durch Federventile gesteuert.
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Demgegenüber unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch,
daß die öffnungen beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung durch einen Kolbenschieber
gesteuert werden, der einen sicheren Abschluß des Auslässes vor dem Öffnen des Einlaßv
entiles gewährleistet und dadurch mit Sicherheit jeden Brennstoffverlust verhindert.
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Die Anwendung des entlasteten Kolbenschiebers-ergibt gegenüber den
für Verbrennungsmotoren bekannten Federventilen außerdem eine erhebliche Kraftersparnis,
zumal für die Federventile sehr starke Federn erforderlich sind, um einen schnellen
und sicheren Ventilschluß zu gewährleisten und ein unerwünschtes öffnen der Ventile
beim Entstehen eines Vakuums im Zylinder zu verhindern. Dieses Vakuum ist aber besonders
kurz vor öflnung der Einlaßöffnungen erwünscht, iun ein vollständiges Füllen des
Zylinders zu sichern. Der letzterwähnte Vorteil kommt besonders bei schnellaufenden
Mehrzylindermaschinen zur Geltung.
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Ein weiterer Vorteil ist die mit dem Erfindungsgegenstand erzielbare
Größe der Auslaß- und Einlaßöffnungen.
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In den Zeichnungen stellt Fig. i einen senkrechten Querschnitt durch
die der Erfindung entsprechende Viertaktmaschine dar, Fig. 2 und 3 wagerechte Querschnitte
gemäß Linien 2-2, 3-3, Fig. i, des Schiebergehäuses und Zylinders. Fig.4 ist eine
schematische Darstellung der Anordnung von vier Zylindern.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i bis 3 ist der Zylinder tt
mit einer Auslaßöffnung oder einer Reihe von Auslaßöffnungen b an seinem oberen
Ende oberhalb der höchsten Stellung des Kolbens c versehen. Weiterhin ist er mit
einer zweiten Öffnung oder Reihe von Öffnungen d an seinem unteren Ende versehen,
derart, daß sie durch den Kolben c freigegeben werden, wenn dieser seine unterste
Stellung erreicht. Diese letztgenannten
Öffnungen d bilden den Einlaß,
der durch den Kolben c gesteuert wird. An der entgegengesetzten Seite des Zylinders
befindet sich eine weitere Anzahl von Öffnungen e, die gleichfalls durch den Kolben
c gesteuert werden und von dem Kolben c in seiner untersten Stellung freigegeben
werden. Diese öffnungen e werden durch den Kolben geschlossen, bald nachdem er seine
Aufwärtsbewegung beginnt und bleiben geschlossen, bis der Kolben das Ende der folgenden
Abwärtsbewegung erreicht. Die zuletztgenannten Öffnungen stehen mit dem Kurbelgehäuse
f .in Verbindung, z. B. besitzt der Zylinder a einen Ansatz a', der in einen oberen
Ansatz g des Kurbelgehäuses f hineinreicht, so daß zwischen ihm und diesem Ansatz
g ein Zwischenraum 1z entsteht, -der einen Durchgang für die Luft vom Kurbelgehäuse
f nach der dritten Öffnungsreihe e bildet. Seitlich am Zylinder und vorteilhaft
im selben Gehäuse befindet sich ein Kolbenschiebergehäuse i, in dem ein Kolbenschieber
k gleitet. Der obere Teil des Gehäuses bildet die Aüslaßkanäle, in welche die Auslaßöffnungen
einmünden. Die Verbindung des Kolbenschiebergehäuses i und des oberen Teiles des
Motorzylinders a läßt große Auslaßöffnungen b zu, die angeordnet werden, wie es
in Fig. 2 dargestellt ist. Das obere Ehde des Gehäuses i kann durch einen Schraubstöpsel
t geschlossen werden. Weiterhin kann ein Abzweigrohr in vorgesehen sein für den
Anschluß an ein Auspuffrohr. Bei Maschinen für Flugzeuge kann der Schraubstöpsel
l fortfallen, so daß das Ende des Gehäuses offen bleibt. In diesem Falle braucht
das Gehäuse nicht so weit über den Zylinderkopf überzustehen.
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Der Kolbenschieber k besteht vorteilhaft aus einem Hohlzylinder, dessen
Durchmesser halb so groß ist wie der Durchmesser des Arbeitskolbens. Am unteren
Ende ist der Kolbenschieber mit einem Ansatz o versehen, der aus einem schwächeren
Mittelstück p und einem kurzen zylinderischen Teil q besteht; letzterer bildet einen
Kolben.
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In der äußeren Wandung des Schiebergehäuses sind zwei Öffnungen oder
öffnungsre.ihen gebildet. Die eine dient als Einlaßöffnung r vom Karburator und
die andere als L ufteiniaß s für das Kurbelgehäuse. Die obere Öffnung r, nämlich
der Brennstoffeinlaß, wird durch den Kolbenschieber k gesteuert, während die untere
Öffnung s, nämlich der Lufteinlaß, für das Kurbelgehäuse f durch den kurzen Kolben
oder Ansatz q des Kolbenschiebers gesteuert wird. Die Zuführung der Luft zum Kurbelgehäuse
kann auch durch ein automatisch oder mechanisch gesteuertes Rückschlagventil in
bekannter Weise erfolgen. Der Kolbenschieber k und sein Ansatz q bewegt eine
Kurbelscheibe t
mittels einer Verbindungsstange u. Die Kurbelscheibe
t ist auf einer Welle v angeordnet, die mit halber Geschwindigkeit
von der Motorwelle z mittels Zahnradgetriebes w, x, v angetrieben wird. Die
Welle v befindet sich vorteilhaft senkrecht unter der Kolbenschiebermitte, so daß
der Winkel, über welchen die Kurbelstange sich bewegt, in ihrer untersten Stellung
durch die Mittellinie in zwei gleiche Teile geteilt wird. Diese Stellung entspricht-
der Offenstellung der Auslaßöffnungen, da sich der Kurbelzapfen an seiner untersten
Stelle befindet. Die Auslaßöffnungen bleiben lange offen entsprechend der geringen
Geschwindigkeit des Kolbenschiebers in dieser Stellung. In Fig. i ist der Weg des
Kurbelzapfens in vier Teile, I, II, III, IV, eingeteilt, auf denen sich der Zapfen
bewegt, während der Perioden: »Einlaß«, »Kompression«, »Explosion« und' »Auspuff«.
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. Die Wirkungsweise -ist wie folgt: Angenommen, der Kolben c habe
gerade das Ende des Auslaßhubes ereicht, der Kolbenschieber k ist im Begriff, sich
aufwärts zu bewegen' und hat gerade - die Auslaßöffnung b abgeschlossen. Der Kolben
c bewegt sich sodann nach abwärts und erzeugt in dem Zylinder a ein teilweises Vakuum.
Über dem Kolben c werden, wenn er sich dem unteren Ende seines Hubes nähert, die
Einlaßöffnungen d durch ihn freigegeben. Infolgedessen strömt karburierte Luft in
den Zylinder a ein und füllt ihn aus. Beim nächsten Aufwärtshub des Kolbens c wird
diese Luft verdichtet, da die Aüslaßöffnungen b durch den Koibenschieb2r k geschlossen
bleiben. Sobald der Kolben c seinen Kompressionshub beendet hat, erfolgt die Zündung
und der Kolben bewegt sich nach abwärts. Zu geeigneter Zeit bewegt sich der Kolbenschieber
k gleichfalls nach abwärts und gibt die Auslaßöffnungen b des Zylinders frei, dabei
gleichzeitig die Einlaßöffnühg y . des Kolbenschiebers i und die Einlaßöffnüng
d des Zylinders abschließend. Infolgedessen sind, sobald der Kolben c das untere
Ende des Explosionshubes erreicht hat, nur noch die Öffnungen e am unteren Ende
des Zylinders wirksam und die in das Kurbelgehäuse f durch die Einlaßöffnung s eingeführte
Luft, die im Kurbelgehäuse f durch das Niedergehen des .Kolbens komprimiert worden
ist, tritt am unteren Ende des Zylinders ein, spült den Zylinder a von diesen unteren
Enden nach aufwärts gegen die Auslaßöffnungen b am Kopfe des Zylinders hin aus.
Der Kolben c bewegt sich sodann nach aufwärts und vollendet das Ausstoßen der verbrannten
Gase aus dem Zylinder. Der Kreislauf wiederholt sich sodann.
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Wenn eine Anzahl von Zylindern a an ein
und derselben
Kurbelwelle angeordnet sind, wie dies in Fig.4 dargestellt ist, muß das Kurbelgehäuse
f durch Zwischenwände 5 in verschiedene Abteilungen, und zwar eine für jeden Zylinder
geteilt werden..