-
Brennkraftmaschine, bei welcher die Verbrennungsgase nach dem Druckausgleich
mit der Außenluft abgesaugt werden Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine,
bei welcher die Verbrennungsgase nach dem Druckausgleich mit der Außenluft mittels
einer an den Auslaß angeschlossenen und diesen steuernden Pumpe abgesaugt werden.
Bei einer bekannten Maschine dieser Art ist die Saugpumpe durch eine verschiebbare
Zylinderbuchse gebildet, die am unteren Ende mit einem als Pumpenkolben dienenden,
in einer entsprechenden Erweiterung des Zylinders geführten ringförmigen Ansatz
ver-sehen ist. Der Verbrennungszylinder ist hierbei mit zwei übereinander
angeordneten Reihen von Auslaßöffnungen versehen, von denen die eine unmittelbar
in die Auspuffleitung und die andere in den Hubraum des Sangkolbens mündet. Diese
Auslaßöffnungen «-erden durch die verschiebbare Zylinderbuchse gesteuert, und zwar
derart, daß beim Ausdehnungshub des Arbeitskolbens zunächst das Zylinderinnere an
die Auspuffleitung und dann an den Hubraum des Pumpenkolbens angeschlossen wird.
Dieser Hubraum ist mit einem Auslaß versehen, der durch ein zusätzliches Schieberventil
etwa am Ende des Saughubes geöffnet wird. Hierbei ist also für den Pumpenkolben
und für das Schieberventil je ein besonderes Getriebe erforderlich, wodurch der
Aufbau der Maschine sehr umfangreich und verwickelt wird.
-
Man hat auch bereits vorgeschlagen, einen zum Steuern der Auslaßöffntingen
dienenden Drehschieber nach Art eines Schleuderrades mit Schaufeln zu versehen,
um durch die Drehbewegung des Schiebers gleichzeitig eine Saugwirkung hervorzurufen.
Diese Saut' Z, ist jedoch nicht ausreichend, um die Verbrennungsaase restlos
aus dem Zylinder zu entfernen, da bei der notwendigen geringen Drehgeschwindigkeit
durch das Schleuderrad ein nennenswerter Unterdruck nicht erzeugt werden kann.
-
Durch die Erfindung wird im Vergleich zu den bekannten Maschinen mit
bedeutend einfacheren Mitteln ein wesentlich wirksameres Absaugen der Verbrennungsgase
erzielt, wobei gleichzeitig die nach dem Anschluß der Auslaßöffnungen an _die Außenluft
stattfindende Entspannungsarbeit der Verbrennungsgase für den Antrieb der Saugpumpe
nutzbar gewonnen wird. -Nach der Erfindung besteht die Saugpumpe aus zwei sich aufeinander
abwälzenden und je in einer zylindrischen Kammer eines gemeinsamen Gehäuses angeordneten
Drehkolben, von denen der eine in seine Kammer dicht eingepaßt ist, während der
andere mit der Wand seiner Kammer einen in die Außenluft mündenden ringsegMentförmi-en
Zwischenraum bildet und einen den Ouerschnitt dieses Zwischenraumes ausfüllenden
und an der Mündung d°r Auslaßöffnungen für die Verbrennungsgase vorbeistreichenden
Flügel trägt, -wobei der in seine Kammer dicht eingepaßte Kolben mit
einer
den Flügel durchlassenden Aussparung versehen ist.
-
Zwecks Ausnutzung der beim Druckausgleich zwischen den Verbrennungsgasen
und der Außenluft stattfindenden Entspannungsarbeit d:r Verbrennungsgase ist nach
der Erfindung der ringsegmentförmige Hubraum des Pumpenkolbens im Verhältnis zum
Hubraum des Maschinenkolbens derart bemessen, daß der Pumpenkolben während der ersten
bei geöffnetem Auslaß stattfindenden Umdrehung bis zur Freigabe des den Pumpenhubraum
mit der Außenluft verbindenden Kanales durch die ausströmenden Verbrennungsgase
angetrieben -wird.
-
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Saugpumpe von dem
oben beschriebenen Aufbau an mehrere Zylinder angeschlossen und besitzt eine derartige
Drehgeschwindigkeit, daß auf jeden Zylinder bei geöffnetem Auslaß zwei Umdrehungen
entfallen.
-
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.
-
Fig.1 zeigt eine Brennkraftmaschine in axialem Schnitt; Fig. 2 zeigt
die Pumpe zum Absaugen der Verbrennungsgase im Längsschnitt; Fig. 3 ist ein Schnitt
nach der Linie A-A der Fig. 2; Fig.4, 5, 6 und 7 zeigen schematisch im axialen Schnitt
durch die -#Iaschine die Wirkungsweise der Saugpumpe.
-
In der Zeichnung ist 2 der Zylinder, 3 der Kolben, 4 die Kolbenstange,
5 die Kurbelwelle und 6 das Kurbelgehäuse der Maschine. Der Zylinder 2 ist mit Auslaßschlitzen
7 versehen, -welche durch einen Kanal 8 mit einer Saugpumpe g mit umlaufenden Kolben
verbunden sind. Diese Pumpe besteht aus einem Gehäuse 1o mit zwei zvlindrischen
Kammern r 1 und 12, von denen ydie eine, 12, einen erheblich größeren Durchmesser
besitzt als die andere. Diese größere Kammer ist an den Kanal 8 angeschlossen und
mit einem Auslaßrohr 13 versehen, welches dauernd finit der Außenluft in Verbindung
steht.
-
In den Kammern r r und 12 sind zwei Drehkolben 14 und 15 angeordnet,
deren Wellen 16 und 17 in an den Stirnwänden des Pumpengehäuses. angeordneten Lagern
18 laufen. Die Umfangsflächen dieser beiden Drehkolben beriihren einander (Fig.3).
Der obere Kolben 14 ist dicht in die obere Kammer 11 eingepaßt, -während der untere
Kolben 15 derart bemessen ist, daß zwischen seiner Umfangsfläche und der Wand der
Kammer 12 ein Ringraum 2o gebildet wird.
-
Der untere Drehkolben 15 besitzt einen radialen Flügel 21, dessen
äußerer Rand finit der inneren Umfangsfläche der Wand der Kammer 12 abschließt.
Der obere Drehkolben rd. ist mit einer Aussparung 22 versehen, welche derart gestaltet
ist, daß sie bei der Drehbewegung der beiden Kolben den Flügel zr vorbeiläßt. Der
untere Drehkolben 15 wird zweckmäßig von der Kurbelwelle 5 mittels einer Kette 23
angetrieben, welche um auf der Kolbenwelle 17 bzw. der Kurbelwelle z5 sitzende Kettenräder
2.1 und 25 geführt ist. Das übersetzungsverhältnis der Kettenräder 2.1. und 25 ist
so gewählt, daß die Drehgeschwindigkeit der Pumpe etwa sechsmal größer ist als die
der Kurbelwelle.
-
Auf dem anderen Ende der Welle 17 sitzt ein Zahnrad 26, welches finit
einem zweiten Zahnrad 27 auf der Welle 16 des oberen Kolbens 1g kämmt. Die Zahnräder
-a6 und 27 sind gleich groß, so daß die Kolben gleiche Umlaufgeschwindigkeit besitzen.
-
Der Magnetinduktor 28 der Maschine wird bei dem Ausführungsbeispiel
von der Welle 17 des unteren Kolbens mittels eines Riemens 29 angetrieben. Statt
dessen kann auch die Welle des Induktors unmittelbar mit der Kolbenwelle gekuppelt
sein. Das Einlaßventil 30 ist in der üblichen Weise als federbelastetes Saugventil
ausgebildet und steht mittels der Ansaugeleitung 32 mit dein Vergaser 31 in Verbindung.
-
Beim Betriebe der Maschine wird die Saugpumpe 9 von der Kurbelwelle
5 mit der sechsfachen Drehzahl angetrieben. Die Drehkolben sind so eingestellt,
daß nach dem Freigeben der Auslaßschlitze 7 durch den Kolben 3 in dem Zylinder ein
Unterdruck erzeugt -wird. Beim ersten Takt der Maschine -wird die durch die Zündkerze
33 eingeleitete Verbrennung einer Ladung des Gasgemisches im oberen Zylinderende
der Kolben 3 abwärts getrieben. Dabei gibt er die Auslaßschlitze 7 frei, so claß
die verbrannten Gase in den Kanal 8 und von da in die Pumpenkammer 12 entweichen
können. In dem Augenblick ist der Flügel 21 des Drehkolbens 15 soeben an der '.Mündung
des Kanales 8 j-orbeigelangt (vgl. Fig.4).
-
Die unter hohem Druck in die Pumpenkammer 12 entweichenden Gase üben
durch ihren Druck auf den Flügel 21 ein Drehmoment auf den Drehkolben 15 aus, welches
durch das Kettenradgetriebe 23, 2.4, 25 auf die Kurbelwelle 5 übertragen wird. Dieser
Antrieb des Drehkolbens findet so lange statt, bis nach etwa einer halben -Umdrehung
des Kolbens 15 der Flügel 21 vor das Auslaßrolir 13 gelangt ist. Alsdann steht das
Innere des Zylinders 2 mit der Außenluft durch die Schlitze 7, durch den Kanal 8,
den Ringraum 2o und das Auslaßrohr 13 in Verbindung. Die Verbrennungsgase strömen
infolgedessen so lange aus, bis der Druck innerhalb des Zylinders gleich dein Druck
der Außenluft ist.
Bei der weiteren Bewegung der Pumpe gelangt der
Flügel 21 des unteren Kolbens in die Aussparung 22 des oberen und streicht alsdann
wiederum an der Mündung des Kanales 8 vorbei, wodurch die Verbindung zwischen dem
Zylinderinneren und dein Auslaßrohr 13 abgeschlossen wird (vgl. Fig. 6). Alsdann
wird durch die Bewegung des Flügels 21 im Zylinder ein Unterdruck erzeugt, so daß
die restlichen Verbrennungsgase aus dem ZvIind:r abgesau-t werden. Infolge dieses
Unterdruckes öffnet sich das Einlaßventil 3o, uni eine neue Ladung des gasförmigen
Brennstoffes in den Zvlinder einzulassen. Diese einströmende Ladung treibt die etwa
noch im Zylinder vorhandenen Verbrennungsgase vor sich her und verdrängt diese durch
die Auslaßschlitze 7 (vgl. Fig. 7). Während der Einführung der neuen Ladung in den
Zylinder beginnt der Kolben sich nach aufwärts zu beween und schließt dabei die
Auslaßschlitze 7 ab,' wonach die neue Ladung komprimiert wird, bis durch die Zündung
das beschriebene Spiel von neuem eingeleitet wird.
-
Die Saugpumpe 9 muß natürlich so konstruiert sein, daß sie möglichst
alle Verbrennungsgase aus dem Zylinder entfernt, ohne den geringsten Teil der durch
das Ventil 30
eingeführten neuen Ladung mitzusatigen. Dies kann in einfacher
Weise dadurch erreicht werden, daß der Pumpenraum 2o etwa gleich dem Rauminhalt
des Zylinders gemacht wird, so daß, wenn der Kolben 3 bei seinem Aufwärtsgang die
Schlitze 7 schließt, die letzten Reste der Verbrennungsgase gerade in den Kanal
abgesaugt sind.
-
Bei der Anwendung der Erfindung für nielirzylindr ige Maschinen wird
die Pumpe 9 an dem gemeinsamen Auslaßkanal angeschlossen und derart angetrieben,
daß er die Verbrennungsgase der einzelnen Zylinder nacheinander absaugt. Bei Dreizylindermaschinen
erhält die Pumpe zweckmäßig die sechsfache t-indreliungs-escliwindigkeit der Kurbelwelle.
Bei Maschinen mit mehr als drei Zvlindern muß die Umlaufsgeschwindigkeit der Pumpe
entsprechend vergrößert «-erden, oder aber es müssen mehrere Pumpen vorgesehen sein.
Die Erfindung eignet sich für zahlreiche Arten von Zweitaktöl- und -gasmaschinen,
für Dieselmaschinen und Halbdieselmaschinen.