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Arbeitsverfahren für Zweitaktbrennkraftmaschinen mit ineinanderlaufenden,
gegenläufigen Kolben Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung im Arbeitsverfahren
für Zweitaktbrennkraftmaschinen mit ineinanderlaufenden, gegenläufigen Kolben, bei
denen eine oben geschlossene Hülse und ein in dieser gleitender Kolben gegeneinander
bewegt werden und bei denen die Brennstoffladung in einer zum Zylinder hin offenen
Vorkammer vorkomprimiert und dann in den Raum zwischen Hülsenkopf und Kolben eingeführt
wird, wo sie die Verbrennungsrückstände verdrängt und dann durch die gegenläufige
Bewegung von Hülsen und Kolben weiterkomprimiert upd entzündet wird.
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Das Arbeitsverfahren nach der Erfindung besteht darin, daß bei dieser
Art von Maschinen an einem Ende des Hubraumes die Verbrennungsluft oder das Brennstoffluftgemisch
beim Einströmen in Rotation versetzt wird, so daß eine in sich geschlossene Schicht
entsteht, und am anderen Ende des Hubraumes beim Schließen der Auspuffschlitze im
Zylinderraum Brenngase verbleiben, worauf beim Kompressionshub die rotierende Schicht
unvermischt gegen die Brenngase gepreßt wird und die Selbstentzündung erfolgt.
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Bei Zweitaktbrennkraftmaschinen mit in einem festen Zylinder arbeitenden
Kolben ist es zwar bereits bekannt, einen Teil der Brenngase im Zylinder für den
nächsten Arbeitsgang eingeschlossen zu halten, um deren Wärmeinhalt zusammen mit
der Kompressionswärme zur Selbstentzündung auszunutzen. Dabei findet jedoch entweder
eine absichtliche innige Mischung der Gasrückstände mit dem Brennstoff statt, was
eine unvollständige Verbrennung zur Folge hat, oder es wird der Brennstoff mit einem
sauerstoffarmen Zerstäubungsmittel in eine besondere Verbrennungskammer eingeführt,
die mit dem Zylinderraum durch Schlitze in Verbindung steht, während das brennbare
Gemisch erst im Augenblick der Zündung durch Einführung der Verbrennungsluft in
die Brennkammer erzeugt wird. Bei dieser zweiten Ausführung, die wegen der besonderen
Brennkammer nur bei Brennkraftmaschinen mit feststehendem Zylinder möglich ist,
sind außerdem die Verbindungsschlitze zwischen dieser Kammer und dem eigentlichen
Zylinderraum zwar tangential zur Zylinderwandung, aber zueinander entgegengesetzt
gerichtet, so daß eine rotierende Brennstoffschicht, wie sie zur Verhinderung einer
Mischung von Brenngasrückständen nötig ist, nicht entstehen kann und durch den Zusammenprall
der einander entgegengerichteten Brenngasströme eher eine Wirbelbildung und damit
eine Mischung mit den Brenngasrückständen eintritt.
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Wegen dieser besonderen Anordnung der einander entgegengerichteten
Einlaßkanäle besteht auch keine Möglichkeit, die Rotationsgeschwindigkeit der Brennstoffladung
zu beeinflussen, die nach der Erfindung mit Vorteil zur Verlagerung des Zündzeitpunktes,
z. B.
durch Änderung der Eintrittsquerschnitte, ausgenutzt wird
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Bei Zweitaktbrennkraftmaschinen ist es ferner schon bekannt, die Luft
oder dae°. Brennstoffluftgemisch durch tangential :' Zylinderwand gerichtete Eintrittsschlitze;'°stoin
den Zylinder einzuführen, daß eine rofö@` rende Bewegung entsteht. Diese hat dabei
aber ausschließlich den Zweck einer besseren Spülung und Reinigung des Zylinderinhalts
von den Brenngasrückständen.
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Ferner sind bei der Erfindung Vorkehrungen vorgesehen, um die Maschine
mit Rohöl arbeiten zu lassen.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung
gebauten Verbrennungskraftmaschine dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i einen Längsschnitt
durch die Maschine, Abb. 2 einen waagerechten Querschnitt nach der Linie A-A der
Abb. 1, " Abb. 3 einen waagerechten Querschnitt nach der Linie B-B der Abb. i,-Abb.4
einen TeiIquerschnitt-im rechten Winkel zu Abb. i, Abb. 5 die Gleithülse in Ansicht,
zum Teil im Schnitt, Abb. 6 die feste Hülse in Ansicht.
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In dem Maschinenzylinder i arbeitet geradlinig die Hülse 2, die an
ihrem der Kurbelwelle q. entgegengesetzten Ende 211 geschlossen ist und von der
Kurbelwelle durch Verbindungsstangen 5 und Kurbeln 511 angetrieben wird. In einer
im Innern der beweglichen Hülse 2 angeordneten festen Hülse i2 arbeitet ein Kolben
i i, der durch eine Stange io mit einer den Kurbeln 511 entgegengesetzten Kurbel
ioa der Kurbelwelle 4 verbunden ist. Die bewegliche Hülse 2 und der Kölben ii bewirken
einen Ausgleich der Kurbelwelle 4 und bewegen sich stets in entgegengesetzten Richtungen.
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Der Zylinder i ist an seinem oberen Ende offen und reicht in eine
anfängliche Kompressionskammer 16, in welche die Brennstoffmischung durch ein Rückschlagventi136
eingelassen wird. Die Verlängerung des Zylinders i ist mit Öffnungen 14 versehen.
Ein oben offener Ring 32 mit Öffnungen 37 umgibt die Verlängerung des Zylinders
i und ist auf letzterem durch eine Stange 33 verstellbar, die durch eine Stoffbüchse
35 geführt und mit einem außen an der Maschine angeordneten Handgriff 34 versehen
ist.
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Die bewegliche Hülse 2 hat nahe an ihrem Kopfende 11a Öffnungen
13, die mit den Öffnungen 14 der Zylinderverlängerung in Übereinstimmung
gebracht werden, wenn die Hülse 2 am Ende ihres Auswärtshubes ist.
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Die feste Hülse 12 reicht in das Kurbelgehäuse -i 5, damit der Kolben
i i und die bewegliche Hülse 2 so nahe als praktisch möglich. zur Kurbelwelle 4
gebracht werden und rLdie Bauhöhe der Maschine verringert wird. @@~":In der festen
Hülse 12 sind Auslaßöffnunejl iaa angebracht (Abb. 6), die durch an der @!@ixßenseite
dieser Hülse gebildete Ansätze 1811 mit Auslaßöffnungen 18 im Zylinder i zusammenarbeiten
(Abb.4). Die Auspufföffnungen i8 sind je nach Wunsch direkt in die Atmosphäre offen
oder mit einem gemeinsamen Auspuffrohr verbunden.
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Damit die bewegliche Hülse 2 an den Ansätzen i811 vorbeigeht, ist
diese Hülse bei ig ausgespart (Abb. 5).
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Die Wirkungsweise der Maschine ist kurz folgende.
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Bei der Bewegung der Hülse? gegen die Kurbelwelle 4 wird eine
Ladung Brennstoffgemisch durch das Zufuhrrohr 35" und durch das Ventil 36
in die Kammer 16 eingesaugt. Bei der Rück- oder Auswärtsbewegung der Hülse 2 wird
diese Ladung Brennstoffgemisch durch. die letztere in der Kammer 16 komprimiert,
worauf diese komprimierte Brennstoffladung durch die mit den Öffnungen 14 in der
Zylinderverlängerung übereinstimmenden Öffnungen 37 des entsprechend eingestellten
Ringes 32 und durch die mit den Zylinderöffnungen 14 übereinstimmenden Öffnungen
13 der Hülse 2 in die Verbrennungskammer der Maschine gelangt, die oben durch
den Kopf 211 der Hülse :2 und unten durch den Kolben i i begrenzt wird.
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Die Hülse?, und der Kolben i i arbeiten dann gegeneinander,
wobei die Öffnungen 13
der Hülse z durch den Zylinder i geschlossen werden,
während die Auspufföffnungen i211 durch den Kolben i i geschlossen werden. Die in
die Verbrennungskammer eingeführte Ladung wird dadurch komprimiert und im entscheidenden
Augenblick durch einen Funken der Kerze 2i entzündet, die in die Zylinderwand eingesetzt
-ist und deren Funken in die Verbrennungskammer durch eine Öffnung 13 eingeführt
wird, die mit der Zündkerzenkammer 2i11 in Übereinstimmung kommt.
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Die Hülse 2 und der Kolben i i werden dann durch den erzeugten Kraftimpuls
voneinander bewegt, wobei die Hülse :2 eine weitere Ladung Brennstoffgemisch, die
während ihres Einwärtshubes in die Kammer 16 eingesaugt worden ist, in dieser Kammer
16 komprimiert und schließlich die komprimierte Ladung in den Verbrennungsraum führt,
während der Kolben i i die Auslaßöffnungen r211 freigibt und einen Teil der verbrauchten
Verbrennungsgase in die Atmosphäre entweichen läßt.
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Wenn die Maschine einmal in Arbeit gesetzt ist, kann die Zündkerze
21 außer Betrieb
gesetzt werden, da die Zündung der komprimierten
Ladung in der Verbrennungskammer jetzt in nachfolgender Weise bewirkt wird.
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Der Kolben i i schließt bei Beginn seines Einwärtshubes die Auspufföffnungen
i2a, wtr bei ein Rückstand an verbrauchten Verbrennungsgasen in der Verbrennungskammer
verbleibt. Dieser bisher als schädlich angesehene Rückstand an verbrauchten wertlosen
Gasen wird zur Zündung der in die Verbrennungskammer eingeführten Brennstoffladungen
benutzt. Da jedoch eine unkontrollierbare Mischung der zurückgehaltenen Rückstände
an verbrauchten Gasen mit den neu oder frisch eingeführten Brennstoffladungen eine
unkontrollierbare Zündung der letzteren bewirken und dabei den beabsichtigten Zweck
vereiteln würde, ist es notwendig, eine solche Mischung bis zu dem gewünschten Zeitpunkt
der Zündung zu verhindern oder, in anderen Worten, die Brennstoffgemischladungen
und die zurückgehaltenen Rückstände getrennt zu halten, bis der entscheidende Kompressionszeitpunkt
eingetreten ist und die Hülse :2 und der Kolben i i in den günstigsten Stellungen
sind, um die Kraftimpulse zu erhalten.
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Es wurde gefunden, daß ein genügend dichtes Brennstoffgemisch im oberen
Teil der Verbrennungskammer sich nicht mit den zurückgehaltenen Rückständen der
verbrauchten Gase im unteren Teil der Verbrennungskammer mischen wird und daß beim
Zusammenpressen die in den Rückständen der verbrauchten Gase enthaltenen Hitzeeinheiten
schließlich durch das Brennstoffgemisch aufgenommen werden. Diese absorbierte Hitze
vereinigt sich mit der durch die Kompression erzeugten und mit der bereits in dem
Brennstoffgemisch enthaltenen Hitze, um letzteres zu zünden und einen Kraftimpuls
zu erzeugen. Daher wird sich, wenn die Temperatur des Brennstoffgemisches, nachdem
diese durch die Aufnahme der Hitzeeinheiten aus den Rückständen der verbrauchten
Gase weiter gesteigert und genügend ist, im Kompressionsaugenblick, wenn ein Kraftimpuls
gewünscht wird und auch die Kompression für diesen Zweck hoch genug ist, das Brennstoffgemisch
entzünden und einen Impuls erzeugen.
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Die Dichte des Brennstoffgemisches innerhalb der Verbrennungskammer
der Maschine wird dadurch erreicht, daß die Brennstoffladung in diesen Raum in solcher
Weise eingeführt wird, daß sie eine rotierende Bewegung darin erhält. Diese letztere
wird dadurch erzeugt, daß die Öffnungen 13 (Abb. 2) in der beweglichen Hülse :2
so geformt sind, daß ihre senkrechten Kanten nicht radial durch die Hülse gehen,
sondern schräg gerichtet sind, wodurch das-Brennstoffgemisch in einem rotierenden
und dichten Zustand am oberen Ende der Hülse 2 zurückgehalten und -7bei der Abwärtsbewegung
der Hülse-, schließlich, während es sich noch in rotierendem Zustand befindet
und bevor eine Zerstreuung eintreten kann, in einen solchen innigen Kontakt mit
den aufwärts gedrückten Rückstandsgasen gebracht wird, daß die Zündung des Brennstoffgemisches
eintritt. Die COffnungen 14 in der Verlängerung des Zylinders i und die Öffnungen
37 im Ring 32 können in ähnlicher Weise wie die Öffnungen 13 geformt sein.
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Durch Beschränkung der Weite der öffnungen 14 mittels des mit Öffnungen
versehenen Ringes 32 und durch Vergrößerung der Geschwindigkeit der Brennstoffgemischstrahler
wird eine verstärkte Drehung des Brennstoffgemisches erhalten, wodurch eine Verzögerung
der Zündung erreicht wird. Andererseits kann durch verringerte Geschwindigkeit der
Brennstoffgemischstrahlen und durch Verringerung der Drehung eine frühere Zündung
erhalten werden.
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Wenn es gewünscht wird, die Maschine mit Rohöl laufen zu lassen, so
wird nur Luft eingesaugt und in der Kammer 16 komprimiert, um dann später in die
Verbrennungskammer übergeführt zu werden, wobei im entscheidenden Augenblick der
Kompression der Luft und der Rückstandsgase eine Ladung von hoch zerstäubtem Rohölbrennstoff
in die Verbrennungskammer eingespritzt wird.