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Zweitaktbrennkraftmaschine Es ist bei Zweitaktbrennkmftmaschinen bekannt,
in der Kolbenwand eine Öffnung anzubringen, durch welche das im Kurbelgehäuse Torverdichtete
Gemisch im unteren Totpunkt des Kolbens in einen am Zylinder angebrachten Kanal
fließt, von dem es durch die Einlaßschlitze in den Zylinder gelangt. Da bei den
meisten Zweitaktmaschinen die Größe der Einlaßschlitze sehr beschränkt ist, so wird
zur Erreichung hoher Drehzahlen der Zuleitungskanal und auch die seitliche Einlaßöffnung
im Kolben so bemessen, daß möglichst wenig Durchflußwiderstand entsteht, d. h. die
Zuleitung und die Einflußöffnung in diese wird bisher so groß oder noch größer gemacht
als der größte von der Kolbenoberkante freigelegte Querschnitt der Einlaßschlitze.
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Es ist jedoch häufig vorteilhaft, beispielsweise bei Doppelkolbenmaschinen
und insbesondere solchen mit im Zylinder rotierender Ladung, die Einfließgeschwindigkeit
der Ladung in den Zylinder möglichst gering zu machen, weil dadurch eine bessere
Zylinderfüllung und eine geringere Vermischung mit den verbrannten Gasen und somit
auch ein geringerer Brennstoffverbrauch. erreicht werden kann.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß unter Verwendung eines° in der
Wandung durchbrochenen Kolbens bekannter Art der durch die Durchbrechung freigelegte,
von der Kolbenstellung abhängige Eintrittsquerschnitt in die Zuführungsleitung während
des größten Teiles der Einströmzeit erheblich kleiner ist als der gleichzeitig von
der Oberkante des Kolbens freigelegte Querschnitt der Einströmkanäle. Dabei kann
der durch die Kolbendurchbrechung freigelegte, von der je-
weiligen Stellung
des Kolbens abhängige Eintrittsquerschnitt .in die Zuführungsleitung am Anfange
und am Ende der Öffnungszeit der Überströmschlitze größer sein als der gleichzeitig
freigelegte Querschnitt dieser Überströznschlitze, während er in der Zwischenstellung
des Kolbens kleiner ist als der gleichzeitig freigelegte Querschnitt der Überströmschlitze.
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Die Zeichnung stellt in Abb. i einen senkrechten Schnitt- durch einen
Doppelkolbenzweitaktmotor dar; Abb. a zeigt einen horizontalen Schnitt durch den
großen Zylinder derselben Maschine, und zwar in Höhe der Einström- und Auspuffschlitze;.
Abb. 3 stellt in einem Zeitdiagramm, die Größe der bei verschiedenen Kolbenstellungen
freigelegten Einströmquerschnitte dar.
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Die Maschine besitzt einen mit Einströmschlitzen 6 ausgerüsteten großen
Zylinder i, in dem sich der Kolben 2 bewegt, und einen
mit Auspuffschlitzen
12 und A.nsaugeschlitzen 13 versehenen kleinen Zylinder 3 mit Kol-
ben
q.. Die beiden Pleuelstangen sind an dieselbe Kurbel 1q. angeschlossen. Oben sind
die Zylinder durch einen bogenförmigen Kanal 5 miteinander verbunden. In der Wandung
des großen Zylinders i befindet sich eine Durchbrechung 8, an welche sich unmittelbar
ein kurzer senkrechter Kanal? anschließt, der sich oben in zwei horizontale Kanäle
i i teilt, die den Zylinder an der Stelle umfassen, wo dieser die acht Einströmschlitze
6 besitzt. Auch die Wandung des großen Kolbens 2 ist auf der rechten Seite mit einer
Durchbrechung 9 versehen, deren Höhe mit la bezeichnet ist und deren Breite der
Breite des Kanals 7 entspricht.
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Die Maschine ist in Abb. i in dem Augenblick dargestellt, wo beim
Niedergehen der Kolben gerade die Einströmschlitze 6 geöffnet werden, während die
Auspuffschlitze 12 bereits mehr als halb geöffnet sind. In dieser Stellung überdeckt
die Durchbrechung 9 der Kolbenwandung bereits die Durchbrechung 8 in der Zylinderwand
um das mit s bezeichnete Stück. Bewegt sich der Kolben 2 bei Drehung der Kurbelwelle
in Pfeilrichtung weiter nach unten, so werden die Einströmschlitze 6 von der Kolbenoberkante
freigelegt, und das im Kurbelgehäuse vorverdichtete Gemisch strömt durch die Durchbrechungen
9 und 8 in den Kanal 7 und weiter durch die Kanäle i i und durch die freigelegten
Schlitze 6 in den großen Zylinder, wo die Ladung infolge der tangentialen Einmündung
der Schlitze 6 eine schnell rotierende Bewegung ausführt. Der vom Kurbelmittelpunkt
beschriebene Kreis ist in Abb. i dargestellt und mit 18 bezeichnet. Die Einströmschlitze
sind während der Zeit geöffnet, in welcher die Kurbel sich in Pfeilrichtung vom
Punkt 16 zum Punkt 17 bewegt, d. h. während die Kurbel den bezeichneten Winkel von
iio° beschreibt. Während dieser Zeit gelangt der große Kolben auf seinen unteren
Totpunkt und wieder in die gezeichnete Stellung zurück. Im Totpunkt hat sich die
Durchbrechung 9 der Kolbenwandung so über die Durchbrechung 8 der Zylinderwandung
geschoben, daß beide sich vollständig überdecken.
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In Abb. 3 ist gezeigt, wie sich die freien Querschnitte. der Einströmungen
während dieser Kolbenbewegung zwischen den Kurbelstellungen 16 und 17 ändern,
indem die Größe der freien Querschnitte für jede Kurbelstellung nach Winkelgraden
durch je eine Kurve dargestellt ist. Die Größe der frei werdenden E.inströmschlitze
6 zeigt die Kurve d. Die Kurve ..beginnt bei o° mit o 0uerschnitt und erhebt sich
steil bis zum Maximum von 15 qcm, das bei 55° Mittelstellung erreicht wird, wo der
Kolben den unteren Totpunkt erreicht hat. Die Größe der Einströmungsöffnung in den
Kanal; ist durch die Kurve b dargestellt. Diese Kurve beginnt bei o° bereits mit
2,7 qcm, entsprechend der dann bereits vorhandenen Offnungshöhe s. Infolge der im
Verhältnis zur großen Breite der Einlaßschlitze 6 geringen Breite der Durchbrechung
in der Kolben- und Zylinderwandung nimmt der frei werdende Querschnitt der sich
übereinanderschiebenden Durchbrechungen nur langsam zu, und er erreicht im unteren
Kolbentotpunkt etwa 7,8 qcm Größe, um bei iio°, d. h. der Kurbelstellung
17, wieder auf 2,7 qcm zurückzugehen. Die beiden Kurven cc und b schneiden
sich bei etwa 3 ° und 107' ; das bedeutet, daß bereits nach einer Kurbelbewegung
von 3° vom Punkt 16 aus die Summe der frei--gelegten Einströmquerschnitte so groß
ist als die freigelegte Einmündung in den Kanal 7. Ferner zeigen die Kurven, daß
dann vom 3. Grad ab die Größe der freigelegten Einlaßsch.litze 6 sehr schnell erheblich
größer wird als die Einströmung in den Zuführungskanal ?, und daß sie im unteren
Kolbentotpunkt doppelt so groß ist.
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In Abb. 3 ist ferner eine horizontale Linie c punktiert eingetragen,
welche den höchsten Punkt der b-Kurve berührt. Diese Linie stellt den gleichbleibenden
Querschnitt des Kanals 7 dar oder auch den Zustand, der sich bei einer so großen
Durchbrechung 9 der Kolbenwandung ergibt, daß an dieser Stelle während der ganzen
Zeit des Einströmens der Ladung in den Zylinder i keine besondere Drosselung des
Stromes der überfließenden Ladung stattfindet. Diese Linie zeigt im Vergleich zur
Kurve a also die Durchflußquerschnitte an, die sich bei freiem Zuführungskanal ergeben,
der einen halb so großen Querschnitt besitzt als die Summe der im unteren Totpunkt
freigelegten Einströmschlitze 6. Erst nach etwa i2° Winkelbewegung der Kurbel ist
dabei der Querschnitt der freien Einströmschlitze so groß wie der Querschnitt des
Zuleitungskanals 7, so daß nur während einer Winkelbewegung von ungefähr 86° der
Kurbelbewegung eine Drosselung der Zuströmung zu den Einlaßschlitzen 6 stattfindet,
während sie bei der neuen Einrichtung nach Kurve b ungefähr 10q.° beträgt. Dieser
Unterschied kennzeichnet den durch die Erfindung geschaffenen Fortschritt.
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Da bei gesteuerter Einströmung in den Kanal 7 fast sofort eine Drosselung
des mit sehr großer Geschwindigkeit zu den Einströmschlitzen,fließenden Gemischstromes
einsetzt, so ist es möglich, die Einfließgeschwindigkeit auch gleich zu Beginn des
Zvlinderladens
stark zu verringern und damit all die \achteile erheblich zu mildern welche durch
zu große Einfließgeschwindigkeit in den Zylinder entstehen. Bei im Einfließ.zvl.inder
rotierender Ladung wird die Rotationsgeschwindigkeit erheblich herabgesetzt, und
dadurch werden sie sich. aus der Fliehkraftwirkung der schnell rotierenden Masse
der Ladung gegen die Ausmündungen der Einlaßschlitze ergebenden Drücke entsprechend
verringert und die Leistung der Maschine. durch Verminderung der Ladewiderstände
vergrößert. Vor allem aber wird das heftige Hineinstoßen der frischen Ladung in
die verbrannten Gase beim Öffnen der Überströmschlitze, wo also im Kurbelgehäuse
der größte Druck herrscht, vermieden, so daß das Vermischen mit den verbrannten
Gasen erheblich verringert und eine entsprechende Brennstoffersparnis erzielt wird.
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Zum Wirksamwerden der Einrichtung wird es im allgemeinen notwendig
sein, die Einlaßschlitze 6 über das übliche Maß hinaus zu vergrößern, d. h. für
die Anbringung dieser Schlitze möglichst viel des Zylinderumfanges zu verwenden,
wie beispielsweise in Abb. 2 dargestellt, um im Verhältnis zur Kalbendurchbrechung
9 genügend große Querschnitte der Einströmschlitze 6 zu schaffen. Anstatt einer
Zuführungsleitung 7 und einer Kolbendurchbrechung 9 können natürlich auch mehrere
am selben Zylinder angebracht sein.