DE630110C - Zweitaktbrennkraftmaschine mit Ladepumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit einer Ladepumpe und vom Arbeitskolben gesteuerten Schlitzen, die sowohl· zur Entfernung der Abgase als auch zur S Zuführung der frischen Ladung dienen.

Bei derartigen Zweitaktmaschinen ist es bekannt, ein durch eine äußere Steuervorrichtung betätigtes Ventil vorzusehen, durch welches die in Rede stehenden Schlitze wechselweise an die Auslaßleitung oder die Lufteinlaßleitung angeschlossen werden.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die besondere Steuervorrichtung für das Umschaltventil entbehrlich und auf diese Weise die Maschine einfacher zu machen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß vor den Ein- und Auslaßschlitzen eine einerseits an die Auspuffleitung und andererseits an den Druckraum der als Kolbenpumpe ausgebildeten Ladepumpe angeschlossene Kammer vorgesehen ist, in der eine vorzugsweise aus Leichtmetall bestehende, von dem Unterschied der Drücke in der Kammer und im Pumpendruckraum beeinflußte Ventilklappe in der einen Endlage die eine und in der anderen die andere der beiden Anschlußöffnungen der Kammer abdeckt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. ι schematisch im Teilschnitt eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit Luftladepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 2 bis 5 veranschaulichen ähnlich wie Fig. i, jedoch unter Fortlassung gewisser Einzelteile, die in Fig. 1 dargestellt sind, die Brennkraftmaschine in vier verschiedenen Augenblicken ihres Betriebes.

Fig. 6 ist ein Diagramm, aus dem die Bewegungen des Arbeitskolbens und des Luftpumpenkolbens ersichtlich sind. In das Diagramm sind auch die zwei Punkte eingezeichnet, in denen die einzelnen Teile der Brennkraftmaschine die in den Fig. 1 bis 5 veranschaulichten Stellungen haben.

Fig. 7 ist eine Draufsicht auf einen der Sitze eines erfindungsgemäß ausgebildeten Klappenventils, das bei der Brennkraftmaschine gemäß den vorhergehenden Figuren Anwendung findet.

Fig. 8 veranschaulicht eine Seitenansicht der Klappe, die mit dem genannten Sitz zusammenarbeiten kann. '

Fig. 9 stellt im größeren Maßstab eine Einzelheit des Gegenstandes der Fig. 1 dar, während die

Fig. 10 und 11 schließlich zwei abgeänderte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulichen.

In der Zeichnung ist schematisch eine einzylindrige, stehende Zweitaktbrennkraftmaschine mit Luftladepumpe veranschaulicht. Die Gesamtheit dieser Brennkraftmaschine mit Ausnähme ihrer Steuerorgane und die Luftladepumpe werden in irgendeiner beliebigen Weise

ausgebildet, beispielsweise in der in Fig. ι schematisch dargestellten. - Gemäß dieser Ausführungsform ist der Arbeitskolben ι der Brenn-, kraftmaschine durch eine Schubstange 2 mit einer Kurbelwelle 3 'verbunden. Der Kolben 4 der Luftpumpe, der beispielsweise konzentrisch' zum Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine" angeordnet ist, wird durch ein Gestänge in Bewegung gesetzt, welches einen doppelarmigen Schwinghebel 5 umfaßt. Der eine Arm dieses Hebels ist durch einen Lenker 6 mit einem Punkte der Schubstange 2 verbunden, während der andere Arm durch einen Lenker 7 an den Kolben 4 angeschlossen ist.

Was nun die Steuerorgane der Brennkraftmaschine anbelangt, so bestehen diese aus einer oder mehreren Klappen, die mindestens eine in der Wand des Zylinders vorgesehene und durch den Kolben 1 in der Nähe seines unteren ' 20 Totpunktes frei gegebene öffnung 8 entweder mit einer Öffnung 9, die an den Zylinder der Luftladepumpe angeschlossen ist, oder mit einer Auslaßöffnung 10 verbinden. Zweckmäßigerweise wird das Klappensystem durch eine einzige Klappe 11 gebildet, die in der einen Endlage auf einem Sitz 12 und in der anderen auf einem Sitz 13 liegt.

Zweckmäßigerweise wird für eine Führung der Klappe gesorgt, die jedoch die Bewegung der Klappe im Inneren der Kammer 14 in keiner Weise hindert, so daß sie sich entweder gegen den einen oder gegen den anderen Sitz legen kann. Das Innere der Kammer 14 steht mit der öffnung 8 in Verbindung. Wenn die Klappe 11 an ihrem Sitz 12 anliegt, ist die Öffnung 8 an die Auslaßleitung angeschlossen. Wenn sich jedoch die Klappe gegen ihren Sitz 13 legt, besteht eine Verbindung zwischen der öffnung 8 Und dem Pumpendruckraum.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Steuervorrichtung ist die folgende. Es sei angenommen,, daß die Klappe 11 auf ihrem Sitz 12 liegt und so den Pumpendruckraum verschließt, •während der Kolben 1 am Ende seines Arbeitshubes die öffnung 8 freigibt. Die Auspuffgase \ können dann durch die Öffnung 10 ausströmen (Fig. 1). Die Ausströmung setzt sich fort, während sich der Kolben weiter abwärts bewegt und der Kolben 4 der Luftspeisepumpe ansteigt. Durch das Ansteigen dieses Kolbens wird ein Überdruck hervorgerufen, der das Bestreben hat,, die Klappe it von dem Sitz 12 zu lösen. Wenn dieser überdruck einen gewissen Wert erreicht hat, löst sich die Klappe 11 von dem Sitz 12. Diese Bewegung wird noch durch den Unterdruck unterstützt, der in der Kammer 14 unmittelbar nach dem Austritt der verbrannten . Gase herrscht (siehe Fig. 2). Diese beiden Bewegungen zusammen legen die Klappe 11 gegen den Sitz 13, so daß die Äuslaßöffnung abge- . schlossen wird, während die Luft durch die Kammer 14 und die Öffnung 8 in den ,Zylinder strömt (Fig. 3).

_;:.. Die Klappe 11 bleibt in der letztgenannten 3it;age während der ganzen Einlaßperiode. Nach ilfirer Beendigung gelangt die Klappe wiederum ".W Berührung mit dem Sitz 12 (Fig. 5), und -"zwar hauptsächlich unter der Wirkung des Unterdrucks, der in der Kammer 14 während der Wiederabwärtsbewegung des Kolbens 4 hervorgerufen wird. Das beschriebene Arbeitsspiel beginnt also von neuem.

Wenn auch die vorstehend beschriebene Wirkungsweise in den meisten Fällen der Praxis ohne weiteres verwirklicht werden kann, so ist es dennoch häufig vorteilhaft, zusätzliche Einrichtungen, die im folgenden näher beschrieben sind, anzuwenden, um die Wirkungsweise noch zu verbessern.

Gemäß einer dieser zusätzlichen Einrichtungen wird an einer geeigneten Stelle der Auslaßleitung des Motors ein Rückschlagventil vorgesehen, da.s eine Rückkehr der verbrannten . Gase oder ein Einströmen der umgebenden Luft in den Zylinder hindert (Fig. 1). Die Anordnung dieses Rückschlagventils bewirkt, daß der Unterdruck, welcher unmittelbar auf den Auslaß folgt, in der Kammer 14 genügend lange Zeit bestehen bleibt, um die gewünschte Verschiebung der Klappe 11 zu erhalten.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung bezweckt, die Rückkehfbewegung der Klappe 11 auf ihren Sitz 12 vor Beginn des Auspuffes zu unterstützen. Gemäß dieser Ausführungsform ist beispielsweise in der Wand des Zylinders mindestens eine öffnung 15 (siehe Fig. 11) vorgesehen, welchebei der Abwärtsbewegung des Kolbens ι früher frei gegeben wird als die Öffnung 8. Die Öffnung 15 ist durch eine Leitung 16 mit mindestens einer öffnung 17 verbunden, die durch die Klappe 11 abgeschlossen wird, wenn letztere an ihrem Sitz 13 anliegt. Wenn also die öffnung 15 während des Arbeitshubes des Motors freigegeben wird, drücken die unter Druck stehenden und zu der öffnung 17 gelangenden Gase die Klappe 11 zurück und treiben sie gegen ihren Sitz 12. Eine andere Ausführungsform des gleichen Grundgedankens ist in Fig. 10 veranschaulicht. Gemäß dieser Ausführungsform steht eine Öffnung 15¹, die der genannten öffnung 15 entspricht, mit einem kleinen Zylinder 18 in Verbindung, in dem ein Kolben 19 beweglich ist. Der Kolben 19 steht unter der Wirkung einer Feder 20, die ihn in Richtung zum Zylinderkopf zu zu bewegen bestrebt ist. Der Kolben 19 ist mit einer Verlängerung 21 versehen. Diese Verlängerung drückt die Klappe 11 von dem Sitz 13 ab und legt sie gegen den Sitz 12, wenn der Kolben 19 durch die Druckgase entgegen der Wirkung der Feder 20 eine Verschiebung erfährt.

Selbstverständlich können die Klappe 11 und

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ihre Sitze 12 und 13 in beliebiger Weise ausgebildet sein. Es erscheint jedoch besonders zweckmäßig, der Klappe die Form eines im wesentlichen ebenen oder konischen Ringes zu geben und sie in einer gleichfalls ringförmigen Kammer anzuordnen, welche den Brennkraftmaschinenzylinder umgibt und mit letzterem durch eine Vielzahl von öffnungen 8, die zweckmäßigerweise in gleicher Höhe angeordnet sind, in Verbindung steht. Vorzugsweise wird die Klappe 11 durch einen einfachen Ring gebildet, der aus dünnem Blech von beispielsweise 12/10 mm Dicke ausgeschnitten ist. Das Blech besteht aus Leichtmetall, beispielsweise Magnesium. Bei dieser Ausbildung ist die Trägheit der Klappe sehr 'gering und ihre Bewegungen können sehr rasch vor sich gehen, ohne daß die Gefahr eines Bruches besteht.

Die Sitze 12 und 13 haben in dem letzt-

ao beschriebenen Fall die Form von ringförmigen Flächen, die voneinander beispielsweise bei einem Motor von 500 cm² Zylinderinhalt 5 mm weit entfernt sind. Die Breite der ringförmigen Flächen beträgt bei dem genannten Beispiel 2 cm. ·

Die Sitze der Klappe sind mit einer Mehrzahl von Einzelöffnungen versehen, die beispielsweise in zwei konzentrischen Reihen angeordnet sind und die Form von Kreisbögen haben.

Zwischen den Durchtrittsöffnungen sind volle Teile vorhanden. In diesen vollen Teilen sind die öffnungen 17 oder das Ende der Verlängerung 21 der Kolben 19 angeordnet, sofern diese oben näher behandelten Vorrichtungen vorhanden sind.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist insbesondere für den Fall bestimmt, bei dem die Arbeitsbedingungen der Steuerklappe befürchten lassen, daß die Klappe an ihrem Sitz, beispielsweise infolge der Anwesenheit von übermäßig großen Mengen von Schmiermitteln, haftet. Gemäß der in Rede stehenden Ausführungsform wird die Klappe zum mindesten in dem Teil, der an dem Sitz der Klappe anliegt, elastisch deformierbar ausgebildet. Ferner werden entweder die Klappe oder der Sitz derart ausgebildet, daß eine Abdichtung zwischen den beiden Teilen erst dann herbeigeführt wird, wenn der elastische Teil der Klappe, nachdem diese mit ihrem Sitz in Berührung gekommen ist, eine Deformation erfahren hat.

Um bei Ausbildung der Klappe als ringförmige Scheibe zu vermeiden, daß diese Scheibe an ihrem Sitz bzw. an ihren Sitzen, anhaftet, bildet man die Scheibe leicht gewellt aus, so daß sie sich durch eine einfache elastische Deformation an ihren Sitz anlegen kann. Diese Wellung kann offenbar auf die verschiedenste Art und Weise bewirkt werden. Man kann auch dem Sitz oder den Sitzen der Klappe eine analoge Wellung geben, derart, daß sich die ringförmige Klappe durch einfache elastische Deformation an ihren Sitz anlegen kann. Gegebenenfalls kann man sowohl der Klappe als auch dem oder den Sitzen eine gewellte Form erteilen. Selbstverständlich erhalten die Wellen eine solche Amplitude, daß die Drücke, die auftreten, um die Klappe zu bewegen und gegen ihren Sitz zu halten, ausreichen, um der Klappe die zur Herbeiführung einer guten Abdichtung notwendige Deformation zu erteilen. Die hierzu innezuhaltenden Abmessungen lassen sich in jedem Sonderfall ohne weiteres experimentell ermitteln. Sobald die genannten Drücke aufhören, löst sich die Klappe von selbst von ihrem Sitz, und zwar unter der Wirkung der elastischen Kräfte, welche durch die Deformation erzeugt worden sind, die notwendig war, um die Klappe gegen ihren Sitz anzulegen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Zweitaktbrennkraftmaschine mit einer Ladepumpe und vom Arbeitskolben gesteuerten Schlitzen, die sowohl zur Entfernung der Abgase als auch zur Zuführung der frischen Ladung dienen, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Ein- und Auslaßschlitzen (8) eine einerseits an die Auspuffleitung und andererseits an den Druckraum der als Kolbenpumpe ausgebildeten Ladepumpe angeschlossene Kammer (14) vorgesehen ist, in der eine vorzugsweise aus Leichtmetall bestehende, von dem Unterschied der Drücke in der Kammer und im Pumpendruckraum beeinflußte Ventilklappe (11) in der einen Endlage die eine (9) und in der anderen die andere (io)_: der beiden Anschlußöffnungen der Kammer abdeckt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (11) sowie die Kammer (14) ringförmig sind und den Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine umgeben.

3. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung in an sich bekannter Weise mit einem Rückschlagventil versehen ist.

4. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des Arbeitszylinders eine öffnung (15) vorgesehen ist, die vom Arbeitskolben bei seinem Einwärtshub (Abwärtshub) freigegeben wird, bevor er die Auslaßschlitze (8) freigibt, und die gestattet, daß der Druck der Gase im Arbeitszylinder auf die Ventilklappe (11) einwirkt, um diese vor Beginn des Auspuffs durch die Auslaßschlitze (8) auf ihren Sitz am Pumpenzylinder zu drücken.

5. Zweifaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (19, 21) vorgesehen ist, auf den der

Druck der, durch die öffnung (15) im Arbeitszylinder austretenden Gase einwirkt und ihn entgegen der Wirkung einer Feder (20) gegen die Ventilklappe (11) drückt.

6. Zweitaktbrennkraftmaschinen nach Anspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Metall, vorzugsweise aus Leichtmetall bestehende Ventilklappe (11) mindestens' in demjenigen Teil, der in Berührung mit ihrem Sitz gelangt, elastisch deformierbar ist und die Klappe selbst oder der Sitz oder ■beide Teile derart ausgebildet sind, daß eine · Abdichtung zwischen der Klappe und ihrem Sitz erst infolge einer Deformation des elastischen Klappenteiles, nachdem dieser i, mit dem Sitz in Berührung gekommen ist, erfolgt.

7. Steuerklappe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe oder der Sitz wellenförmig ausgebildet ist. 2<

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