-
Vereinigte lisch- und Einlaßsteuervorrichtung für Gleichstrom-Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf solche Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen, bei denen
der Wärmeträger an allen M'andungen in gleichbleibender Richtung (im Gleichstrom)
vorbeigeführt wird und zuerst Spülluft, dann zusammen fettes (mit Brennstoff übersättigtes)
Vorgemisch und Ladeluft (Zusatzluft) am einen Zylinderende eingeführt und die verbrannten
Gase am anderen Zylinderende durch rings verteilte Schlitze ausgelassen werden.
L m mit einem einzigen Steuerorgan, also denkbar einfachsten Aufbau der Maschine,
auszukommen, und außerdem noch weitere Vorteile, insbesondere Kühlhaltung dieses
einzigen Steuerorgans und Einbettung des in den Arbeitsraum eingetretenen fertigen
Gemisches in eine zur Schonung der Kolbengleitfläche dienende Schutzschicht aus
reiner Luft, zu erreichen, wird gemäß der Erfindung eine vereinigte Misch- und Einlaßsteuervorrichtung
angewendet, bestehend aus einem einteiligen, sowohl zum Abschließen der innen angeordneten
Vorgemischeinlaßkammer als auch der diese Kammer ringförmig umgebenden Luftkammer
dienenden Steuerkörper, welcher mit seinem als Kegel oder Teller ausgebildeten Rand
den ringförmigen Austrittspalt der Lufteinlaßkammer und mit einem zylindrischen,
in der Begrenzungswand der inneren Kammer leicht spielenden Scliieberansatz die
Vorgemischeinlaßkammer abschließt. -Eine derartige Vorrichtung, bestimmt insbesondere
für hochleistungsfähige Wagen- und für solche Flugmotoren, mittels deren große Höhen
erreicht werden sollen, ist auf der Zeichnung dargestellt.
Abb.
i ist ein schematischer Ouerschnitt durch einen mit der erfundenen Vorrichtung ausgerüsteten
Motor. In Abb. 2 ist der Steuerkörper in größerem Maßstabe mit vollen Linien bei
seiner Ver:chlußlage, mit geztrichelten Linien in der Lage, die er beim Verlassen
der Spülluft einnimmt und inh strichpunktierten Linien in der Lage, bei der das
Vorgemisch und die Zusatzluft zusammen eingelassen werden, dargestellt.
-
Abb. 3 zeigt den Steuernocken, und Abb. 4. veranschaulicht, wie sich
im Innern einer Schutzschicht aus reiner Luft ein Kern aus zündfähigem, fertigem
Gemisch lagert.
-
Der Zylinder i, in dem der Kolben 2 spielt, enthält am unteren Ende,
rings gleichmäßig verteilt, einen Kranz von Auspuffschlitzen 3. Zentrisch zur Achse
ist oben am Zylinder der die erfundene Vorrichtung enthaltende Einlaßstutzen :1
angeordnet, in dessen Innenkammer 5 das von einem Vergaser 6 kommende fette, d.
h. mit Brennstoff übersättigte Vorgemisch über eine Drosselklappe 7 hinweg nach
dem Durchgang durch einen umlaufenden Hochdruckverdichter 8 mittels einer Leitung
g zugeführt wird, während in eine die Kammer 5 umgebende Ringkammer io Außenluft
über eine Drosselklappe ii hinweg durch einen mit dem Verdichter 8 auf einer gemeinschaftlichen
Welle 12 sitzenden zweiten Hochdruckverdichter 13 durch die Leitung 1.4 gelangt.
Der die beiden Leitungen absperrende gemeinschaftliche Steuerkörper weist innerhalb
einer kegeligen (oder auch ebenen) Ventilfläche 16 einen zylindrischen Schieberansatz
17 auf. Bei der gezeichneten Ausführung überdeckt das ringförmige, zwischen der
Kegelfläche und dem Schieberansatz befindliche ebene Stück 18 des Steuerkörpers
den ringförmigen Luftaustrittspalt ig der Ringkammer io und außerdem die schmale
ebene Stirnfläche 26 der die Ringkammer io von der Innenkammer 5 sondernden Wandung
2o, und zwar ohne auf dieser abzudichten, da gleichzeitiges Abdichten der kegeligen
Ventilfläche 16 und der ebenen Ringfläche 18 nicht leicht zu erreichen sein würde
und auch nicht notwendig ist. Um, durch die Zeichnung klarzumachen, daß an der Stirnfläche
26 der Wandung 2o nicht abgedichtet wird, ist diese Stirnfläche durch eine
besondere Linie bezeichnet. In Wirklichkeit wird der Abstand zwischen der ebenen
Stirnfläche 26 der Wandung 20 und der ebenen Ringfläche 18 so klein gemacht, als
zulässig ist, um das dichte Aufliegen der kegeligen Ventilfläche 16 auf ihrem Sitz
nicht zu behindern. Der zylindrische Schieberansatz 17 ist an der entsprechend gestalteten
Innenfläche der die Kammer 5 abgrenzenden Wandung 2o leicht spielend, jedoch abdichtend
geführt.
-
Der mit der Geschwindigkeit der Kurbelwelle umlaufende Steuernocken
21 weist mit den erforderlichen Übergängen auf einem ersten Stück seines Umfanges
eine geringe, zur Steuerung des Spüllufteinlasses dienende erste Erhöhung a und
dahinter eine zur Steuerung des Vorgemischeinlasses dienende zweite Erhöhung b auf,
hinter deren Ende der Nocken bei c auf die der Schließlage des Ventils entsprechende
zylindrische Form d steil abfällt. Derartige zweistufige Steuernocken sind an sich
bekannt. Von der Steuerstange 22 wird die Bewegung auf den Steuerkörper, den eine
Feder 23 in seiner Verschlußlage zu erhalten strebt, mittels eines Wipphebels 24
übertragen, und die kraftschlüssige Berührung zwischen dem Nocken und der Steuerstange
wird durch eine Feder 23a gesichert.
-
Den beiden Erhöhungen des Steuernockens entsprechen die mit gestrichelten
bzw. strichpunktierten Linien eingetragenen Lagen des Steuerkörpers.
-
Die beschriebene Vorrichtung wirkt wie folgt Die dauernd arbeitenden
Verdichter 8 und 13 halten in den Leitungen g und 1q. einen Überdruck aufrecht,
dessen Betrag durch Einstellen der Drosselklappen 7 und ii geregelt und auch vom
Regler in Abhängigkeit gebracht werden kann. Je nachdem die Drosselklappen zusammen
oder je für sich verstellt werden, gestatten sie die Einregelung des Zuführungsdruckes
für das Vorgemiseh und für die Luf± entweder zusammen oder je für sich.
-
Gegen Ende des Ausdebnungshubes, also wenn die Auspuffschlitze 3 etwa
zur Hälfte freigelegt sind und der gegen Ende des Ausdehnungshubes im Zylinderinnern
herrschende Überdruck durch Entweichen des größten Teiles der Verbrennungsgase bereits
aufgehört hat, bringt der Nocken 21 den Steuerkörper in die mit gestrichelten Linien
angedeutete Lage, bei welcher der Luftaustrittspalt ig freiliegt, hingegen der Schieberansatz
17, die Wand 2o mit zur Abdichtung ausreichenden Überdeckung berührend, die Kammer
5 noch abschließt. Dementsprechend ist der Schieberansatz 17 um die zur Abdichtung
erforderliche Überdeckungsstrecke länger als derjenige Bruchteil des gesamten Ventilhubes,
bis zu welchem sich der Steuerkörper bei seiner gestrichelten Lage gehoben hat.
Da in den Leitungen g und 14, also auch in den Kammern 5 und io, ungefähr der nämliche
Druck herrscht, genügt die leicht spielende Führung des Schieberansatzes 17 in der
Wand 20 zum Abdichten. Daher wird nur Luft unter dem vom Verdichter 13 erzeugten
Überdruck durch den Ringspalt ig um den Ventilrand herum in die Mitte des Zylinders
geleitet. Diese Luft treibt die noch im Zylinder befindlichen Verbrennungsgase vor
sich her, so daß hinter den Verbrennungsgasen sich eine Schicht von reiner Luft
lagert. Während dieses Vorganges geht der Kolben über seine untere
Totlage
hinweg, d. h. die Schlitze , werden vollständig freigelegt und teilweise
wieder geschlossen. Nunmehr bringt der Nocken 2i den Steuerkörper in die mit strichpunktierten
Linien angegebene zweite Lage, bei welcher der Lufteintrittspalt ig frei bleibt,
außerdem aber zwischen der Stirnfläche 26 der Wand 20 und der Kante des Schieberansatzes
17 ein Ringspalt 25 frei wird, durch welchen das Vorgemisch zutritt. Dieses Vorgemisch
vereinigt sich mit der neu hinzutretenden Zusatzluft und bewegt sich dann, an der
ringförmig ausgenommenen Gehäuseinnenfläche entlangstreichend, zuerst um die Außenkante
und dann um die Innenkante der Ventilkegelfläche 16 herum. Damit bei dieser Bewegung
keine unerwünschten Geschwindigkeitsänderungen zustande kommen, sind be: der gezeichneten
Ausführung die beiden Durchlaßquer->chnitte bei A und B, die dem Gemisch beim Herausströmen
um die Außen-und um *die Innenkante der Kegelfläche dargeboten werden, gl(-ich,
groß gehalten.
-
Unterhalb des Steuerkörpers «eist das Gehäuse einen ringförmig einspringenden,
in abgerundeten Formen ausgeführten Ansatz 27 auf, durch den das Gemisch mit allmählicher
Richtungsänderung dem in der Mitte befindlichen Kernraum des Zylinder: zugeleitet
wird, während die zuvor eingetretene i eine Luft als Schutzschicht in der Hauptsache
an der Kolbengleitfläche gelagert bleibt, vgl. Abb. 4.. Während der Einbringung
des Gemisches und der Zusatzluft entweicht der letzte Rest der Verbrennungsgase
durch die allmählich sich @,ollständig schließenden Auspuffschlitze -. Das Laden
wird nach demSchließen dieserSchlitzenochfortgesetzt und dadurch der Druck im Zylinderinnern
allmählich bis auf den vollen Verdichterdruck gebracht, also eine recht beträchtliche
Überladung des 7ylindors erreicht. Nach Beendigung des Ladens schließt der Steuerkörper
sowohl die Lufteinlaßkammer io als auch die Vorgemiscbeinlaßkamrner 5 ab.
-
Da nur ein. einziger Steuerkörper v orges eben ist, kann sein Ventilkegel
nahezu entsprechend dem vollen Kolbenquerschnitt bemessen «erden, so daß sich sehr
große Durchströmquerschnitte bei kleinem Hub ergeben.