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Zweitaktmäschine, deren Zylinderschlitze sowohl vom Kolben als auch
durch einen besonderen Schieber gesteuert werden Die Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor.
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Erstens kann man die Zylinder mit reiner Luft spülen, laden und auch
nach- bzw. überladen, wobei die Spül- und Ladepumpen in einer dem jeweiligen Zweck
entsprechenden Weise angeordnet sein können. Der Brennstoff wird hierbei während
des Kompressionshubes durch eine Brennstoffpumpe in abgemessener Menge eingespritzt,
nachdem die Auspuffschlitze bereits geschlossen sind. Diese Lösung ist aber von
dem Vorhandensein einer sicher funktionierenden Brennstoffpumpe abhängig, deren
Bau und Betrieb besonders für hochtourige Motoren noch Schwierigkeiten bietet, wenn
es auch sicher ist, daß diese noch überwunden werden. Hinzu kommt, daß die Zeit
zur Vergasung des eingespritzten Kraftstoffes sehr kurz ist, so daß insbesondere
bei hochtourigen Motoren mit unvollkommener Verbrennung zu rechnen wäre. Sieht man
also vorläufig von der Verwendung einer Brennstoffpumpe ab, so ergibt sich besonders
vom Gesichtspunkte der Brennstoffersparnis aus folgende Lösung: Man spült mit reiner
Luft und bläst anschließend übersättigtes Gemisch ein, so daß zuerst nur Spülluft
durch den Auspuff verlorengeht, während das wertvolle Gemisch im Zylinder verbleibt.
Dies hat aber zur Voraussetzung, daß sich das Gemisch nicht mit der Spülluft vermengt.
Praktisch läßt sich aber eine genaue Grenze zwischen Spülluft und Gemisch, wenigstens
bei hochtourigen Motoren und solchen mit nur einem Einla.ßkanal, nicht ziehen. Diese
Schwierigkeit wird überwunden, wenn eine oder mehrere der Ladepumpen nur reine Luft
zum Spülen fördern, während eine weitere oder mehrere übersättigtes Gemisch fördern
und durch einen besonderen Kanal einblasen. Zweckmäßig wird daher dieser besondere
Kanal auf der gleichen Seite wie der Auspuffkanal angeordnet, oder es kann sogar
das Gemisch bei entsprechend gesteuertem Auspuffkanal durch die Auspuffschlitze
selbst nach Beendigung des Auspuffes eingeblasen werden. Da der Auslaß normalerweise
etwa 7o° vor dem unteren Totpunkt öffnet, so schließt derselbe auch bei der normalen
Kolbensteuerung, sofern keine zusätzliche Steuerung vorhanden ist, auch etwa 70°
nach dem unteren Totpunkte.
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Will man nun einen solchen Motor überladen, was nur nach Schluß des
Auslasses möglich ist, so wird das Nachladen oder überladen während der Kompressionsperiode
des Motors also zu spät erfolgen, was mit einem Ladeverlust verbunden ist. Da die
Dauer der Überladung von der Höhe der Überladung abhängig ist, so müßte die Überladung
in einzelnen Fällen 3o bis q.0° nach Schluß des
Auslasses betragen,
so daß die Kompression erst nach etwa i oo bis i i o° nach dem unter@n Totpunkt
beginnen könnte.
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Sofern jedoch der Auslaßkanal, welcher vom Arbeitskolben 7o° nach
dem unteren Totpunkt geschlossen wird, durch eine zusätzliche Steuerung schon 3o
bis 4.o° nach dem unteren Totpunkt schließt, stehen für die Überladung, d. h. bis
zum Schluß der Auslaßschlitze, 3o bis q.0° zur Verfügung und beginnt in diesem Falle
die Kompression in dem Arbeitszylinder schon mit 7o° nach dem unteren Totpunkt,
so daß bei gleichem Ladedruck die Füllung der Arbeitszylinder eine größere ist.
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Abb. i zeigt einen derartig gesteuerten Motor schematisch in der .Überladeperiode.
Als Auslaßorgan ist bei diesem Beispiel ein Drehschieber angeordnet worden. Statt
dessen könnten natürlich auch Ventile oder Schieber beliebiger Art vorgesehen sein.
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Diese Steuerung des Auspuffes ermöglicht es, auch für das Spülen,
Laden und Überladen normales Gemisch zu verwenden und trotzdem Brennstoffverluste,
die durch Austritt von Gemisch aus dem Auspuffkanal verursacht sind, zu vermeiden,
da man ja den Zeitpunkt für den Schluß des Auspuffes beliebig einstellen kann, z.
B. bei Antrieb des Drehschiebers mittels Zahnräder einfach durch Versetzen um einen
oder mehrere Zähne. Außerdem kann man es bei entsprechender Konstruktion des Antriebes
erreichen, daß man den Zeitpunkt des Auspuffes auch während des Betriebes verstellen
kann. Dies hat den Vorteil, da.ß man den Auspuff je nach der Füllung steuert. Zweckmäßig
ist dabei die Verstellung des Auspuffes mit derjenigen der Drosselklappe des Kompressors
zwangläufig verbunden, wie in Abb. 2 schematisch dargestellt.
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Die Verstellung des Zeitpunktes für Beginn und Ende der Auspuffperiode
kann auch dadurch bewirkt werden, daß der Steuerschieber von einer rohrartigen Hülse
mit entsprechenden Schlitzen umgeben ist, die in Abb. 5 im Längsschnitt und in Abb.6
im Querschnitt dargestellt ist. Wird die Hülse p in der Drehrichtung des Schiebers
g etwas geschwenkt, so wird dadurch der Zeitpunkt für den Beginn des Auspuffes verzögert.
Bei entgegengesetzter Verstellung der Hülse p wird der Zeitpunkt entsprechend vorverlegt.
Auch diese Einrichtung ist während des Betriebes verstellbar und wird zweckmäßig
mit der Einstellvorrichtung der Drosselklappe des Kompressors gekuppelt. Die Drehzahl
des Drehschiebers kann gleich derjenigen der Kurbelwelle sein, wie bei Abb.6 gewählt,
oder sie kann auch das Mehrfache, zweckmäßig das Doppelte der Kurbeldrehzahl betragen.
Eine solche Ausführungsform ist in Abb. 7 und 8 dargestellt.
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Diese Ausführung der Auspuffsteuerung bietet die Möglichkeit, die
Verbrennungskraftmaschine auch mit entgegengesetzter Drehrichtung laufen zu lassen,
was z. B. für Bootsmotoren besonders wichtig ist, aber auch für Fahrzeugmotoren
in Betracht kommt, bei denen dann ein besonderer Rückwärtsgang im Getriebe hinfällig
wird.
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Abb. 7 zeigt die Stellung der Hülse p bei Rechtslauf des Motors und
Abb. 8 bei Linkslauf. Die Auspuffleitung kann dabei, wie in Abb.8 dargestellt ist,
für beide Drehrichtungen gemeinschaftlich sein. Der rotierende Auspuffdrehschieber
g ist in jeder der beiden Abbildungen in seiner Auspuffstellung gezeichnet.
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Der gesteuerte Auspuff ermöglicht insbesondere den Bau schnellaufender
Motoren, da für die Gemischbildung, sei es, daß der Brennstoff durch eine Pumpe
in den Druckkanal gespritzt wird oder daß ein Druckvergaser in den Druckkanal zwischen
Ladepumpe und Arbeitszylinder eingefügt ist, stets genügend Zeit vorhanden ist.
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Der Antrieb der Drehschieber kann in beliebiger Weise erfolgen, z.
B. von der Kurbelwelle aus durch eine Vertikalwelle, wobei dann jeder Schieber mit
Stirnverzahnung versehen ist und den benachbarten direkt antreibt, oder durch eine
Schnecken- oder Schraubenradwelle, die in Längsrichtung des Motors neben den Zylinderköpfen
entlanggeführt ist und in die Zahnkränze der einzelnen Drehschieber eingreift.
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Auch bei diesen Ausführungsformen läßt sich bei entsprechender Konstruktion
ein Verstellen des Auspuffzeitpunktes relativ zur Kurbelwelle und auch während des
Betriebes sowie auch gleichzeitig mit der Drosselklappe vornehmen. Es kann dies
z. B. durch eine aus einem Kegelräderdifferential bestehende Einrichtung erfolgen,
die in Abb.3 und gesondert dargestellt ist. Die treibende Welle i treibt mittels
eines oder mehrerer Zwischenräder 2 die Welle 3. Die Zwischenräder sind in dem Gehäuse
q. gelagert, welches für sich drehbar gelagert ist. Es kann durch das Gestänge 5
um einen Winkel, der zur Einstellung des Auspuffschiebers erforderlich ist, geschwenkt
werden, wobei das Gestänge gleichzeitig die Drosselklappe entsprechend verstellen
kann. Das Gehäuse q. kann so ausgebildet sein, daß es möglich ist, gesondert gelagerte
Räder 6 für den Antrieb von beliebigen Nebenapparaten, z. B. Ventilator, Wasserpumpe,
vorzusehen. An Stelle der Kegelräder können natürlich auch Stirn- oder andere Räder
verwendet werden.
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Aus dem Wesen der vorstehend beschriebenen
Einrichtung
geht hervor, daß sie auch beim Antrieb aller anderen Einrichtungen verwendet werden
kann, bei denen die Stellung der getriebenen in bezug auf die treibende Welle vor-
oder nacheilend verstellt werden soll. Wie sich aus der Beschreibung weiter ergibt,
kann die Verstellung auch während des Betriebes erfolgen.