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Steuerung für Zweitaktbrennkraftmaschinen Für die Leistungsfähigkeit
und Betriebssicherheit einer Zweitaktbrennkraftmascbine mit Spül- und Auslaßschlitzen
ist der Verlauf des Spülvorganges und im Zusammenhang damit der Wirkungsgrad des
Spülverfahrens von sehr wesentlicher Bedeutung. Bei den meisten Spülverfahren werden
die offenen Spül- und Auslaßschlitze vom Arbeitskolben selbst gesteuert. Die Lage
der beiden Schlitzgruppen zueinander ist dann durch die zeitliche Folge des Auslaß-
und des Spülvorganges in gewisser Hinsicht bedingt. Trotz der üblichen Neigung der
Spülschlitze zur Zylinderachse und teilweise auch zum Zylinderumfang lassen sich
bestimmte Mängel mit diesen bekannten Spülverfahren nicht beseitigen.
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Um ein Ausströmen der unter hohem Druckstehenden Verbrennungsgase
durch die Spülschlitze zu verhindern, müssen diese so lange vom Kolben abgeschlossen
werden, bis der Auspuffvorgang einen Druckausgleich zwischen dem Zylinder und der
Spülluftleit-LLmg herbeigeführt bat. Infolgedessen müssen, auf stehende Bauarten
bezogen, die oberen Kanten der Spülschlitze niedriger liegen als die oberen Kanten
der Auslaßschlitze. Wenn nun die Kolbenkante die Spülschlitze freizulegen beginnt,
sind die Öffnungsquerschnitte zunächst sehr klein. Es kann also nicht sofort so
viel Spülluft in den Zylinder strömen, wie es nötig wäre, um die durch den bereits
weit vorgeschrittenen Auspuffvorgang erreichte Beschleunigung der Verbrennungsgase
für den Spülvorgang wirksam auszunutzen. Dann besteht aber die Gefahr, daß nach
dem ersten starken Druckabfall im Zylinder die Verbrennungsgase aus der Auspuffleitung
teilweise wieder in den Zylinder zurückgedrängt werden. Ein weiterer Nachteil der
bekannten Spülverfahren besteht darin, daß die für die Spülwirkung sehr wichtige
stetige Richtung der aus den einzelnen Schlitzen geschlossen austretenden SpUluftstrahlen
durch den die Schlitze steuernden Kolben und besonders dessen obere Kante beeinträchtigt
wird. Denn solange die Schlitze nicht ganz geöffnet sind, wird nicht nur der .ganze
Spülluftstrom aus der durch die Neigung der Schlitze festgelegten Richtung abgelenkt,
sondern es wird sogar ein Teilstrom durch die brechende Wirkung der Kolbenkante
abgezweigt und über den Kolbenboden hinweg unmittelbar zu den gegenüberliegenden
Auslaßschlitzen hingeführt. Diese Luftmenge strömt ungenutzt durch den Zylinder,
gibt Anlaß zu unerwünschten Wirbelbildungen, und sie kann außerdem das- ordnungsmäßige
Ausströmen der Verbrennungsgase durch die Auslaßschlitze erheblich stören.
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Es sind ferner Zweitaktbrennkraftma.schinen bekannt, bei denen ein
Teil der Einlaßschlitze, die sogenannten Aufladeschlitze, höher angeordnet sind
als die Auslaßschlitze, und ferner solche, bei denen durch eine Kombination die
Einlaßschlitze, deren obere Karrten
höher angeordnet sind als die
Auslaßschlitze, nach Abgrblpß "-der Auslaßschlitze durch den Kolben gleichzeitig
als Aufladeschlitze wirken. In diesen Fällen befindet sich immer irgendein Abschlußorgan,
wie Klappen, Ventile o. dgl., innerhalb der Aufladeluftleitung, um das Eindringen
von Verbrennungsgasen in dieselbe zu verhindern. Derartige in den Zuführungskanälen
angeordnete Klappen oder Ventile wirken aber in keiner Weise auf die Richtung der
aus den Schlitzmündungen- austretenden Luftstrahlen ein.
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Die Erfindung, die sich auf eine Steuerung für solche Zweitaktbrenukraftmaschinen
bezieht, bei der die oberen Kanten der Spülschlitze höher liegen als die der Auslaßschlitze
und bei der zwischen dem Arbeitszylinder und der Spülluftleitung drehbare Klappen
angeordnet sind, bezweckt, die genannten Nachteile der Spülwirkung bei. bekannten
Zweitaktmaschinen durch geeignete Mittel zur Verbesserung des Spülvorganges zu beseitigen.
Die Erfindung besteht deshalb darin, daß die in den Mündungen der Spülschlitze angeordneten
Klappen im geöffneten Zustand in den Arbeitszylinder hineinragen und beim Verdichtungshub
des Arbeitskolbens durch diesen geschlossen werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist auf der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen
wiedergegeben. Abb. i bis 3 zeigen die erste Ausführungsform im Längsschnitt durch-einen
Zylinder bei verschiedenem Kolbenstellungen, Abb. q. zeigt in gleicher Darstellung
eine zweite Ausführungsform. Es wird zunächst die erste Ausführungsform nach Abb.
i bis 3 beschrieben. Im Arbeitszylinder bzw. in der Laufbuchse a einer stehenden
Zweitaktbrennkraftmaschine steuert der Kolben b die Spülschlitze c und die Auslaßschlitze
d, deren obere Kanten etwas niedriger liegen als die der Spülschlitze. In den Spülschlitzen
sind Klappene angeordnet, die zwei seitliche Führungsbl_eche (besitzen. Diese greifen
gegebenenfalls bei geschlossenem Zustand der Klappen in dafür vorgesehene Aussparungen
des Zylinders ein. Die Klappen sind an ihrem unteren Ende in einer waagerechten
Achse g drehbar gelagert und an ihrer dem Kolben zugekehrten Seite mit einem kleinen
Wulst h versehen.
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Die Wirkungsweise dieser Klappen e ist folgende Der Kolben b beginnt
beim Abwärtshub zunächst die Spülschlitze e freizulegen, die aber noch durch die
Klappen e verschlossen sind, da der im Zylinder herrschende Überdruck ein öffnen
derselben verhindert (Abb. i). Wenn bei der weiteren Kolbenbewegung die Auslaßschlitzed
so weit freigelegt sind, daß die mit großer Geschwindigkeit ausströmenden Verbrennungsgase
einen Druckausgleich zwischen dem Arbeitszylindera und der Spülluftleitung i herbeigeführt
haben, öffnen sich die Klappen e in den Zylinder, sobald der Spülluftdruck den im
Zylinder herrschenden Druck etwas übersteigt (Abb. z). Der Kolben befindet sich
jetzt in einer Stellung, bei der die Klappene sich sofort ganz oder doch schon möglichst
weit öffnen können und der Spülluftstrom auch von Anfang an mit voller Stärke einsetzt.
Es besteht hierbei nicht mehr die Möglichkeit, daß durch ungenügendes Auffüllen
des von den abströmenden Verbrennungsgasen freigegebenen Raumes mit frischer Luft
eine Störung des Auspuffvorganges eintritt oder sogar Gase aus-der Auspuffleitung
in den Zylinder zurückgesaugt werden. Abgesehen davon wird der Spülluftstrom durch
die in den Zylinder hineinragenden Klappen e und die beiden. seitlichen Bleche/
auch
noch nach dem Austritt aus den Sehlitzen in einem von drei Seiten geschlossenen
Kanal geführt. Daher können sich keine Teilströme absondern, die dann zu Wirbelbildungen
und sonstigen Störungen eines geordneten Spülvorganges führen würden. Die aus den
Spülschlitzen austretenden Luftströme sind vielmehr geschlossen etwa auf die den
Schlitzen gegenüberliegende obere Zylinderkante gerichtet. Dort kehren sie- um und
spülen alle Verbrennungsgase in wirksamer Weise aus. Mit dieser Anordnung kann man
also die Richtung der Spülluft im Zylinder besser beherrschen, als es bisher möglich-war.
Insbesondere sind die einzelnen S.pülluftstrahlen dem Einfuß der die Schlitze. steuernden
Kolbenkante entzogen.
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Beim Aufwärtshub des- Kolbens werden zunächst die Auslaßschlitze d
wieder abgeschlossen; während -die höhen liegenden Spülschlitze c noch teilweise
offen: sind. Der Kolben bewegt jedoch bereits die- Klappen e-und verringert damit
die freien- Querschnitteder Spülschlitze (Abb.3). Die Spülluft dient also jetzt.
der Vergrößerung des Luftgewichtes im Zylinder. Die Spülschlitze: müssen ganz abgeschlossen
sein, wenn der beginnende Verdichtungsdruck dem Spülluftdruck gleichkommt. So kann
auf diese Weise- eine gewisse Aufladung des Zylinders erfolgen, ohne daß besondere
Ladeschlitze mit dazugehörigen gesteuerten Abschlußorganen vorgesehen werden müssen.
Im geschlossenen Zustand der Klappen e. liegt deren, obere Kante etwas innerhalb
.der Zylinderwand. Der Kolbeub berührt hierbei den Wulsth. und drückt dadurch die
Klappe fest zu.. Die 1Tbergangsffächen des Wulstes sind so sanft auszuführen, daß
die Kolbenringe ohiae weiteres darüber hinweggleiten. Das öffnen und
Schließen
der Klappen e kann durch eine geeignete Abfederung in der Drehachse o. dbl. gedämpft
werden.
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Bei der zweiten Ausführungsform nach Abb. ¢ sind die Klappen e nach
Art einer Schaukel ausgebildet, mit einem Gegengewicht k versehen und in einer an
der oberen Schlitzseite befindlichen Achsel drehbar gelagert. Die Kolbenstellung
ist hier die gleiche wie in Abb.2. Die Klappen sind dabei so auszubalancieren, daß
sie zwar unter geringem Spülluftüberdruck öffnen, daß ein hartes Aufschlagen der
Klappe auf die Kolbenkante aber durch das Gegengewicht vermieden wird. Es sind auch
andere Formen und Lagerungen für die Klappen möglich, z. B. die Unterteilung in
mehrere sich jalousieartig überdeckende Teilklappen, sofern sie nur in gleicher
Weise wirken, wie es der Erfindung entspricht.