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Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit steuernden Stufenkolben. Den
Gegenstand der Erfindung bildet eine mehrzylindrige Zweitaktverbrennungskraftmaschine
mit steuernden Stufenkolhen.
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Wie andere Maschinen dieser Art hat sie mindestens zwei gekuppelte
Zylinder, jeder bestehend aus einem Arbeitszylinder und aus einem Pumpenzylinder,
in welch letzterem clas Brennstoffluftgemisch komprimiert wird, bevor es in den
Arbeitszylinder gelangt. Die Maschine gemäß der Erfindung unterscheidet sich aber
dadurch von den bisher bekannten, daß die Kanäle, welche die Pumpenzylinder mit
den Arbeitszylindern verbinden, auf beiden Seiten der Maschine schräg zu den Zylinderachsen
angeordnet sind und deren Neigungen einander entgegengesetzt sind.
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Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise zwei Ausführungsformen
der Erfindung.
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Die Abb. i ist ein senkrechter Schnitt nach Linie A-A der Abb. 2,
q., 5 und 6.
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Die A.bb. a ist ein senkrechter Schnitt durch deh Zylinder :2 nach
Linie B-B der Abb. 1, 3 und q., wobei der Kolben dieses Zylinders eine derjenigen
in Abb. i entgegengesetzte Stellung einnimmt.
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Die Abb. 3 ist ein senkrechter Schnitt von hinten gesehen nach Linie
C-C der Abb. 2, 4., 5 und 6, während die Abb. q., 5 und 6 wagerechte Schnitte nach
den Linien D-D, E-E und F-F der Abb. 2 und 3 darstellen.
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Die Abb. 7 und 8 zeigen Einzelheiten des Kolbens.
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Die Abb. g ist ein teilweiser Senkrechtschnitt der zweiten Ausführungsform,
nach den Linien G-G der Abb. io und i i, wobei die Kolben dieser Zylinder weggedacht
sind.
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Die Abb. io und i i sind Horizontalschnitte durch die Linien H-H und
I-I der Abb. g. Die Maschine gemäß der ersten Ausführungsform Abb. i bis 6 besitzt
zwei senkrecht gekuppelte Zylinderpaare i und 2, 3 und q., wovon jeder Zylinder
zwei Zylinderteile ia und ib, 211 und 2b, 3" und 3b, 4.a und 4b besitzt,
die verschiedenen Durchmesser haben und von denen der untere mit größerem Dürch@nesser
. der Kompressionszylinder ist, während der andere mit kleinerem als Arbeitszylinder
dient. In jedem der Zylinder l ... q. bewegt sich der Kolben 5 mit zwei Stufen,
welcher mit der Stange 6 an die Kurbelzapfen 71, 72, 7' und 74 der horizontalen
Kurbelwelle 7 verbunden ist. Die letztere trägt an ihrem einen Ende das Schwungrad
8, während ihr anderes Ende mit einer Rillensclieibe g und.mit dem ge-. zahnten
Leerlaufrad io versehen ist. Dieses letztere wird durch das Handrad 12- 'gedreht
und mit der Welle 7 durch die Kupplung i i verbunden werden, um die Maschine anzulassen.
Die Kurbelzapfen, welche zu dem Kolben 5 der zwei Zylinder jeden Paares gehören,
sind gegeneinander um 18o° versetzt, und die Kurbelzapfen des einen Paares sind
im rechten Winkel zu den Kurbelzapfen des anderen Paares angeordnet.
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Ein von einem nicht gezeichneten Vergaser kommendes Gemisch gelangt
durch Stutzen 13 in die Kammer 1q., die an den vier Zylinderteilen lb . . . 4b entlang
geführt ist (auf einer Seite der Maschine, vgl. Abb. 3). Durch die Öffnung 15 tritt
das Gemisch in den ringförmigen Pumpenzylinder ein. Diesem vom Vergaser kommenden
Gemisch wird Zusatzluft beigegeben, woraus dann das endgültige Gemisch sich bildet.
Zu diesem Zwecke ist eine Luftzufuhrstelle 16, die in Verbindung mit der Kammer
17 (A.bb. 2) steht, vorgesehen, welche unten an den vier Pumpenkörpern lb
... qb entlang geführt ist, und zwar auf derjenigen Seite, welche der Kammer
14
entgegengesetzt ist (vgl. Abb. 6). Die Kammer 17 ist mit Öffnungen i8 versehen.
Die Öffnungen 15 und 18 werden durch die Zungen 51, 52 des Kolbens 5 gesteuert,
welche jede Verbindung dieser Öffnungen mit dem Kurbelgehäuse verhindern. Die Öffungen
18 «erden beim Niedergehen des Kolbens 5 etwas später freigegeben als die Öffnungen
15. Das endgültige Gemisch tritt aus den Pumpenräumen durch: die Öffnungen i9 aus,
welche bei den Zylindern :2 und 3 oberhalb und auf derselben Seite wie die Kammer
17 und bei den Zylindern i und 4 auf derselten Seite wie die Gemiscbkammer 14 vorgesehen
ist, Die Zylinder ia. . . 4a besitzen in ihrem mittleren Teil Einlaßöffnungen
2o. Bei den Zylindern z und 3 sind sie auf derselben Seite wie Kammer 14 angeordnet
und sind mit den Übertrittsöffnungen i9 der Pumpen 1b und 4b der anstoßenden Zylinder
verbunden, die auf derselben- Seite angebracht sind, und zwar mittels der schrägen
Rohre 21 oder 22. Die Eintrittsöffnungen 2o der Zylinder 1, .I sind auf der Seite
der Kammer 17 vorgesehen und stehen in Verbindung mit den Übertrittsöffnungen i9
der Pumpen 2b, 3b. Hierzu dienen die schrägen Rohre 23 und 24: Die Rohre 2i und
23, 22 und 24, welche sich also je zwei und zwei auf jeder Seite der Maschine befinden,
sind entgegengesetzt zueinander geneigt (s. Abb.3). Die Rohre, welche sich auf derselben
Maschinenseite befinden, 21 und 22 bzw. 23 und 24, sind ent= gegengesetzt zueinander
geneigt. Die öffnungen 2o eines jeden Zylinders werden durch den entsprechenden
Kolben 5 gesteuert.
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In jedem Zylinderkörper ia. . . 4a sind gegenüber den Öffnungen 2o
und' in derselben Höhe wie diese, Auspufföffnungen 25 von größerer Höhe vorgesehen.
Für die Zylinder i und 4 sind sie auf derselben Seite wie Kammer 14, und für die
Zylinder :2 und 3 auf derselben Seite wie Kammer 17 vorgesehen. Sie münden alle
in eine horizontale gemeinschaftliche Kammer 27,- welche die Form eines [/ hat und
die vier Zylinderkörper ia ... 4a umschlingt und schließlich in den .Ausgangsstutzen
26 führt. Die Öffnungen 25 eines jeden Zylinders werden durch den Kolben 5 gesteuert,
welcher zu diesem Zweck auf seiner Oberseite einen hohlen Aufsatz 53 aufweist, welcher
aus einem zylindrischen Teil 54 besteht von demselben Durchmesser wie der Kolben
5 und in welchem eine einzige Öffnung 55 ausgespart ist. Der Aufsatz 53 ist auf
der entgegengesetzten Seite 'von der Öffnung 56 mit einer ebenen Abschlußwand 56
oder Rippe versehen, die sich gegenüber der Eintrittsöffnung 2o be-! findet, aber
in einem gewissen Abstand von derselben, und welche das frische Gemisch gegen den
Kopf des Arbeitszylinders lenkt. In diesem ist die Zündkerze 29 vorgesehen und mit
einem Kompressionshahn 30, von dem nur ein Teil in der Zeichnung ersichtlich ist.
Infolge der Anordnung der Öffnungen 20 befinden sich die etenen Abschlußwände 56
des Kolbens 5 der Zylinder i und q_, auf der Seite der Kammer 17 und diejenigen
der Kolben der Zylinder :2 und 3 auf der Seite der Kammer 1.I.
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Die Kammern 14, 17 und 27 und die Rohre 21, 22, 23, 24 sind in die
Zylinder eingegossen. Die Maschine besitzt also keinerlei Rohre außerhalb des Maschinengehäuses.
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Die Arbeitsweise dieser Maschine ist folgende: Es sei das eine Zylinderpaar
i, 2 in Betracht gezogen.
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Der Kolben 5 des Zylinders i, von seinem oberen toten Punkt (Abb.
i) ausgehend, geht unter der Wirkung der Explosion nach unten, wobei die am unteren
Ende des Kolbens angebrachten Zungen 51, 52 die Öffnungen 15, 18 der Pumpe
1b verdecken, welche zum Eintritt des vom Vergaser kommenden Gemisches und der Luft
dienen. Es entsteht daher im Ringraum ib ein erheblicher Unterdruck. Wenn der Kurbelzapfen
71 nahezu 45° von seinem unteren toten Punkt entfernt ist, gibt die Kompressionsstufe
des Kolbens 5 die Ofinungen 15, 18 frei, durch welche infolge des Unterdruckes das
Gemisch und die Luft in den Ringraum eintritt. Während des weiteren Niederganges
des Kolbens 5 wird der Ringraum der Pumpe lb weiter mit Gemisch und Luft gefüllt,
wotei sich das explosive Gemisch endgültig bildet. Am Ende seines Weges angelangt,
öffnet der Kolten 5 durch die Aussparung 55 zuerst die Auspufföffnungen 25, durch
welche der größte Teil der verbrannten Gase in die Kammer 27 tritt. Hernach «-erden
die Eintrittsöffnungen 2o freigegeben, durch welche das frische Gemisch, welches
von der ringförmigen Ladepumpe 2b kommt, in den Körper ia gelangt und auf die Rippe
56 auftrifft, wodurch es nach oben gerichtet wird. Wenn der Kolben 5 an seinem unteren
Tot-, punkt angelangt ist, sind die Einlaßöffnungen 2o vollständig freigegeben,
während die Verlängerung 54 die Auspufföffnungen 25 beinahe vollständig schließt,
wodurch ein Verlust von frischem Gemisch vermieden wird.
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Sobald der Kolben 5 nach oben geht, I schließt er zuerst die Öffnungen
2o, gibt aber neuerdings die Auspufföffnungen 25 vollständig frei, so daß das frische
Gemisch noch den ! Rest der verbliebenen Explosionsgase aus dem Zylinder austreiben
kann, das vorher in den Zylinderkörper ia geströmte Explosionsgemisch
wird
darauf oberhalb des Kolbens verdichtet. Nachdem der Kolben 5 einen gewissen Weg
zurückgelegt hat, werden die Üffnungen 15 und 18 gleichfalls geschlossen und das
Gemisch, «-elches nachher durch den Kanal 21 in den Zylinder 2a tritt, wird ini
Ringraum verdichtet. Am Ende des Aufwärtsganges findet die Explosion im Zylinder
ia statt, woraufhin der Kolben neuerdings niedergeht.
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Während des Niederganges des Kolbens 5 des Zylinders i gelangt der
Kolben 5 des Zylinders 2 nach cben und hat die über ihm befindlichen Gemische im
Arbeits- und im Pumpenzylinder 2", 21 verdichtet, während er sich senkt, wenn der
erste Kolben wieder steigt.
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Hierauf fängt das Spiel von neuem an. Die schrägen Rohre 21,
22, 23 und -24, welche je zu zweien auf beiden Seiten der Masdiiiie vorgesehen
sind und zur Zuführung des Gemisches aus den Pumpen i b, 2b, 3t', 4i' in die Zylinder
2«, 1a, 4a, 3a
dienen, sind nicht ineinander verlegt, ivie dies L ei anderen
Zweitaktmaschinen der Fall ist. Es ergibt sich hieraus eine große Vereinfachung
in der Ausführung und das Gemisch, welches den verschiedenen Arbeitszylindern zugeführt
wird, muß wesentlich denselben Weg zurücklegen. Weil anderseits der Auspuffkanal
um die Maschine herumgeführt wird, ist die Temperatur derselben, ziemlich gleichmäßig,
was entschieden einen %-orteil bedeutet. Die Zuführung von Zusatzluft durch den
Kanal 17 kann unterdrückt werden. In diesem Fall wird das endgültige Gemisch
direkt vom Vergaser geliefert.
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Statt daß die Kolben nur eine einzige Öffnung 55 besitzen, können
sie mit mehreren solchen versehen sein.
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Die Kurbelstellung, bei welcher der Kolben eines jeden Zylinders die
Öffnungen 15, 18 freigibt, kann zwischen 45' und 25'
(etwa) verschieden
sein, vom Totpunkt der Kurbelzapfen berechnet. Der so erhaltene Unterdruck im Pumpenzylinder
und das plötzliche Einströmen des Gemisches, welches durch dasselbe bewirkt wird,
sind von Vorteil, insbesondere dann, wenn der Brennstoff ein Rohöl ist.
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Die Röhren 21 und 22, 23 und .24, welche sich auf beiden Seiten der
Maschine befinden, sind in einander entgegegesetzter Richtung geneigt. Sie könnten
aber auch mit Neigung in derselben Richtung angeordnet werden.
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In der zweiten Ausführungsform (Ab-b. 9 bis 1i), welche nur ein einziges
Zylinderpaar i, 2 aufweist, ist jeder Pumpenzylinder ib, 2b an seinem unteren Teil
mit einer Gruppe von Öffnungen 15 versehen, durch «-elche ein Gemisch, das von einem
nicht gezeichneten Vergaser geliefert wird, eintritt. Diese Öffnungen 15 Lefinden
sich sämtlich auf derselben Maschinenseite.