-
Zweitakt-Brennkraftmaschine Das Patent 457 914 betrifft einen Zweitaktmotor
für gasförmige und flüssige Brennstoffe mit getrennter Luft- und Brennstoffzuführung
und zwei ineinandergleitenden, gleichläufig bewegten Kolben, bei welchen der Explosionsraum
zunächst voll mit Luft gefüllt und dieser Füllung der volle Pumpeninhalt an Betriebsstoff
zugeführt wird. Gegenüber bekannten Motoren mit gleichläufigem Antrieb unterscheidet
sich der Motor der genannten Erfindung darin, daß sich der Explosionsraum zwischen
den beiden Kolben befindet.. Der äußere Kolben stellt also =den bewegten Explosionszylinder
dar und dient gleichzeitig mit seinem oberen verbreiterten Teil als Kolben der Ladepumpe.
In ihm ist ein automatisch wirkendes Ventil angeordnet, durch welches während des
Kompressionsvorganges die Überführung des Pumpeninhaltes in den Arbeitsraum stattfindet.
Da die beiden Kolben sich gleichläufig bewegen, müssen ihre Pleuelstangen an der
Kurbelscheibe so angelenkt sein, daß ihre Kurbelzapfen nahezu oder vollständig in
derselben radialen Ebene liegen; ihr Hub ist jedoch natürlich verschieden, und zwar
beträgt der Hub des äußeren Kolbens ungefähr nur ein Drittel des Hubes des inneren
Kolbens. Die zwischen den beiden Kolben stattfindende Explosion wirkt auf den äußeren
Kolben entgegengesetzt wie auf den inneren Kolben und verringert deshalb die von
dem inneren Kolben geleistete Arbeit um etwa ein Drittel. Die vorliegende Erfindung
bezweckt, die Gegenwirkung der Explosion auf den äußeren Kolben aufzuheben, so daß
nunmehr aus einer beliebigen Ladung oder Überladung, nach Abzug normaler Reibungsverluste,
direkt die Effektivleistung resultiert. Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht,
daß der äußere Kolben nicht wie ehedem als Topfkolben ausgebildet ist, sondern zylinderförmig
glatt durchbohrt wird und in ihn von oben ein am Zylinderdeckel angegossenes, mit
Kanälen versehenes Kolbenkopfstück eindringt, und zwar tiefer, als der Hub des äußeren
Kolbens ausmacht. Dieser feststehende oKolbenkopf gestattet, das bei der bisherigen
Ausführung verwendete automatische Ventil durch ein gesteuertes Ventil zu ersetzen.
-
Es wird als bekannt vorausgesetzt, Luft und Gemisch in besonderen
Pumpen zu verdichten und nach Ausspülung und Füllung des Arbeitszylinders mit Luft
das Gemisch während des Verdichtungshubes des Arbeitskolbens in den Arbeitszylinder
einzuführen; ferner eine zur Kurbelkastenpumpe parallel geschaltete Spülluftpumpe
zu verwenden; schließlich die Ladung durch ein Ventil einzuführen, das in einem
fest am Zylinderdeckel sitzenden und dichtend in einen bewegten Zylinderteil ragenden
Kolbenkopf sitzt.
-
Auf der Zeichnung ist der neue Zweitaktmotor dargestellt. Es zeigt
Abb. i einen Längsschnitt,
Abb. 2 .einen Querschnitt nach Linie
A-B der Abb. i.
-
Mit i ist ein stufenförmig ausgebildeter Zylinder bezeichnet, an den
sich im unteren Teil das Kurbelkastengehäuse 2 anschließt. An einer Öffnung des
Kurbelgehäuses 2 ist ein Saugventil 3 vorgesehen, während von einer zweiten, gewöhnlich
durch ein Druckventil 20 geschlossenen Öffnung eine Rohrleitung 6 nach einer in
ungefährer Mitte des schmalen Teiles des Stufenzylinders vorgesehenen Öffnung 5
führt. Gegenüber der Öffnung 5 ist in dem Stufenzylinder eine öffnung 7 mit anschließendem
Auspuffrohr 21 vorgesehen.
-
In dem schmalen Teil des Zylinders i ist ein Zylinder 8 :geführt,
der an seinem oberen Ende einen in dem Ventilteil des Zylinders i geführten Flansch
8a besitzt. In dem Zy-
linder 8 :gleitet wieder der Arbeitskolben 9. In dem
Zylinder 8 sind zwei .gegenüberliegende Bohrungen i i, 12 vorgesehen, die bei entsprechender
Stellung des Zylinders 8 mit den Öffnungen 5, 7 des Zylinders i zur Dekkung kommen.
Auf der Außenseite des Zylinders 8 :greifen zwei Pleuelstangen 14 an, deren andere
Enden an der Kurbelscheibe 15 angelenkt sind. Die Zapfen, mit denen die Pleuelstangen
14 an den Zylinder 8 angelenkt sind, ragen durch Schlitze des Zylinders i hindurch;
die beiden Pleuelstangen 14 liegen seitlich außerhalb des ,geschlossenen Kurbelgehäuses,
jedoch leicht zugänglich und gekapselt. Die Pleuelstange 13 des Kolbens 9
ist an der Kurbelscheibe 15 so angelenkt, daß ihr Kurbelzapfen mit den Kurbelzapfer.
der Pleuelstangen 14 annähernd in derselben radialen Ebene liegt, der Kolben 9 jedoch
ungefähr den dreifachen Hub wie der Zylinder 8 besitzt.
-
An dem Zylinderdeckel i- sitzt auf der Unterseite, durch Rippen 22
mit ihm verbunden, ein feststehender Kolbenkopf 23, o der von oben in die innere
Bohrung des Zylinders 8 hineinragt und an' seinem unteren Ende mit Kolbendichtungsringen
versehen isst. Der Kolbenkopf 23 ist topfartig gestaltet und besitzt in dem oben
unterhalb der Durchlaßkanäle gelegenen Boden eine für gewöhnlich durch ein Ventil
24 geschlossene Öffnung. Das Ventil 24 durchdringt den Zylinderdekkel ia mit seinem
Ventilschaft 25 und wird für gewöhnlich durch eine Feder 26 nach oben gezogen. Das
Ventil 24 wird durch einen am Zylinderdeckel ia schwenkbar aufgehängten Hebel 27
von einer Nockenscheib.e 28 aus gesteuert.
-
Im Zylinderdeckel ist die Frischgaszuleitung 29 angeordnet, deren
Verbindungskanal zu dem Raum oberhalb des Ventils 21 durch einen Drehschieber
30 gesteuert wird. Der Drehschieber 3o hat gleiche Übersetzung wie die Nockenwelle
und wird durch Königswelle von der Kurbelwelle aus angetrieben. Die Steuerung wird,
wie üblich, durch eine Schutzhaube 3 i abgedeckt.
-
Der Raum des Zylinders i, in dem sich der Kolben 8- bewegt,
ist nach unten abgeschlossen bis auf zwei Öffnungen 32, 33, von denen die erstere
durch ein Saugventil und die letztere durch ein Druckventil abgeschlossen ist. Von
der Öffnung 33 geht ein Rohr 34 ab, das sich mit dem früher erwähnten Rohr 6 in
Höhe der Öffnung 5 im Zylinder- i vereinigt. An der Vereinigungsstelle :der Rohre
6, 34 ist eine Ringdrossel 35 vorgesehen, durch deren Steuersegment das Rohr 34
oder das Rohr 6 oder die Öffnung 5 verdeckt werden kann.
-
Die Zündkerze 17 ist in einer Gewindebohrung des feststehenden
Kolbenkopfes 23 angebracht. Um genügend Platz für das Ventil 24 und die Zündkerze
17 im feststehenden Kolbenkopf 23 zu erhalten, liegen beide etwas außerhalb
der Mitte desselben (vgl. Schnitt A-B durch den Kolbenkopf).
-
Die Wirkungsweise des Motors ist die folgende: Angenommen, die beiden
Kolben 8 und 9 stünden in der höchsten Stellung. Beim Herabgehen der Kolben wird
durch den-Drehschieber 3o die Frischgasleitung 29 geöffnet, so daß der Kolben 8a
beim Abwärtsgang frisches Gas ansaugt. Infolge der verschiedenen Hubhöhe der beiden
Kolben verschieben sich beide bei der Drehung der Kurbelscheibe 15 gegeneinander,
wobei sich die Kolben jedoch immer nur, mindestens aber zum größten Teil, in der
gleichen Richtung bewegen. Beim Abwärtsgang beider Kolben findet sowohl im Kurbelgehäuse
als auch unterhalb des Kolbens 8a eine Verdichtung der Luft statt, die in die Leitung
6 und 34 .eintritt. Kurz vor Beendigung des Niederganges beider Kolben kommen die
Öffnungen i i und 12 des Zylinderteiles 8 mit den Öffnungen 5 -und des Zylinders
i zur Deckung. Sowie der Kolben 9 bei seiner Relativbewegung zum Kolben 8 die von
ihm gesteuerten Öffnungen i i und 12 freigibt, dringt die ün den Rohren 34 und 6
befindliche Druckluft durch die Öffnung i i in das Zylinderinnere, das durch die
innere Bohrung des Zylinders 8, Kolben 9 und feststehenden Kolbenkopf 23 be. grenzt
wird. Etwa in diesem Raume von früheren Arbeitsgängen vorhandene Abgase werden dabei
durch .die Öffnung 12 in das Auspuffrohr 21 vertrieben. Die eintretende Luft kann
in bekannter Weise durch eine auf dem Kolben 9 sitzende Ablenkplatte cga so geleitet
werden, daß eine intensive Spülung
stattfindet. Infolge des reichlichen
Luftvorrates in den Rohren 6 und 34, der dem doppelten Zylinderinhalt entspricht,
findet aber nicht nur eine Spülung statt, sondern der Raum zwischen Kolben 9 und
festem Kolbenkopf 23 wird vielmehr auch noch vollständig mit frischer Luft gefüllt.
Beim Wiederaufwärtsgehen der beiden Kolben verschließt der Kolben 9 nach kurzem
Weg zunächst die Öffnungen i i, 12 und hält im Zylinderinnern eine dem Zweitaktverfahren
entsprechende normale Ladung Luft zurück. Der Drehschieber 3o hat gegen Ende des
Abwärtsganges der Kolben die Frischgaszuleitung 29 wieder abgeschlossen. Das eingesaugte
Frischgas wird beim Hochgehen des Kolbens 8a verdichtet und, -nachdem das Ventil
24 geöffnet ist, in den Raum zwischen festem Kolbenkopf 23 und Arbeitskolben 9,
also in das Zylinderinnere, übergedrückt. Das Ventil 24 öffnet eben, wenn der hochgehende
Kolben 9 die Öffnungen i i, 12 überschneidet, so daß jeglicher Brennstoffverlust
unmöglich ist. Das Volumen. der Frischgaspumpe ist so bemessen, daß das Zylinderinnere
außer der bereits vorhandenen Luftladung noch eine volle, dem ungekürzten Zylinderinhalt
entsprechende Ladung Frischgas erhält. Gegen Ende der Aufwärtsbewegung des Kolbens
9 und während der Zylinder 8 eben den oberen Totpunkt durchläuft, schließt das Ventil
24; jetzt findet durch die Kerze 17 die Zündung des hochkomprimierten Normalgemisches
statt. Der Explosionsdruck wirkt in vollem Umfange auf den Arbeitskolben 9. Hierauf
wiederholt sich das Spiel in der vorher beschriebenen Weise. Es ist ohne weiteres
verständlich, daß die Leistung dieses Motors noch größer ist als die des Motors
in dem Hauptpatent, da die Leistung des Arbeitskolbens nicht durch eine Gegenwirkung
auf den äußeren Kolben teilweise gekürzt wird und zur Spülung und Füllung des Explosionsraumes
ein reichlicher Luftüberschuß zur Verfügung steht.
-
Wie beim Hauptpatent kann auch bei dem vorliegenden Motor die Kompressorwirkung
abgestellt werden, wenn der Drosselring 35 so gestellt wird, daß er die Öffnung
5 für den Lufteintritt versperrt. Der Motor arbeitet dann, wie im Hauptpatent beschrieben,
als Normalmotor. Die Ringdrossel 35 wird vorteilhaft mit den beiden Ansaugventilen
32 und 33 so gekuppelt, daß beim Abschließen des Lufteintrittes 5 durch die Ringdrossel
die genannten Luftansaugventile automatisch offen gehalten werden. Auch im Normalbetrieb
leistet der Motor bedeutend mehr als ein normaler Zweitakter und erreicht schon
da die doppelte Leistung eines Viertakters gleicher Zylinderzahl und gleichen Inhaltes,
da der Motor in dieser Betriebsart eine wie bei Viertaktern dem vollen Zylinderinhalt
entsprechende Frischgasladung erhält, die durch keinen Kanalsteuerungsverlust gekürzt
wird und nur entsprechend dem Zweitaktverfahren bei jeder Umdrehung eine Verbrennung
stattfindet. Durch Abschließen der Luftleitung 34, 6 oder 5 durch die Ringdrossel
35 kann die Spülluft- und Lademenge innerhalb weiter Grenzen geändert werden. Werden
mehrere Zylinder zu einem Block vereinigt, so bereitet häufig die Abdichtung der
einzelnen Kurbelgehäuse gegeneinander Schwierigkeiten. In diesem Falle verzichtet
man vorteilhaft darauf, das Kurbel'kastengehäuse als Spülluftpumpe zu verwenden,
sondern läßt es offen wie bei Viertakt-Reihenmotoren, und verwendet nur die durch
den Kolben 8a geförderte Luft, deren Volumen noch eine normale Zweitakterfüllung
übersteigt, so daß auch in diesem Falle im Verhältnis zur ersten wirksamen Ladung
- noch mit Luftüberschuß gearbeitet wird.