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Drehschiebersteuerung für Verbrennungskraftmaschinen. Die Erfindung
bezieht sich auf Verbrennungskraftmaschinen jener Art, bei denen sich je zwei Takte
des Arbeitszyklus bei jedem Hin- bzw. Hergang des Kolbens gleichzeitig, jedoch in,
getrennten Räumen vollziehen, in welche das Zylinderinnere zu diesem Zwecke geteilt
ist. Bei derartigen Maschinen wird die Teilung des Zylinderinnern im allgemeinen
durch einen in eine Ringnut des Kolbens eingreifenden zylindrischen Mantel bewirkt,
welcher lang genug ist, um während des ganzen Hubes von der Ringnut umschlossen
zu werden.
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Der Erfindung gemäß erfolgt nun die Teilung des Zylinderinnern nicht
durch einen zylindrischen Fortsatz des Zylinders selbst, sondern durch den Fortsatz
eines im Zylinder sitzenden Drehschiebers, der gleichzeitig durch entsprechende
Öffnungen, die mit Öffnungen im Zylindermantel oder -kopf zur Deckung gebracht werden
können, den Ein-bzw. Auslaß des Gemisches, der Bestandteile desselben sowie der
verbrannten Gase steuert, so daß die Steuerung durch Ventile oder andere Steuerorgane
völlig entfallen kann. Es tritt somit eine wesentliche Vereinfachung der Konstruktion
ein, ohne daß die Vorteile desViertakts irgendwie beeinträchtigtwürden. Vorteilhaft
dient der vom Drehschiebermantel umschlossene Raum ausschließlich als Saug-und Kompressionsraum,
während der äußere, diesen Mantel umschließende Raum den Expansionsraum bildet.
Dadurch wird die Mischung und Verdünnung der Ladung mit verbrannten Gasen völlig
verhindert.
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Eine besonders einfache Konstruktion und Anordnung der Steuerungsschlitzöffnungen
im Zylinder und Schieber wird dadurch erreicht, daß der Drehschieber an Stelle einer
schwingenden, in bekannter Weise eine kontinuierliche, ruckweise Drehbewegung erhält.
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Um die Wasserkühlung des -Schiebers und evtl. auch des Zylinders zu
ersparen, kann die Wirkungsweise so eingerichtet werden, daß auf eine Anzahl von
Explosionen stets in bekannter Weise die Einschaltung einiger Takte erfolgt, bei
denen nur Luft angesaugt wird. Wie bekannt, wird dadurch die Zylinder- und Schieberwand
wirksam gekühlt, während die von ihr abgegebene Wärme zugleich in Arbeit umgesetzt
werden kann.
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Eine beispielsweise Ausführungsform eines den Grundgedanken der Erfindung
verkörpernden Motors ist in der Zeichnung dargestellt, die in Fig. r einen Längsschnitt
durch den Motor, in -Fig. z eine Draufsicht auf denselben zeigt. Fig. 3 zeigt den
Drehschieber allein im Längsschnitt. Die Fig. q bis 7 zeigen in Draufsicht die gegenseitige
Lage der Kanäle im Zylinder und Schieber in verschiedenen Stellungen.
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Wie aus Fig. r ersichtlich, besteht der dargestellte Motor aus einem
Arbeitszylinder in welchem der eigentümlich gestaltete Kolben b seine Arbeitsbewegung
macht. Dieser Kolben weist eine die Hublänge übersteigende
Länge
auf und besitzt eine Ringnut c, die ihn der ganzen Länge nach durchsetzt und nur
am offenen Ende des Kolbens abgeschlossen ist. Der Kolben b besteht demnach eigentlich
aus zwei nur an einem Ende zusammenhängenden, durch die Ringnut c getrennten Teilen,
von denen der äußere gegen die Zylinderwand, der innere gegen die Fläche des in
die Ringnut c hineinragenden zylindrischen Teils d= des Drehschiebers d abdichtet.
Die beiden Teile können von ungleicher Länge sein, so daß im inneren Teil kein schädlicher
Raum verbleibt, während im äußeren der Kompressionsraum verbleibt. Der Drehschieber
d selbst ist mittels einer zentral angeordneten, den Zylinderkopf e durchsetzenden
Achse f.an diesem befestigt und. weist einen schwach konischen Boden dl auf, der
sich mit voller Fläche gegen den gleichfalls schwach konischen Zylinderkopf e legt;
er weist ferner einen. zylindrischen Mantel d= auf, der in die Ringnut c eingreift.
Durch die konische Ausbildung des Bodens d' und des Zylinderkopfes e wird eine vollkommene
Abdichtung des Drehschiebers in allen Stellungen und auch während der Verdrehung
erzielt. Ebenfalls schwach konische Fortsätze ds, die am oberen, gleichfalls etwas
konischen und vorteilhaft etwas eingedrehten Teil der Zylinderwand anliegen, dichten
den äußeren Schieberteil ab.
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Oberhalb des Zylinderkopfes -e ist ein mittels eines Deckels g verschlossener
Saugraum 1a ausgebildet, in den das Treibmittelzuführungsrohr i mündet. Dieser
Saugraum k kann durch Schlitze k' im Zylinderkopf, mit denen bei entsprechender
Stellung des Drehschiebers d in dessen Boden d' angebrachte Schlitze
k= zur Deckung gelangen, mit dem vom Mantel des Drehschiebers umschlossenen Innenraum
m' in Verbindung gebracht werden. Weitere Schlitze k3, k4 im Boden d' des Schiebers
können mit Überströmkanälen l im Zylinderkopf e zur Deckung kommen, so daß bei Deckung
der Schlitze k3, k4 mit den Kanalöffnungen l der Explosionsraum mit dem innerhalb
des Drehschiebermantels liegenden Raum m' in Verbindung steht. Durch Schlitzen'
in den Fortsätzen ds und n2 an der Zylinderwand kann bei geeigneter Drehschieberstellung
der Raum 7n2 mit der Außenluft oder vorteilhafter mit dem zwischen einer wärmeisolierenden
Zylinderverschalung o und der äußeren Zylinderwand gebildeten Raum in Verbindung
gesetzt werden, aus dem kleine Öffnungen q geräuschloses Entweichen der Auspuffgase
gestatten.
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Der Drehschieber wird mittels der Achse f in geeigneter Weise, z.
B. mittels Muttern o. dgl., fest an den Zylinderkopf angedrückt und steht mit Steuerhebeln
y, r', r2 in Verbindung, die mitels einer Unrund- oder Nockenscheibe s von der mit
geeigneter Übersetzung angetriebenen Steuerwelle t aus betätigt werden und im geeigneten
Moment die Drehung des Schiebers um die Achse f und somit um die Zylinderachse bewirken.
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Die Drehbewegung erfolgt zufolge der Nocken der Unrundscheibe ruckweise,
und der Schieber ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit einem Klinkengesperre s' oder
mit einem nach Art eines Freilaufs ausgebildeten Mechanismus versehen, welcher eine
Rückbewegung der Steuerungsteile ohne Rückdrehung des Schiebers gestattet. Eine
geeignete, nicht dargestellte Fixierungsvorrichtung kann, falls die Schieberreibung
hierzu nicht ausreicht, denselben in seiner jeweiligen Lage festhalten.
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Das an den Saugraum h einerseits angeschlossene Treibmittelzuführungsrohr
i steht anderseits mit einem Dreiweghahn u in Verbindung, dessen Öffnungen u', uz,
u3 j e nach seiner Stellung. dem Rohr entweder Luft allein oder. ein in einem normalen
Vergaser v gebildetes, explosionsfähiges Gemisch zuzuführen gestatten. Der Hahn
u wird hierbei von einer Stange w gesteuert, die direkt oder durch Zwischenhebel
w' mit der Muffe w3 eines Geschwindigkeitsreglers in Verbindung steht.
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Die Kurbelwelle x treibt in irgendeiner geeigneten Weise (z. B. mittels
Schraubenräder) den Regulator an. Sie ist mitsamt der Kurbel y in der gebräuchlichen
Weise in einen Kurbelkasten. eingeschlossen, in dem sich ein Ölbad befindet. Durch
dieses Ölbad können auch die Laufflächen des Kolbens mitgeschmiert werden, und zu
diesem Zwecke sind im unteren Teile des Kolbens kleine Öffnungen z vorgesehen, welche
dem aufspritzenden 01 den Zutritt zu den Laufflächen an der Mantelfläche
und an der Zylinderwand gestatten.
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Die Wirkungsweise des Motors ist die folgende: Der Dreiweghahn 2t
setze zunächst die Leitung i mit dem Vergaser v in Verbindung, so
daß ein explosionsfähiges Gas- und Luftgemisch, das schon vor dem Durchtritt durch
den Dreiweghahn vorgebildet sein muß, in den Saugraum h eintreten kann.
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Dann arbeitet der Motor in einer dem Zweitakt analogen Weise, wobei
jedoch in den Räumen ynl und m2 verschiedene Vorgänge stattfinden. Beim Abwärtsgang
des Kolbens, hervorgerufen - durch die Explosion im Raum m2, wird gleichzeitig,
sowie der Schieber die in Fig. 5 dargestellte Stellung einnimmt, bei der die Schlitze
k2 des Schiebers mit denen k' des Zylinderkopfes übereinstimmen, Gemisch in den
Raum 9i21 gesaugt, wobei dieser ganze Raum zur Aufnahme des Gemisches dienen kann.,
Beim Aufwärtsgang werden im Raume m2 zufolge der Schieberstellung
auf
Auspuff (Fig. 6), die Schlitze n' und zag zur Deckung gelangen und die verbrannten
Gase hinausgeschoben werden. Diese treten in den Raum o, der als Auspuffraum dient,
und entweichen durch die kleinen Öffnungen q, während im Raum m' Kompression
erfolgt. Im letzten Teil des Aufwärtshubes erfolgt Umstellung des Drehschiebers
auf »Kompressionsstellung« (Fig. 7), bei welcher zufolge Deckung der Schlitze k3,
k4 mit den Öffnungen des Kanals L das im Raum in" komprimierte Gemisch zunächst
durch die Schlitze kg, 1, k4 in den Raum m2 überströmt und dort beim weiteren
Hub weiter komprimiert wird. Am Hubende (die Vorzündung sei hier nicht in Betracht
gezogen) erfolgt Umstellung des Schiebers auf Explosion (Fig. 4), bei der alle Öffnungen
geschlossen sind, so daß die Zündung erfolgen kann. Darnach erfolgt das Umstellen
des Schiebers auf »Ansaugen« (Fig.5), und das Spiel wiederholt sich in der bereits
beschriebenen Weise. Überschreitet der Motor seineTourenzahl, so tritt der Regulator
in Tätigkeit und verstellt den Dreiweghahn u, so daß nur mehr kalte Luft allein
in den Saugraum h treten kann. Diese wird in Berührung mit dem heißen Schiebermantel
d2 bereits stark erwärmt, tritt sodann noch in den eigentlichen Explosionsraum und
wird schließlich noch komprimiert. Sie erreicht damit eine sehr hohe Temperatur
und dementsprechend einen hohen Druck, welcher in Arbeit umgesetzt wird, da die
Luft auf den Arbeitskolben drückt; dieses Spiel kann sich durch einige Takte wiederholen,
solange, bis die Zylinder-und Schieberwänden entnommene Wärmemenge zu keiner wesentlichen
Temperaturerhöhung und damit Druckerhöhung mehr führt. Diese Wände sind dann auch
wirksam gekühlt worden, so daß eine besondere Kühlvorrichtung für die Zylinder entbehrlich
wird. Da die Tourenzahl zufolge der Verminderung tder Arbeitsleistung sinkt,. stellt
der Regulator den Dreiweghahn, wieder um, so daß ein explosionsfähiges Gemisch angesaugt
wird, worauf sich die früher erwähnten Vorgänge bei der Arbeit im Zweitakt wiederholen.