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Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine mit Becherkolben Es sind
schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschinen bekannt, deren Steuerung durch einen
Becherkolben bewirkt wird und bei denen mehrere Einspritzventile oder Zündkerzen
auf den Zylinderumfang verteilt sind, derart, daß sie gegen Ende .des Verdichtungshubs
durch im Mantel des Becherkolbens in der Nähe des Bodens vorgesehene Ladungseinlaßkanäle
mit dem Verbrennungsraum in Verbindung gebracht werden. Gemäß der Erfindung tverden
solche Kraftmaschinen dadurch wesentlich verbessert, daß der Boden des Becherkolbens
etwa die Gestalt eines Kegels besitzt, dessen Spitze nach dem Verbrennungsraum zu
liegt und radiale, bis zur Becherwand geführte Rippen aufweist, so daß mehrere abgesonderte
Räume gebildet werden für den Eintritt des Brennstoffs bzw. der Zündung, derart,
daß die frische Ladung in einzelne parallele Ströme unterteilt wird, deren Zündung
sofort erfolgt. Diese neue Anordnung ergibt den besonderen Vorteil, daß ein Zusammenstoß
der einzelnen Gasströme und schädlich wirbelnde Gegenströmungen vermieden werden.
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Weiter sind gemäß der Erfindung zwei Auspuffsammler einander gegenüber
angeordnet, zu denen je ein fast den halben Zylinderumfang erfassender Kanal führt,
der nach außen gebogene Seitenwandungen besitzt, zum Zweck, Drosselungen der Verbrennungsgase
auf ihrem Weg zu den Sammlern zu vermeiden.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des gemäß
der Erfindung angeordneten Zweitaktmotors.
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Abb. i ist ein Längsschnitt durch die Achse eines Zylinders, dabei
die beweglichen Teile Kolbenbüchse und Kreuzkopfkolben im Totpunkt stehend im Augenblick
der Verbrennung.
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Abb. 2 ist ein ebensolcher Schnitt, wobei jedoch die beweglichen Teile
im unteren Totpunkt befindlich dargestellt sind, der dem Zeitpunkt der Spülung entspricht.
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Abb. 3 ist ein Schnitt senkrecht zur Zylinderachse nach A-B der Abb.
2, d. h. in der Höhe der Auspufföffnungen.
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Abb.4 zeigt einen Schnitt nach C-D der Abb. i in Höhe der Eintrittsöffnungen
für die Spülpumpe.
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Der Kolben i bildet ein einziges Stück mit der Büchse 2, die über
ihm in einer ringförmigen Kammer sitzt, die begrenzt wird einerseits von der Zylinderbohrung
und andererseits von der Wandung des Zylinderkopfes 5, der wie der Zylinder einen
Wasserumlauf einschließt.
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Die Büchse trägt drei Gruppen selbstspannender Kolbenringe
6, 6b und 6" deren Bedeutung später erörtert werden wird, und ist
mit Öffnungen 7 versehen, die am Fuß der
kegeligen Erhebung 8 sich
befinden, die vom Boden des Kolbens gebildet wird und mit der Büchse 9 durch Rippen
9 verbunden ist, welche unter sich Düsen bilden, welche wirbelnde Gegenströmungen
im Zylinder verhindern sollen.
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Andererseits trägt der Zvlinder q. zwei Auspuffkammern io und besitzt
Bohrungen 12, um die Zündkerzen zu befestigen. .
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An seinem unteren Ende läuft der Zylinder _l. in einen Körper 13
aus, der eine Ringkammer 1.4 bildet und die Speisepumpe und Spülpumpe des Motors
darstellt. Die Kammer 14 steht mit dem Innern des Zylinders durch Kanäle 15 in Verbindung,
die in letzteren unter einem bestimmten Winkel münden. In derselben Höhe führen
öffnungen 16, die in der Zylinderwand angebracht sind und durch einen Ringkanal
1; mit Röhren 18 verbunden sind, Gas oder Luft in die Pumpe durch tangential angeordnete
Durchgänge ig.
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Die Arbeitsweise dieses Motors gestaltet sich wie folgt: Es soll von
der Abb. i ausgegangen und vorausgesetzt werden, daß der Büchsenkolben t. a durch
eine Entspannung der Verbrennungsgase gezwungen wird, nach unten zu gehen. In der
Nähe des unteren toten Punktes öffnet der obere Rand der Büchse z plötzlich große
Auspufföffnungen i i, durch welche die Gase sich langsam in die beiden Auspuffkammern
ausdehnen, wo sie eine scharfe drehende Bewegung infolge des tangentialen Eintritts
annehmen.
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Sofort nach diesem plötzlichen Austritt öffnet der Kolben i, indem
er seinen Weg fortsetzt, durch seine Üffnung i die gebogenen Kanäle 15, durch welche
aus der Pumpe 1q. die für den folgenden Hub bestimmten Gase zuströmen. Diese Gase
dehnen sich im Zylinder aus, indem sie die über den kegeligen Kolbenboden durch
die Rippen 9 gebildeten Düsen durchqueren. Infolge dieser besonderen Anordnung wird
die gegenseitige Begegnung der aus den Pumpenkanälen austretenden Gasströme vermieden,
die infolge ihrer großen Geschwindigkeit wirbelnde Gegenströmungen hervorrufen würden.
Außerdem wird durch das Vorhandensein der Rippen g beim Aufwärtshub des Kolbens
die Verbrennungskammer unterteilt, wodurch die turbulenten Bewegungen, welche sich
gegebenenfalls bei der Spülung erheben würden, gehemmt werden.
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Auf diese Weise vollziehen die zugeführten Frischgase die Spülung
mit einem Mindestmaß von Wirbelung, also mit geringster Mischung von Frischgas und
verbranntem Gas, das im Zylinder durch einfaches Verdrängen und ohne Störung zu
ersetzen ist.
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Vom Schwungrad angetrieben steigt der Büchsenkolben 1, 2 aufwärts
und schließt zuerst die Kanäle 15, dann mit geringer Verzögerung die Auspufföffnungen
i i ; die neue Ladung mit Brennstoff wird so eingeschlossen und wachsender Kompression
ausgesetzt bis zur Erreichung des oberen Totpunktes. In diesem Augenblick fangen
die Öffnungen ; der Büchse?, an, die Bohrungen 12 des Zylinders freizugeben
und folglich auch die Zündkerzen, die sich darin befinden. Die Explosion vollzieht
sich, kann aber nicht vor dieser Freigabe eintreten, die durch die Bauart an einem
gut vorausbestimmten Punkt geschieht. Umgekehrt werden durch dieselbe Bewegung des
Büchsenkolbens die Zündkerzen sofort abgedeckt, sobald ihre Aufgabe beendet ist,
indem sie so vollständig Deckung finden gegenüber den verderblichen Einflüssen der
physikalischen und chemischen Wirkung der heißen Gase.
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Es soll erwähnt werden, daß den Durchbohrungen 12 entsprechende und
sonstige Durchbohrungen, die auf der Zeichnung nicht dargestellt sind, in verschiedenen
Höhenlagen vorgesehen werden können entlang den Erzeugenden des von den Öffnungen
i durchdrungenen Zylinders, zum Zweck, entweder in bestimmten Zeitpunkten zur Herbeiführung
von Reaktionen bestimmte Körper in die Verbrennungskammer einzuführen oder einen
Teil des Gases abzuziehen, vor oder nach der Zündung, oder durch irgendwelche Mittel
Brennstoffe einzuführen oder endlich Wasser oder Dampf in den Zylinder einzublasen
usw. In allen diesen nur beispielsweise, nicht einschränkend angeführten Fällen
ist die beabsichtigte Wirkung folgende: selbsttätiger Schutz der bewegten oder anderen
Teile, wie Zündkerzen, Einspritzdüsen, Schieber, Ventile usw. gegen die heißen Gase,
indem man zu diesem Zweck den Vorbeigang der Öffnungen des Büchsenkolbens vor den
entsprechenden Öffnungen benutzt.
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Inzwischen hat der Kolben i bei seinem Aufwärtshub mit seinem unteren
Rand die Schlitzöffnungen 16 des Zylinders geöffnet, durch welche die Füllung der
Pumpe 1q. sich vollzieht, und es ist hervorgehoben worden, daß die Kanäle ig, welche
nach diesen üffnungen führen, tangential angeordnet sind. Diese tangentiale Anordnung
ist notwendig für die Regelmäßigkeit der Wirkung, weil bei jedem plötzlichen Schluß
der Eintrittsöffnungen 16 beim Abwärtshub des unteren Randes des Kolbens, der diesen
Eintritt steuert, ein Stoß im Gasstrom entsteht, der sich schädlich auf die folgenden
Eintrittsvorgänge auswirken würde, wenn die Zugänge anderswie ausgebildet wären.
Die tangentiale Anordnung dagegen verhindert praktisch diesen Stromstoß, indem der
Strom infolge
u 'er angenommenen Geschwindigkeit fortfährt, sich
in dem ringförmigen Kanal 17 zu drehen, wenn die Öffnungen 16 durch den Kolben geschlossen
werden.
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Wenn der Kolben bei seinem Aufwärtshub unter sich eine bestimmte Druckverminderung
in der Pumpe i i erzeugt, herrscht, wie schon gesagt, im Augenblick. «-o er die
öftnungen freigibt, in dein Kanal ü ein lebhafter Umlauf des Gases, das sich in
die Pumpe stürzt. Je stärker der Umlauf, um so mehr begünstigt er, indem er anwächst,
eine Vollfüllung, während die nicht tangentialen Anordnungen der Kanäle Rückstau,
Rückströmung und heftige Stöße bald vorwärts, bald rückwärts verursachen würden,
wodurch die Regelmäßigkeit des Eintritts entsprechend dein verschiedenen Gang des
Motors gestört würde.
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Es ist betont worden, daß die federnden Kolbenringe der Büchse z eine
kennzeichnende Rolle durch ihre gegenüber ähnlichen Einrichtungen ganz verschiedene
Anordnung gegenüber dem Zylinderkopf 5 spielen, was zur Folge bat, daß jegliche
Reibung auf der inneren Wandung der Büchse vermieden wird, welche nur mit geringem
Spiel um den Zylinderkopf gleitet. Es ergibt sich aus dieser besonderen Anordnung
eine vollkommene Verineidung der Schmierung des inneren Teils dieser Büchse, also
gerade desjenigen, welcher der unmittelbaren Einwirkung der brennenden Gase ausgesetzt
ist. Da die Reibung der Kolbenringe und die Schmierung. «-elche sie verlangt, ausschließlich
auf den äußeren Teil des Büchsenkolbens beschränkt sind, werden die Öle der verlängerten
und unheilvollen Wirkung der hohen Hitze und der korrosiven Produkte der Verbrennung
entzogen.
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Die Ölhaut, die bequem erzeugt wird durch geeignete Einrichtungen,
ist eingeschlossen zwischen der Zylinderbohrung und der mit zahlreichen Furchen
versehenen Außenwand des Büchsenkolbens, wobei diese Furchen das Gebiet dieser Ölzufuhr
über den ganzen Kolbenweg ausdehnen.
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Die Kolbenringgruppe 6, die im oberen Teil der Büchse sitzt,
hat vor allem die Wirkung, einen Teil des Öles über den Auspuff hochzuheben, sodann
durch Abstreifen über den Rand der Büchse zu heben, von wo das Öl überläuft
und sich auf der Außenwand des Zylinderkopfes ausbreitet. Eine Teilringkammer 29
ist im oberen Teil des Zylinderkopfes ausgespart; das Z51 sammelt sich nach und
nach darin an zwischen der Innenwand der Büchse, wenn sie bei ihrem Verdichtungshub
ansteigt. Sodann werden die Verdichtungsgrade in dieser Kammer und in der Explosionskaminer
so angesetzt, daß der Druck in der Ringkammer 29 viel schneller wächst als in der
Explosionskammer. Der sehr geringe Spielraum zwischen Zylinderkopf und Büchsenkolben
füllt sich bei jedem Doppelhub mit Öl und sichert einen hydraulischen Kapillarabschluß,
der das Eindringen von Gasen in die Ringkammer verhindert. Im Verlauf der Hubspiele
ist diese Verdichtung in der Kammer praktisch eine adiabatische.
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Zum Anlassen benutzt man die oben beschriebene Einrichtung, bestehend
aus eineu. Isolbenkreuzkopf, der sich in einem Zylinder oder einer Gleitbahn 2@
bewegt; diese Einrichtung vermeidet vollkommen die Einführung von Druckluft in die
Zylinder des Verbrennungsmotors, eine Arbeitsweise, welche eine verwickelte Steuerung
erfordert und gefährliche Störungen des Israfterzeugungsvorganges hervorruft, weil
die Zylinderabgekühlt werden.