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Einrichtung zum Kühlen des Kolbenbodens von schlitzgesteuerten Zweitaktbrennkraftmaschinen
mit Kurbelgehäuseladepumpe Es ist bereits versucht worden, bei mehrzylindrigen Viertaktbrennkr
aftmaschinen durch am Kolbenboden angebrachte Kanäle und gleichzeitig unmittelbar
aus dem Kurbelgehäuse von dem Spülmittel unabhängige Kühlluft zu im Kolbenmantel
angebrachten Fenstern, die vor dem Erreichen des unteren Kolbentotpunktes sich vor
den Auslaßschlitzen vorbeibewegen, in die Auflaßkanäle zu saugen, um den Kolbenboden
zu kühlen. Solche Einrichtungen sind natürlich nicht für Maschinen mit Kurbelgehäuseladepumpen
verwendbar.
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Bei Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Kurbelgehäuseladepumpe und zu
den Einlaßkanälen führenden Fenstern im Kolbenmantel wird die Spülluft im Gehäuse
vorverdichtet und durch die Fenster in die Einlaßkanäle und weiter durch die Einlaßschlitze
in den Zylinder gedrückt. Arbeiten solche Maschinen mit höherer Drehzahl, so fließt
aber im Augenblick des Freilegens der Einlaßschlitze durch die Kolbenoberkante nicht
sofort vorverdichtetes Gemisch aus dem Gehäuse in den Arbeitszylinder, sondern es
fließt im Gegenteil erst ein Teil der im Zylinder vorhandenen verbrannten Gase durch
die teilweise freigelegten Schlitze ins Kurbelgehäuse, weil die Zeit zwischen dem
Beginn des Freilegens der Einlaßschlitze und dem der Auslaßschlitze zu kurz ist,
um ein Entspannen des Zylinderinhaltes unter den Vorverdichtungsdruck im Gehäuse
herbeizuführen. Deshalb steigt die Temperatur des Kurbelgehäuses mit wachsender
Drehzahl. Erst wenn nach weiterem Öffnen aller Schlitze der Druck im Zylinder genügend
abgesunken ist, beginnt der Inhalt der Gehäusepumpe in dem Zylinder zu fließen.
Sind nun am Kolbenboden Kühlkanäle vorhanden, durch welche das Gemisch zu den Einlaßschlitzen
geleitet wird, so fließen zuerst heiße Zylindergase durch die Kühlkanäle und erhitzen
die Kanalwände, und wenn dann in umgekehrter Richtung kühles Gemisch aus dem Kurbelgehäuse
durch die Kühlkanäle nach dem Zylinder fließt, so müssen erst die von den Brenngasen
übertragenen Wärmemengen wieder abgeführt werden, ehe eine wirkliche zusätzliche
Kühlung durch den Gemischstrom erreicht wird. Deshalb können solche einfachen Kühlkanäle
keine große Kühlwirkung ausüben. Außerdem ist es besonders bei Maschinen, die in
üblicher Weise durch Ölbeimischung zum Brennstoff geschmiert werden, schon deshalb
unzweckmäßig, die aus dem Zylinder kommenden heißen Gase durch die Kühlkanäle zu
leiten und abzukühlen, weil die Zylindergase möglichst schnell und tief ins Kurbelgehäuse
dringen müssen, um das Kurbelgehäuse zu erwärmen, damit das durch die Brennstoffbeimischung
stark verdünnte Öl durch teilweises Verdampfen des Brennstoffes wieder schmierfähiger
wird. Aus diesem
Grunde sollte den ins Gehäuse fließenden Brenngasen
ein möglichst unmittelbarer Weg dorthin freigehalten werden.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß die.:: Kanalwandung des Kolbens
die Fenster . öffnungen derart in zwei Teile teilt, das d, -niedergehende Kolben
nach teilweisem Freias# legen der Auslaßschlitze zuerst den unteren Teil der Fensteröffnung
mit dem Zylinderkanal verbindet, so' daß zuerst eine unmittelbare Verbindung des
Zylinderinnern mit dem Kurbelgehäuse hergestellt ist, und Brenngase bei Überdruck
im Zylinder in das Kurbelgehäuse fließen und daß erst bei weiterem Niedergehen des
Kolbens auch der obere-Fensterteil mit dem Zylinderkanal in Verbindung kommt, so
daß die Kurbelgehäuseluft bei nachlassendem Gasdruck im Zylinder sowohl durch den
Kühlkanal des Kolbens als auch durch die untere Fensteröffnung in den Zylinder fließt.
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Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsbeispiele dar, und zwar in den
Abb. i bis 3 die Anordnung bei einer Maschine mit drei Einlaßschlitzen, wobei Abb.
i einen senkrechten Schnitt durch den Zylinder.und-Kolben zeigt, Abb. 3 einen um
9o° versetzten Schnitt durch den Kolben allein und Abb.2 einen von unten gesehenen
Kolbenschnitt nach der Linie A-B, während Abb. 4 und 5 die Anordnung bei einer Maschine
mit nur einem Einströmschlitz zeigt.
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Der Zylinder i mit den drei Einströmschlitzen 3 und zwei Auslaßschlitzen
4 enthält den Kolben 2, der den KolbenbQlzen 8 sowie drei Fenster für die Verbindung
nach den Einströmkanälen 7@ aufweist und in dem eine Scheidewand 5 so angeordnet
ist, daß sie, wie besonders Abb. 3 zeigt, den linken Teil des Kolbenquerschnittes
frei lassend, in der Mitte ungefähr parallel zum Kolbenboden so nach den drei Fenstern
geführt ist, daß durch die etwas zugeschärften, horizontal verlaufenden Enden der
Scheidewand die Kolbenfenster in einen größeren, d. h. höheren, oberen Teil 6" und
einen kleineren, d. h. niedrigeren, unteren Teil 6b getrennt -sind. Die .oberen
Fenster 6, stehen mit dem durch die Scheidewand 5 gebildeten, am Kolbenboden
entlang geführten Kanal 9 in Verbindung, während die unteren Fensterteile 6b unmittelbar
in den Raum des Kurbelgehäuses führen.
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Abb. 4 zeigt im Zylinder 2 i den mit einer Ablenknase 23 versehenen
Kolben 22,, in dem. die Scheidewand 28 angebracht ist, die, auf der linken Seite
der Kolbenbolzenaugen beginnend, oben im Bogen um die Augen herum zu dem Überströmfenster
führt, das durch das Ende der Scheidewand in einen oberen Teil 27Q und einen unteren
Teil 27b aufgeteilt ist. In Abh. 4 ist der Kolben im unteren Totpunkt stehend dargestellt,
in welchem dann das im Kurbelgehäuse vorverdichtete Gemisch .sowohl unmittelbar
durch den unteren Fensterteil 27z als auch durch den oberen Felisterteil 27Q am
Kolbenboden entlang `'g@ieichend in den Einströmkanal 26 und weiter durch den Einströmschlitz
25 in den Zylinder fließt, in den es durch die Nase 23 zum Zylinderkopf hochgelenkt
wird.
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In Abb. 5 ist der Kolben 22 in einer Stellung dargestellt, in der
er beim Niedergehen zuerst die Auslaßschlitze 24 und auch schon den Eintritt in
den Einströmkanal26 sowie den Einströmschlitz 25 zu einem Teil freigelegt hat und
das zugeschärfte Ende der Scheidewand 28 gerade an den oberen Rand der Einmündung
des Einströmkanals in den Zylinder gekommen ist. Wenn angenommen wird, daß dies
bei hoher Drehzahl geschehen ist, so werden die noch im Zylinder vorhandenen verbrannten
Gase bis dahin noch nicht so weit entspannt sein, daß ihr Druck niedriger ist als
der Vorverdichtungsdruck im Kurbelgehäuse; denn die zum Ausströmen zur Verfügung
stehende Zeit war bis dahin sehr kurz, und die Auslaßschlitze wurden auch nur zu-
einem Teil freigelegt. Infolgedessen war jetzt die Spannung der verbrannten Gase
im Zylinder noch höher als der Druck im Kurbelgehäuse. Deshalb strömt nun ein Teil
der heißen Gase aus dem Zylinder durch den Einströmkanal 26 und den unteren Fensterteil
27b, in das Kurbelgehäuse, wie durch nach unten gerichtete Pfeile angedeutet ist,
und erhöht dort den Druck und die Temperatur. Wenn beim weiteren Niedergehen des
Kolbens der Zylinderdruck niedriger wird, kehrt sich die Strömungsrichtung um, und
da inzwischen auch der obere Fensterteil27Q vor die Zylinderwandöffnung gekommen
ist, so fließt durch beide Fenster 27Q und 271, das vorverdichtete Gemisch
in den Zylinder ein, wobei der gegen den Kolbenboden und an ihm entlang streichende
Teil eine sehr erhebliche zusätzliche Kühlung des Kolbens bewirkt, zumal der Gemischstrom
an der Seite am Kolben hochsteigt, an der die Auslaßschlitze 24 liegen, die an dieser
Seite eine besonders starke Kolbenerhitzung herbeiführen.
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An "der Kolbenscheidewand kann gegenüber dem unteren Fensterteil 27b
eine kleine lappenartige Verlängerung angebracht sein, welche die aus dem Zylinder
kommenden heißen Gase so nach unten leitet, daß sie weit in das Gehäuse eindringen
und sich nicht gleich in starkem Maße mit dem Teil frischen Gemisches im Gehäuse
vermischen, der gleich zuerst in den Zylinder geleitet wird.
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Die Teilung der Enströmfenster hat also den Zweck, zu verhüten, daß
die heißen
Zylindergase im Augenblick des Freilegens der Einströmschlitze
durch den Kühlkanal des Kolbens geleitet werden und dort unerwünschte Erwärmung
hervorrufen. Durch die Fensterteilung werden die Gase aus dein Zylinder unmittelbar
ins Kurbelgehäuse geleitet und können dort in vorteilhafter Weise eine Temperaturerhöhung
bewirken, besonderes dann, wenn ein nach unten gerichteter Lappen 28" die Gase sofort
nach unten lenkt. Die Fenster können oberhalb der Kolbenbolzenaugen angebracht sein,
oder wie Abb. r bis 3 zeigen, auch unterhalb. Ferner kann die Zwischenwand 5 oder
28 nachträglich in den Kolbenkörper eingesetzt sein, anstatt sie, wie dargestellt,
einzugießen. .