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Mehrzylinderzweitaktmaschine mit einem gemeinsamen Spülluftbehälter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrzylinderzweitaktmaschine mit einem sämtlichen
Zylindern oder einer Zylindergruppe gemeinsamen Spülluftbehälter, in welchem sich
der Spülluftdruck periodisch ändert, und bezweckt die Erzielung einer gleich guten
Spülung sämtlicher Zylinder für die von vornherein als besonders ungünstig anzusehenden
Sonderfälle, bei denen innerhalb der von dem gemeinsamen Spülluftbehälter gespeisten
Zylindergruppe die auf eine Kurbelumdrehung entfallende Zahl der Arbeitshübe und
damit die Zahl der Spülvorgänge mit der Zahl der Spülluftförderhübe nicht in Übereinstimmung
gebracht werden kann.
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Es ist bei Mehrzylinderzweitaktbrennkraftmaschinen bereits vorgeschlagen
worden, jeden Zylinder mit einem besonderen Luftbehälter auszurüsten, dem die Spülluft
aus einem .gemeinsamen Hauptluftbehälter zuströmt, wobei in den Verbindungsleitungen
zwischen dem Hauptluftbehälter und den Einzelbehältern Drosselorgane vorgesehen
sind. Ferner war es bereits bekannt, bei Zweitaktmnschinen in der Auspuffleitung
eine Drosselvorrichtung einzubauen, um einen höheren Druck der Brennluft im Zylinder
zwecks Erhöhung der Leistung zu erzielen. Es ist auch bekannt, die Brennstoffzufuhr
bei Brennkraftmaschinen dadurch zu regeln, daß in. den Leitungen der einzelnen Zylinder
Drosselorgane eingebaut sind, um eine gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes auf
sämtliche Zylinder zu erhalten. Der gleiche Vorschlag ist auch bereits für mehrzylindrige
Vergasermaschinen mit gegabelter Gemischleitung gemacht worden. Von diesen an sich
bekannten Mitteln der Drosselregelung soll nun bei Mehrzylinderzweitaktmaschinen
in den genannten Sonderfällen nach der Erfindung Gebrauch gemacht werden.
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Die in der Verwendung eines einzigen Spülluftbehälters und einer einzigen
Kolbenspülluftpumpe begründete Aufgabe, dem schädlichen Einfluß der für die einzelnen
Zylinder unterschiedlichen zeitlichen Verschiebung von Luftzufuhr in den Spülluftbehälter
und Luftentnahme zu begegnen, wird in der Weise ,gelöst, daß der Spülluftdurchfluß
durch diejenigen Zylinder, bei deren Spülquerschnittsöffnung der Spülluftdruck höher
als der niedrigste auftretende Spülluftdruck ist, gedrosselt wird, und zwar entweder
durch verschiedene Bemessung der Spiil- oder Auslaßschlitze der verschiedenenZylinder
oder durch Einbau von. Drosselvorrichtungen an den Spül- oder den Auslaßschlitzen
oder an beiden.
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Damit wird trotz des ungünstigen Verhältnisses der auf eine Kurbelumdrehung
entfallenden Arbeits- und Spülluftförderhübe erreicht, daß unter Ausnutzung aller
der Vorzüge, die eine Kolbenspülluftpumpe an sich im Vergleich zu Turbo- und Drehkolbengebläsen
besitzt, sämtliche Zylinder der Maschine annähernd gleich gut gespült werden, so
daß infolge der annähernd gleichen Brenn-
Luftmengen gleiche Voraussetzungen
für die Verbrennung geschaffen werden und damit auch die Gesamtleistung der Maschine
gleichmäßig auf sämtliche Zylinder verteilt wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Abb. i zeigt in schematischer Darstellung im Längsschnitt eine Dreizylindermaschine
mit drei einfach wirkenden Arbeitszylindern und einer eink-urbeligen doppelt wirkenden
Spülluftpumpe, Abb. 2 einen senkrechten Querschnitt durch einen Arbeitszylinder,
Abb. 3 einen waagerechten Querschnitt durch einen Zylinder in der Ebene der Spül-und
Auspuffschlitze, Abb.4 ein Diagramm der Luftförderung der Spülpumpe (zwei Förderhübe
auf ß60°), Abb.5 ein Diagramm des Verlaufs der Spülquerschnitte an den Spülschlitzen
(drei Spülvorgänge auf 36o°), Abb.6 ein Schema der Spülluftzuleitung und Abgasableitung
der :Maschine.
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Die einzelnen, zu den Verbrennungszylindern gehörenden Kurbeln sind
um je i2o° versetzt, die Kurbel der Spülluftpumpe ist mit der des Zylinders I gleichgerichtet.
Die Spülschlitze werden von den Kolben bei einem Kurbelwinkel a vor der unteren
Totpunktlage geöffnet und bei demselben Winkel a nach der unteren Totpunktlage wieder
geschlossen. Die Spülluft tritt in die Arbeitszylinder beispielsweise durch mehrere
Schlitze a ein und durch mehrere Auspuffschlitze b aus. Für sämtliche Zylinder der
Maschine ist ein gemeinsamer Spülluftbehälter c vorgesehen. dem die Spülluft von
der Spülpumpe s zufließt.
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Der Kurvenzug der Abb. q. zeigt die augenblickliche Spülpumpenkolbengeschwindigkeit
aufgetragen über dem Kurbelwinkel als Abszisse. Da die Pumpe doppelt wirkend ist,
findet während einer Umdrehung der Maschine zweimal ein Förderhub statt. Die Kurven
entsprechen annähernd Sinuslinien. Die Luftförderung entspricht, nachdem sie einmal
eingesetzt hat, annähernd der Pumpenkolbengeschwindigkeit, sie steigt von Null bis
zu einem gewissen Höchstwert an und sinkt dann wieder auf Null herab. Da die Förderung
der Pumpe veränderlich ist, so ist auch der Druck im Spülluftbehälter Veränderungen
unterworfen.
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Bei gleichbleibendem Druck im Spülluftbehälter würde in jedem Augenblick
durch die Spülschlitze in die Zylinder eine Luftmenge strömen, die dem augenblicklichen
Spülschlitzquerschnitt proportional wäre. Der Zufiuß von Luft zu den drei Zylindern
wäre stets der gleiche. Die Ordinaten der in Abb. 5 eingezeichneten Kurven sind
den jeweiligen Spülschlitzöffnungen proportional. Die einströmenden Spülluftmengen
entsprechen dann etwa den Spülschlitzöffnungen. Bei konstantem Druck im Spülluftbehälter
würden, wie gesagt, die drei Zylinder stets die gleiche Luftmenge erhalten. Ein
Vergleich derAbb.4 und 5 lehrt aber, daß die Drücke im Spülluftbehälter für die
einzelnen Stadien der öffnung der Spülschlitze der einzelnen Zylinder verschieden
sind. Infolgedessen erhalten die drei Zylinder bei den gleichen Winkelstellungen
ihrer Kurbel nicht die gleichen augenblicklichen Luftmengen, sondern wesentlich
verschiedene. Die Abb. q. und 5 zeigen beispielsweise, daß der Zylinder 1 weniger
Luft erhalten muß als die Zylinder III und II. Daran könnte auch dadurch nicht viel
verbessert werden, daß der Luftbehälter e einen größeren Inhalt erhält. Selbst bei
verhältnismäßig großemLuftbehälter ändert sich der Druck mehr als zulässig, weil
die Spüldrücke nur gering sind. Auch durch Versetzung der Kurbel der Spülpumpe gegenüber
den Kurbeln .der Arbeitszylinder kann keine gründliche Abhilfe geschaffen werden,
weil trotzdem eine zeitlich sehr ungleiche Luftförderung bestehen bleibt.
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Eine Abhilfe wird aber durch die Erfindung dadurch geschaffen, daß
beispielsweise der gesamte Querschnitt der Spülschlitze a desjenigen Zylinders,
welcher am meisten Luft aus dem Spülluftbehälter erhält, kleiner gemacht wird als
bei demjenigen Zylinder, welcher die geringste Luftmenge bei gleichen Schlitzen
erhalten würde. An Stelle des Querschnitts der Spülschlitze kann auch der gesamte
Querschnitt der Auspuffschlitze verringert werden, wodurch in gleicher Weise eine
Drosselung der in den Zylinder einströmenden Spülluft erzielt wird.
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An Stelle einer ungleichen Bemessung des Querschnitts der Spülschlitze
oder der Auspuffschlitze kann in die Leitung d vom Spülbehälter c zu den einzelnen
Zylindern je ein Drosselorgane eingeschaltet sein, mittels dessen die Spülluftmenge
jedes einzelnen Zylinders genau eingestellt werden kann. Sinngemäß kann man stattdessen
in die Auspuffleitungen f Drosselorgane g einbauen, wodurch dasselbe erzielt wird.
Die Drosselorgane d und g können einzeln, sie können aber auch zugleich angewandt
werden, wodurch eine weitgehende Regelung des Spüllufteinströmens und des Ausströmens
erreicht werden kann. Statt dieser einzelnen Drosselorgane können auch bei gleichmäßig
bemessenen Spül- oder Auspuffschlitzen der Zylinder an diesen Ringschieber oder
ähnliche Drosselorgane vorgesehen sein, die gleichzeitig den Gesamtquerschnitt der
Ein- oder der Auslaßschlitze oder beider verändern.