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Doppelkolben-Zweitaktbrennkraftmaschine Die Erfindung bezweckt, bei
Doppelkolben-Zweitaktbrennkraftmaschinen und im Zylinder rotierender Ladung nach
Patent ¢9o 735 die Ladewiderstände zu verringern, d. h. die Widerstände zu verkleinern,
die sich dem Einströmen der frischen Ladung entgegensetzen, um die Lademenge und
damit die Leistung der Maschine, besonders bei hohen Drehzahlen, zu vergrößern.
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Die Ladewiderstände entstehen zunächst dadurch, daß die Ladung durch
die Schlitze mit sehr hoher Geschwindigkeit in Sehnenrichtung in den Zylinder einströmt,
wodurch eine große Rotationsgeschwindigkeit der Ladung entsteht, und in der rotierenden
Gasmasse erhebliche Fliehkräfte auftreten, die gegen die Ausmündungen der Einlaßschlitze
drücken und den weiteren Zufluß der vorverdichteten Ladung erschweren. Weiter entstehen
Ladewiderstände dadurch, daß die verbrannten Gase nicht' schnell genug in der zur
Verfügung stehenden kurzen Zeit abfließen, wodurch ebenfalls ein Gegendruck auf
die Ausmündungen der Einströmungsschlitze ausgeübt und der Zufluß weiterer Ladung
erschwert wird.
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Die Erfindung besteht nun in der Einrichtung, daß der freigelegte
Durchflußquerschnitt der Einlaßschlitze erheblich größer ist als der Querschnitt
der Zuführungsleitung, so daß die Eintrittsgeschwindigkeit der Ladung in den Zylinder
und damit die Rotationsgeschivindigkeit geringer ist als die Geschwindigkeit in
der Zuführungsleitung. Ferner können von der Ladungszuführungsleitung in an sich
bekannter Weise zwei zu den Einströmungsschlitzen führende Kanäle in entgegengesetzter
Richtung abgehen, die den Zylinder ganz oder teilweise umschließen, wodurch die
neue Wirkung entsteht, daß die in diesen Kanälen nach den breiten Schlitzen strömende
Ladung in dem einen Kanal die gleiche Bewegungsrichtung hat wie die im Zylinder
rotierende Ladung, während im anderen Kanal die Bewegungsrichtung entgegengesetzt
der Rotationsrichtung ist, wodurch die Eintrittsrichtung in den Zylinder nicht allein
von der Richtung der seitlichen Schlitzwände, sondern auch in erheblichem Maße von
der Geschwindigkeit und der Richtung abhängt, mit der das vorverdichtete Gemisch
(oder die vorverdichtete Luft) in die Schlitze eintritt. Dazu kann auf dem Kolbenboden
eine symmetrisch ausgebildete Erhöhung vorgesehen sein, die zur Kolbenmitte allmählich
immer steiler ansteigt (z. B. ein Rotationskörper mit Kreisbogenbegrenzung ), so
daß der Teil der aus den Schlitzen in den Zylinder einströmenden Ladung, welcher
.eine annähernd radiale Einströmungsrichtung besitzt, von der ansteigenden Kolbenfläche
in die Achsrichtung hinein aufgehoben wird und sich aus einem
ebenen
Band in :ein etwa auf einer Zylinderfläche sich aufwickelndes Band verwandelt. Weiter
kann bei Maschinen mit schräg gegeneinander geneigten, verschieden großen Zylindern
die neue Einrichtung geschaffen sein, daß an dem größeren Kolben eine seitliche
Aussparung oder Durchbrechung der Wandung angebracht ist, in welche der kleine Kolben
im unteren Totpunkt und beim Einsetzen der Kolben in die Zylinder :eindringt, wodurch
ein längeres Offensein und größere Öffnungshöhe der Auspuffschlitze erreicht w,rd.
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Die Zeichnung stellt einen derartigen Doppelkolbenmotor dar, und zwar
die Abb. i im vertikalen Querschnitt und in Abb. 2 im horizontalen Querschnitt in
Höhe der tiberströmungs- und Auspuffschlitze, während Abb.3 den dazu verwendeten
Kolben .des großen Zylinders in der Seitenansicht und Abb. ¢ :eine andereAnordnungderüberströmschlitze
zeigt.
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Im großen Zylinder bewegt sich der Kolben i, welcher mittels Pleuelstange
4 an den Kurbelzapfen 16 angeschlossen ist. Der kleine, schräg angeordnete Zylinder
besitzt den Kolben 2, dessen Pleuelstange 5 an den gleichen Kurbelzapfen angreift.
Die beiden Zylinder sind oben durch einen kreisbogenförmigen Kana13 miteinander
verbunden, der von der Mitte des großen Zylinders ausgeht. Im kleinen Zylinder sind
die Auspuffschlitze 14 und darunter die Ansaugeschlitze 15 angebracht, durch welche
vom Vergaser das frische Gemisch zur Vor v erdichtung in das Kurbelgehäuse gesaugt
wird, wenn die Kolben sich in oberer Stellung befinden. Ungefähr in halber Höhe
befinden sich im großen Zylinder, in einem Ringe 7 angeordnet, die Ein- oder überströmschlitze,
und zwar in der einen Ringhälfte zwei breite Schlitze 8a und in der anderen Ringhälfte
die :etwas schmäleren Schlitze 8v, die den Ring bis auf :etwa Breiviertel seiner
Höhe durchschneiden: und in Sehnenrichtung in den Zylinder einmünden.
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Durch die Abb. 4 ist :ein Ring 24 dargestellt, bei dem sechs breite
Schlitze 25 auf etwa zwei Drittel des Ringumfangs gleichmäßig verteilt sind.
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Auf dem Kolbenboden ist eine allmählich immer steiler ansteigende,
einen Rotationskörper mit Kreisbogenbegrenzungdarstellende Erhöhung 6 angebracht.
Der große Kolben besitzt außerdem an der linken, dem kleinen Kolben :2 zugekehrten
Seite eine Aussparung 22, die so geformt ist, daß iti der unteren Kolbenstellung
und besonders auch beim Einführen der beiden: Kolben in die sich durchschneidenden
Zylinder. der kleine Kolben schräg von der Seite in diese Vertiefung eindringen
kann. Durch dieses Eindringen wird erreicht, daß die Achsen der beiden Zylinder
so schräg angeordnet werden können, daß die Mittellinien der beiden Kolbenbolzen
in den unteren Kolbenstellungen :einander näher liegen als bei der üblichen, sich
nicht durchschneidenden Zylinderanordnung. Infolgedessen befindet sich die Mitte
des kleinen Kolbenbolzens im Augenblick des Freilegens der Auspuffschlitze 14 im
Punkt 17, während sie bei der üblichen Zylinderanordnung ungefähr im Punkt 18
liegen würde. Im Steuerungsdiagramm wirkt sich diese Punktverschiebung dahin aus,
daß, wenn das Freilegen der Auspuffschlitze im Punkt i9 des gezeichneten Kurbelkreises
beginnt, der mit dem Halbmesser gleich der Länge der Pleuelstange 5 um den Punkt
17 geschlagene, vom Punkt i9 ausgehende Kreisbogen eine um etwa i o Prozent längere
Öffnungszeit und eine mehr als 2o Prozent größere Öffnungshöhe der Schlitze erkennen
läßt, als wenn der Punkt 18 maßgebend wäre, der den vom Punkt i9 aus-U U lienden,
gestrichelt . gezeichnet-en Kreisbogen ergeben würde. Diese Wirkungen: der
Punktverlegung sind besonders bei Motoren mit rotierender Ladung wertvoll. Die dadurch
mögliche größere Schrägstellung der beiden Zylinder hat außerdem den Vorteil, daß
die Abstützdrücke des kleinen Kolbens gegen die Zylinderwandung geringer werden.
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Beim Hochgehen des kleinen Kolbens werden die Ansaugeschlitze 15 freigelegt,
und die im Kurbelgehäuse :.entstandene Luftverdünnung bewirkt, daß :explosibles
Gemisch durch den vor dem Kanal 13 angebrachten Vergaser einströmt. Auch
hierbei wirkt die große Schrägstellung der Zylinder vorteilhaft, indem das Freilegen
der Schlitze erfolgt, wenn der große Kolben erst seinen halben Aufwärtshub zurückgelegt
hat und bereits im Punkt 2o des Kurbelkreises das Wiederschließen ,eintritt, also
kurz nachdem der große Kolben seinen Abwärtsgang begonnen hat. Beim Niedergehen
der Kolben wird dann das Gemisch im Kurbelgehäuse verdichtet, und sobald der große
Kolben die Schlitze 8 freilegt, strömt es durch den senkrechten Kanal i i und die
beiden waagerechten Kanäle 9a und 9b in den: Zylinder. Da der gesamte Querschnitt
der Schlitze 8a und 8U :erheblich größer ist als der Querschnitt des Kanals i i,
so wird das Einströmen in den Zylinder mit einer erheblich geringeren Geschwindigkeit
erfolgen, als wie sie im Kanal i i infolge des Verdichtungsdruckes im Kurbelgehäuse
vprhanden ist. Infolgedessen wird auch die Rotationsgeschwindigkeit der Ladung eine
entsprechend geringere sein, auch. wenn die ganze Ladung in Sehnenrichtung einfließt
und die Einfließgeschwindigkeit Rotationsgeschwindigkeit ist. Während nun der Teil
des Gemisches, welcher durch den Kanal 9a kommt, beim Durchströmen der beiden Schlitze
8a nur
unwesentlich aus seiner im Kanal ga erhaltenen Strömungsrichtung
abgelenkt wird, muß eine erhebliche Richtungsänderung entstehen, wenn das Gemisch
aus dem Kanal gb durch die Schlitze 8L in den Zylinder einströmt. Soll dabei das
Gemisch die Strömrichtung erhalten, welche ihm durch die beiden Seitenwände der
drei Schlitze 8b als Leitflächen vorgezeichnet ist, so muß der Gemischstrom um fast
i 80 '' umgelenkt werden. Diese Umlenkung wird um so unvollkommener erfolgen, je
breiter die einzelnen Schlitze 8b sind und je größer die Geschwindigkeit des Gemischstromes
im Kanalgb ist. Das heißt also, bei starker Abdrosselung des Motors strömt das Gemisch
durch die Schlitze 8L in Sehnenrichtung ein und bei Volleistung des Motors mehr
in radialer Richtung. Das radial einströmende Gemisch wird dann durch die auf dem
Kolbenboden angebrachte Erhöhung 6 so umgelenkt, daß es sich dem bereits kreisenden
Gemischstrom, der aus den Schlitzen 8a kommt, mit bremsender Wirkung anschließt,
so daß die ganze Ladung im Zylinder -eine mäßige Rotationsgeschwindigkeit erhält.
Bei abgedrosseltem Motor strömt das Gemisch auch durch die Schlitze 8v mehr in Sehnenrichtung
ein, und es verringert sich die bremsende Wirkung der radialen Einströmung, so daß
trotz verringerter Lademenge eine verhältnismäßig lebhafte Rotation der Ladung entsteht,
die das Getrennthalten des frischen Gemisches von den verbrannten Gasen bewirkt.
Es bildet sich ein rotierender Hohlzylinder aus frischer Ladung, der die verbrannten
Gase als Kern, der an der Rotation nicht teilnimmt, in sich einschließt. Durch die
geschilderten Vorgänge wird auch bei Vollleistung des Motors und hoher Drehzahl
die Rotationsgeschwindigkeit der Ladung so weit herabgesetzt, daß keine so starken
Fliehkräfte im rotierenden Gemischzylinder entstehen können, die durch Druck gegen
die Ausmündungen der Schlitze 8 das Abfließen der im Kurbelgehäuse vorverdichteten
Ladung in erheblichem Maße verhindern. Die beschriebene '\Virkung der Einströmschlitze
ist um so vollkommener, je breiter die einzelnen Schlitze 8 gemacht w=erden, wobei
dann hauptsächlich die Rücksicht auf eine ausreichende Führung der über diese Schlitze
hinweggleitenden Kolbenringe die Schlitzbreite begrenzt.