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Im Zweitakt arbeitende Brennkraftmaschine mit auf einem feststehenden
Kolben hin und her gehendem, einseitig offenem Arbeitszylinder Der Gegenstand der
Erfindung bezieht sich auf im Zweitakt arbeitende Brennkraftmaschinen mit feststehendem
Kolben und hin und her gehendem Arbeitszylinder. Das Hauptmerkmal der Erfindung
wird darin gesehen, daß der hin und her gehende, einseitig offene Arbeitszylinder
eine besondere Ausbildung durch einen ringförmigen Kolbenansatz in Höhe seines Bodens
erhält und dadurch mit der dem festen Kolben abgewandten Seite die Spül- und Lademengen
ansaugt, verdichtet und in diesem Zustand in den Brennraum überschiebt und mit der
anderen Seite ein den Arbeitszylinder umschließenden Raum unter Unterdruck setzt
und dadurch die verbrannten Gase aus dem Brennraum absaugt, um sie mit dem nächsten
Hub in die Außenluft zu förderte Hier übt der hin und her gehende Zylinder mehrere
Funktionen aus; er kann sowohl mit feststehenden wie mit beweglichen Kolben zusammenarbeiten.
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Ähnliche Ausführungen sind bereits bekanntgeworden, bei denen Kolben
als Becherkolben oder als bewegliche Einsätze in feststehenden Zylindern ausgebildet
sind, die zur Vermeidung von Stopfbüchsen mit außerhalb des Zylinders angeordneten
Kurbelstangen bewegt werden. Ferner ist eine Maschine mit geläufigen Zylindern und
Kolben bekanntgeworden. Bei. dieser Ausführung, bei welcher die ganze Maschine pendelt,
ändert die gemeinsame Achse ständig ihre Lage, so daß ungünstige Schwingungen auftreten.
Außerdem sind Maschinen bekanntgeworden, bei denen bei Anwesenheit nur eines feststehenden
Kolbens der bewegliche Zylinder zweiseitig offen ist und im Innern einen kolbenartigen
Einbau hat.
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Diese bekannten Ausführungen sind sehr verwickelt, haben große Baulängen
und großes Gewicht. Der Pumpenkolben dient nur zum Spülen und Laden; dabei wird
unnötig viel Luft angesaugt, die als überschüssig wieder frei wird, ohne für die
gewünschten Zwecke Verwendung gefunden zu haben. Die Abgase bleiben sich in allen
Fällen selbst überlassen und werden von dem Pumpenkolben nicht gesteuert.
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Diese Nachteile werden von der nachstehend beschriebenen Vereinigung
eines beweglichen Arbeitszylinders mit einem oder mehreren feststehenden oder beweglichen
Kolben behoben.
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Der Zylinder übernimmt hier nicht bloß die Kraftwirkung, die Spülung
und Rufladung, wobei die Ladung beliebig vorverdichtet werden kann, ehe sie in den
Brennraum übertritt, sondern sorgt auch für raschen Austritt der verbrannten Gase
unter dem Einfluß eines Vakuums.
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Fig. i stellt eine Vergaser- oder Dieselmaschine dar, und es bezeichnet
i den feststehenden Kolben, 2 den hin und her gehenden Zylinder, der mit Hilfe der
Pleuelstangen 3 und der Kurbel 4 auf die Kurbelwelle 5 arbeitet. Bei einer 'ündung
durch 24 bei Vergaserntaschinen
oder durch 23 (Brennstoffeinspritzung)
bei Dieselmaschinen geht der Arbeitszylinder 2 durch den auf seinem Boden 14. aus-
| geübten Druck nach oben. Der Zylinder 2 h |
| in Höhe seines Bodens i-. einen ringförmigY |
| Kolbenansatz mit am ganzen oder am halb |
| fang'. |
| infang angeordneten Kanälen i i, I 1', der irT:' |
| H in |
einen Außenzylinder 6 gleitet. Dieser Außenzylinder 6 hat einen geschlossenen Kopf,
in welchen reine Spülluft oder Spülluft und Brennstoff luftgemisch beim Niedergang
-des Zylinders 2 eingesaugt wird. Beim Aufgang des Zylinders 2 findet in dem Raum
7 eine Verdichtung statt, so daß durch die Kanäle i i und i i' Luft oder Brennstoffluftgemisch
in den Zylinder 2 übertritt. Hierdurch erfolgt das Spülen des Zylinders 2, das Laden
und Überladen. In der gezeichneten oberen Totpunktlage des Zylinders 2 sind auch
die Auspuffschlitze i8 freigegeben, durch die dieAuspuffgase aus dem Zylinder 2
nach den Räumen i9 und i9' entweichen, welche unter Unterdruck stehen, den der Zylinder
2 mit seinem kolbenartigen Bodenansatz 14 beim Aufgang erzeugt hatte.
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Bei Vergasermaschinen sind die Kanäle i i gegenüber den Kanälen i
i' etwas versetzt, so daß Brennstoff luftgemisch erst nach der Spülluft eintritt.
Ansätze 12 in den Kanälen i i sollen für die gute Spülung des Zylinders Sorge tragen,
damit in diesen keine Abgasreste verbleiben, und Ansätze 13 im Raum 7 lassen Gemischluft
später eintreten, uni Gemischverluste nach Möglichkeit zu vermeiden. Zur -Unterstützung
dieser gewünschten Wirkung können die Drücke in 7 links von der Trennwand 15 und
rechts von der Trennwand 16 verschieden eingestellt werden durch in Höhe verschiebbare
Einsatzkörper 9 und g', die auch geeignete Organe io und io' (Saugventile oder Saugklappen)
für den Eintritt von Frischluft und Brennstoffluftgemisch enthalten. Bei Niedergang
des Zylinders 2 zwecks Verdichtung der Ladung werden die in den Räumen i9 und i9'
übergetretenen Auspuffgase durch die Auslaßöffnungen 2o und 2o' unter Öffnung der
Austrittsklappen 21 und 21' ausgeschoben, während der obere Teil des Kolbenbodens
1d. des Zylinders 2 Frischluft oder Brennstoffluftgemisch einsaugt. Auch in den
Aufnahmeräumen i9 und 2o kann durch verstellbare Einsatzkörper ähnlich wie bei 9
oder 9' in bekannter Ausführung eine Volumenänderung vorgesehen werden.
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Der Zylinder 2 geht bei dem Niedergang aus der hochtemperierten Zone
heraus, und im unteren Totpunkt befindet sich die Zylinderwand zum größten Teil
außerhalb der Wärmewirkungszone. Die Maschine ist unten offen, und der Zylinder
wirkt hier bei der im freien Raum sich abspielenden hin und her gehenden Bewegung
als Luftpumpe, die auch den hohlen feststehenden Kolben durch die Öffnung 25 ;und
25' mit Luft durchspült. Wenn Kolben i
| tpd Zylinder 6 aus Leichtmetall hergestellt |
| ' r1, wird die Wärmeabteilung begünstigt, so |
| @bei dem beweglichen Zylinder 2 auf be- |
| ndere Anordnungen für eine zusätzliche |
Lüftung verzichtet werden kann. Hierdurch entsteht eine einfache, leichte und billige
Gesamtausführung mit günstiger Baulänge, die auch die zu vielen Schwierigkeiten
Anlaß gebenden Kopfdichtungen vermeiden läßt, da der Außenzylinder 6 durchschnittlich
unter geringem Druck steht. Bei Vergasermaschinen kann die Zündung durch 23 oder
24 erfolgen. Bei Dieselmaschinen erfolgt die Brennstoffeinspritzung zweckmäßig bei
23. Der nicht hin und her gehende Kolben i hat den Vorteil, daß die Verdichtung
durch eine Höheneinstellung dieses Kolbens veränderlich gemacht werden kann; die
Pleuelstangen 3 des Zylinders 2 können durch entsprechende Ausbildung des Kolbenfußes
i zu einer Pleuelstange vereinigt werden, so daß nur eine Kurbel erforderlich ist,
wodurch auch der Unterbau der Maschine zusammengerückt wird und geringsten Platz
in Anspruch nimmt. Das übrige Zubehör der Maschine ist mit bekannten Mitteln auszustatten.
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Fig. 2 zeigt eine doppelt wirkende Maschine mit zwei feststehenden
Kolben i und i'. Sinngemäß wirken die verschiedenen Elemente hier in gleicher Weise
wie in Fig. i. Sie sind auch mit denselben Zahlenbezeichnungen versehen. Die doppelte
Wirkung verlangt jedoch eine Teilung des Ringraumes zwischen Zylinder 2 und Außenzylinder
6 in die Räume i9 und i9'. Steht der Zylinder im oberen Totpunkt, so werden die
Abgase aus dem unteren Brennraum durch den im Raum i9 herrschenden Unterdruck abgesaugt.
Die gleiche Aufgabe erfüllt der Raum i9' für den oberen Brennraum, sobald der Zylinder
im unteren Totpunkt steht.
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Der gemeinsame Zylinder 2 ist nach beiden Seiten offen und schließt
die oben gekennzeichneten Vorteile ein. Die Figur zeigt eine Kurbelwelle; es kann
jedoch auch auf der entgegengesetzten Seite eine zweite Kurbelwelle angeordnet werden.
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Fi.g. 3 zeigt ebenfalls eine doppelt wirkende Zweitaktmaschine, bei
welcher nicht bloß der Arbeitszylinder 2 sich bewegt, sondern auch die beiden Kolben
i und i' eine hin und her gehende Bewegung ausüben. Der Zylinder und die Kolben
arbeiten auf zwei Kurbelwellen, jedoch infolge der Gegenläufigkeit je nur mit halbem
Hub. Hierdurch wird neben den sonstigen Vorteilen, die oben schon gekennzeichnet
sind, die Baulänge der Maschine weiter verkürzt. Die Kraftabgabe kann von
jeder
Kurbelwelle aus erfolgen, oder beide können verbunden sein und die Kraft durch eine
dritte Welle weitergeleitet werden. Zylinder und Kolben, beide in Bewegung, können
noch mit besonderen Einrichtungen versehen werden, die eine starke Luftbewegung
hervor= bringen und dadurch .die Abkühlung von, Zylinder undKolben auf einHöchstmaß
steigern.
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Es ist auch möglich, zwei (oder auch mehr) Maschinen gemäß der Fig.
3 derart hintereinanderzusetzen, da.ß zwischen den Maschinen nur eine Kurbelwelle
vorhanden ist" also drei Kurbelwellen zusammenarbeiten, und die mittlere Kurbelwelle
die Kraft weiterleitet. Die außenliegenden Kurbelwellen könne dann derart versetzt
werden, daß eine restlose Gleichförmigkeit der Gesamtbewegung erzielbar ist, so
daß große Schwungräder entbehrlich erscheinen und ein sicheres Anspringen der Maschine
gewährleistet ist.
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Ein Beispiel einer anderen Anordnung zeigt Fig. 4. In dieser Weise
kann auch Fig. 2 verdoppelt werden, je nachdem welche Anordnung für gewisse Zwecke
erwünscht ist.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung beweglicher Zylinder bei feststehenden
und beweglichen Kolben kann vorteilhaft zur Erzeugung von Druckluft Anwendung finden,
dadurch, daß über die Spülluftmenge hinaus größere Luftmengen eingesaugt werden,
die dann in verdichtetem Zustand nach außen abgegeben werden.