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Zweitaktbrennkraftmaschine. ' Die Unvollkommenheit des Arbeitsprozesses
der Zweitaktbrennkraftmaschine, verursacht durch Brennstoffverluste bei der Füllung,
Verbrennungsrückstände im Zylinder, ungleichmäßige Verteilung der Brennstoffe im
Zylinderinnern infolge unzureichender Durchmischung usw., war die Ursache, daß die
Entwicklung der Zweitaktmaschine weit hinter der Entwicklung der Viertaktmaschine
zurückbleiben mußte, obwohl die erstere die doppelte Arbeit pro Kolbenhub liefert
wie die Viertaktmaschne. Es sind eine größere Anzahl von Vorschlägen bekannt geworden,
welche bezwecken, die verschiedenen der Zweitaktmaschine anhaftenden Mängel zu vermindern
bzw. zu beseitigen.
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Es ist eine Maschine bekannt geworden, bei welcher die Auspuffschlitze
des Zylinders durch einen besonderen Kolbenschieber derart gesteuert werden, daß
die Verbrennungpgase am Ende des Arbeitshubes durch den gleichen vorerwähnten Steuerkolben
aus dem Arbeitszylinder herausgesaugt werden. Durch eine besondere Anordnung der
Einlaßschlitze und entsprechende Stellung des Steuerkolbens wird bewirkt, daß durch
den im Arbeitszylinder durch das Heraussaugen entstandenen Unterdruck das Gasgemisch
in den Zylinder hineingesaugt wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß eine vollständige
Absaugung der Verbrennungsgase aus dem Zylinder nicht möglich ist und die betreffende
Maschine stets mit einem durch Rückstände verschlechterten Gemisch arbeiten wird.
Ferner ist es vorgeschlagen worden, an dem Motor ein besonderes Hilfsventil vorzusehen,
um, außer durch den üblichen Einlaßschlitz, auch noch von einer anderen im Zyänderkopf
gelegenen Stelle aus das brennbare Gasgemisch in den Zylinder einführen zu können.
Durch den Weg, welchen diese beiden Gasströme im Zylinder nehmen, soll eine vollkommnere
Austreibung der Verbrennungsrückstände erfolgen. Auch wenn dieses Ergebnis erreicht
werden sollte, würde immer noch der Nachteil des Brennstoffverlustes bei dieser
Konstruktion infolge der gleichzeitig geöffneten Einlaß- und Auslaßschlitze bestehen
bleiben.
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Weiten ist ein Vorschlag bekannt geworden, nach welchem ein besonderes
Hilfsventil benutzt wird, um nur beim Anlassen eines Zweltaktmotors, ohne die Hilfe
der Ladepumpe, eine sofortige Füllung des Zylinders mit brennbarem Gemisch dadurch
zu erreichen, daß der Kolben des Motors, ähnlich wie beim Viertaktverfahren, sich
durch dieses Ventil unmittelbar Gasgemisch ansaugenkann, um es in weiteren Arbeitsvorgängen
zu verdichten, zu zünden und die Abgase durch dieses Ventil evtl. wieder auszustoßen
(Viertakt). Es will dieser Vorschlag also nur die Auslaßschwierigkeiten der Zweitaktmaschinee
beseitigen, ohne die anderen Nachteile zu verbessern.
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Bei einer anderen Anordnung wird mit Hilfe eines zeitlich vor den
Auspuffschlitzen sich öffnenden Ventils g ein Überströmen der
verbrannten
Gase in einen Zwischenbehälter bewirkt. Aus diesem Behälter .entweichen .dieselben
durch eine gesteuerte, in die Auspuffleitung mündende Düse. Hierbei werden die noch
im Zylinder befindlichen Verbrennungsrückstände injektorartig durch die inzwischen
freigelegten Auspuffschlitze herausgesaugt. Durch die so erzielte Saugwirkung soll
gleichzeitig das Nachströmen des neuen Ladegen,.i.sches erzielt werden. Es wird
also # lediglich durch Saupvirkung das erreicht, was bei der gewöhnlichen Zweitaktmaschine
durch Druckwirkung (Ladepumpe) erzielt wird. Unvollkommene Füllung und Brennstoffverluste
werden also auch bei dieser Konstruktion nicht vermieden.
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Einer anderen Konstruktion liegt der Gedanke zugrunde, mit Hilfe eänes
besonderen Ventils einen veränderlichen Teil. des im Zylinder komprimierten brennbaren
Gasgemisches vor der Zündung wieder in die Ladepumpe zurückströmen zu lassen, um
mit Hilfe einer derart abgeänderten Füllung den G=ang des Motors je nach Bedarf
beeinflussen zu können. Auch hier werden- also in keiner Weise die Nachteile der
Zweitaktmaschine vermindert.
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Im Gegensatz zu den vorerwähnten Konstruktionen, durch welche nur
teilweise eine Verbesserung der Zweitaktmaschine und dies auch nur in bezug auf
Einzelheiten erzielt wird, bezweckt die vorliegende Erfindung, bei der Zweitaktmaschine.
die Füllung des Zylinders mit homogenem hochwertigen Gemisch zu ermöglichen, ohne
Brennstoffverluste und ohne Verschlechterung des Gemisches durch Verbrennungsrückstände
bzw.ohne claß eine schichtenförmige Lagerung der im Zylinder befindlichen Spülluft
und des nachträglich eintretenden Gasgemisches eintritt.
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Durch das an sich bekannte Ausspülen des Zylinders einer Zweitaktmaschine
mit Spülluft bei geöffneten Auslaßorganen` werden zwar die Verbrennungsrückstände
aus dem Zylinderinnern entfernt. Hat hierauf jedoch der Kolben die Auslaßschlitze
geschlossen;, so schiebt er eine zurückgebliebene Spülluftschicht vor sich her.
Das jetzt einströmende Frischgasgemisch wird nun in seiner Zusammensetzung durch
diese im Zylinder verbliebene Spülluft in unerwünschter und unkontrollierbarer Weise
beeinflußt. Das Gemisch wird einerseits teilweise verdünnt, anderseits ist es aber
infolge der schichtenförmigen Lagerung von Spülluft und Gasgemisch ganz ausgeschlossen,
im Zylinder ein homogenes Gemisch zu erzielen, wenn nicht die Möglichkeit geschaffen
wird, daß die Spülluft Entweichen und der Zylinder ausschließlich mit einem Gasgemisch
in vorher bestimmter Zusammensetzung gefüllt werden kann. Diese Möglichkeit wird
durch die vorliegende Erfindung geschafften, und zwar wird der im Zylinder verbliebenen
Spülluft Gelegenheit gegeben, im Augenblick der Füllung des Zylinders mit Gasgemisch
durch ein Überströrnventil zu entweichen, so daß das Zylinderinnere bei geschlossenen
Auspuffschlitzen: vollständig mit homogenem, unter Druck stehenden Gasgemisich,
wie es von dem Vergaser bzw. dem Miechventil kommt, gefüllt werden kann.
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Die Zeichnung zeigt einen Entwurf einer derart arbeitenden Maschine,
deren Wirkungsweise nachstehend beschrieben ist.
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Der Kolben k gibt nach erfolgter Verbrennung des Ladegemisches bei
seinem Abwärts; gange in bekannter Weise die Auspuffschlitze a frei. Das Einlaßventile,
in Verbindung mit Einlaßschlitzen gezeichnet, ist hierbei geschlossen. Vor Erreichung
der unteren Totlage (Kolbenstellung k") öffnet sich das Spülluftventils. Die Spülluft
durchströmt den Zylinder und kann durch die Auspuffschlitze a wieder .entweichen.
Kurz vor Erreichung der Kolbenstellung k' schließt sich das Spülluftventils, und
es werden nunmehr gleichzeitig Einlaßventil e und überströmventil u geöffnet. Das
unter Druck stehende Ladegemisch wird durch das Ventile in den Zylinder hineingepreßt
und treibt gleichzeitig die noch im Zylinder befindliche Spülluft vor sich her,
welche durch das überströmventil u abströmen muß. Das Ladegemisch wird nun vom Kolben,
nachdem dieser den Punkt p überschritten hat, weiter verdichtet, worauf in der Nähe
des oberen Totpunktes die Zündung des Gemisches erfolgt und sich der ganze Arbeitsvorgang
wiederholt.
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Eine Luftpumpe oder ein Gebläse l erzeugt die zur Spülung erforderliche
Druckluft, welche durch die Leitungd dem Zylinder zugeführt wird. Durch das gleiche
Gebläse L oder auch durch ein besonderes Gebläse Z', welches in der Abbildung nicht
besonders gezeichnet ist, wird die zur Zylinderfüllung nötige Verbrennungsluft :erzeugt,
welche auf ihrem Weg zum Zylinder, etwa bei v, den flüssigen Brennstoff vergast
(Vergaser) bzw. sich mit dem natürlich unter gleichem Druck stehenden gasförmigen
Brennstoff mischt (Mischventil) und dann als brennbares Gemisch durch die Leitung
g zum Zylinder gelangt. Das in der Abbildung hinter dem Spülventil s liegende Überströmventil
u kann entweder den Zylinderinhalt (Spülluft) ins Freie ausströmen lassen, oder
es kann vermittels der Leitung b mit der Saugseite der Luftpumpel' verbunden werden,
wodurch man eineu vielleicht möglichen geringen Verlust von brennbarem Gemisch vollständig
vermeiden
kann und wobei der in der Leitung b vorhandene Unterdruck
die schnelle Füllung des Zylinders begünstigt.
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Selbstverständlich wäre es konstruktiv auch ohne weiteres möglich,
das Einströmventil im Zylinderkopf unterzubringen und das C berströmventil in der
Zylinderwandung, etwa in der Nähe der Auspuffschlitze, anzuordnen, um durch entsprechend
gering bemessenen toten Raum einen Brennstoffverlust zu verhindern.
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Die Vorteile, die eine derart arbeitende Maschine bieten würde, liegen
auf der Hand. Abgesehen von den allgemeinen Vorteilen der Zweitaktmaschine, genngeres
Gewicht und Fortfall des Auspuffventils, werden die Ventile s, e und n niemals übermäßig
erwärmt, so daß die Möglichkeit gegeben ist, an Stelle der Ventile andere Steuerorgane
zu verwenden (Schieber, Hähne usw.).
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Weiterhin ergibt die Einführung des Gemisches unter beliebig zu veränderndem
Druck neben dem durch die Spülung und Aufladung erhöhten mittleren Kolbendruck :einerseits
die Möglichkeit, die Kompression verändern und den verschiedenen Betriebsstoffen
wirtschaftlich anpassen zu können, anderseits bietet sich die Möglichkeit, durch
entsprechende Bemnessung der jeweiligen Zylinderfüllung eine einfache Regulferfähigkeit
des Motors zu erzielen, wodurch unter Umständen bei Antrieb von Kraftwagen das Getriebe
in Fortfall kominen kann.
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Der Hauptvorteil einer derartigen Maschine bleibt jedoch, wie bereits
erwähnt, die Füllung des Zylinders mit vollkommen homogenem Gemisch, das nicht mehr
durch Ab-
gas- bzw. S.pülluftreste in unberechenbarer `'eise beeinflußt werden
kann, so daß es infolge sicherer Beherrschung des Arbeitsprozessemöglich ist, einen
günstigen therniischen `Virkungsgrad zu erzielen.