-
Rohrschiebersteüerung für Zweitaktbrennkraftmaschinen mit in Sternform
angeordneten Zylindern Die Erfindung betrifft eine Rohrschiebersteuerung für Zweitaktbrennkraftmaschinen
mit in Sternform angeordneten Zylindern, bei welcher die Bewegung der Rohrschieber
von um eine feste Achse drehbaren Schwingen abgenommen wird.
-
Zweck vorliegender Erfindung ist, bei einer Steuerung dieser Art trotz
verhältnismäßig kleinem Hub des Rohrschiebers sehr rasch große Eröffnungshöhen in
bezug auf die an beiden Zylinderenden vorgesehenen Schlitze für den Auspuff und
Einlaß zu erhalten.
-
Diese Aufgabe ist gemäß vorliegender Erfindung dadurch gelöst, daß
sämtliche Schwingen an einem Zapfen angelenkt sind, der um die Kurbelwellenachse
eine Kreisbahn beschreibt, deren radialer Abstand von der Kurbelwellenachse größer
als der Radius des Zapfens ist, und daß jede Schwinge über eine außerhalb der Kreisbahn
liegende Achse einen mit je einem Rohrschieber in Verbindung stehenden Schwinghebel
bewegt.
-
Dabei kann zweckmäßig an dem umlaufenden Zapfen eine der Zylinderzahl
entsprechende Anzahl Schwingen angreifen, deren Schwingachsen kreisförmig um die
von jenem Zapfen beschriebene Bahn angeordnet sind.
-
Sind einzelne dieser Bauteile auch schon im Brennkraftmaschinenbau
verwendet worden, so hat es sich dabei vorwiegend um Viertaktmotoren gehandelt,
bei denen ganz andere Verhältnisse vorliegen als bei Zweitaktmotoren. Ähnliche im
Zusammenhang mit Zweitaktmotoren schon bekanntgewordene Bauarten weisen dagegen
den Nachteil auf, daß der Zapfen, von welchem die Mvegung des Rohrschiebers abgenommen
wird, keinen Kreis um die iiurbelwellenachse beschreibt, so daß die betreffenden
Steuerungen nur für die Steuerung eines einzigen Zylinders, nicht aber für mehrere
in Sternform angeordnete Zylinder brauchbar sind. Bei anderen bekannten Rohrschiebersteuerungen
für Zweitaktmotoren sind die Verhältnisse wieder derart, daß die Schiebergeschwindigkeit
im Augenblicke der Eröffnung des Auspuffs kleiner wird im Gegensatze zur Ausführung
nach der Erfindung, wo die Schiebergeschwindigkeit in -jenem Augenblicke gerade
wesentlich gesteigert wird. Ein besonderer Vorteil der Rohrschiebersteuerung nach
vorliegender Erfindung liegt eben darin, daß sie die Geschwindigkeit des Rohrschiebers
bis auf die Arbeitskolbengeschwindigkeit zu steigern ermöglicht, obwohl der Gesamthub
des Schiebers nicht einmal ein Viertel des Arbeitskolbenhubes erreicht. Trotz dieser
zeitweise sehr hohen Schiebergeschwindigkeit bleiben
aber die Steuerwinkel
für Ein- und Auslaß innerhalb - der Werte bewährter Zweitaktmaschinen ohne Rohrschieber,
so daß die Erreichung einer hohen spezifischen Leistunggewährt ist. Gegenüber den
Zweitaktmascliinen ohne Rohrschieber bedingt dann die Er-. findung den Vorteil der
besseren Spülung, diesich bei Maschinen mit Rohrschieber im Gleichstrom abspielt,
während Einkolbenzweitaktmaschinen mit Schlitzsteuerung für Ein- und Auslaß, aber
ohne Rohrschieber, mit Umkehrspülung arbeiten müssen.
-
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes in zum Teil vereinfachter Darstellungsweise .gezeigt,
und zwar ist: Fig. i ein axialer Längsschnitt durch einen Arbeitszylinder einer
als Sternmotor ausgebildeten Zweitaktbrennkraftmaschine mit Rohrschiebersteuerung,
wobei in dieser Figur auch noch die Antriebsvorrichtung für den Rohrschieber des
betreffenden Zylinders und der Kurbelantrieb des Motors dargestellt sind; Fig. 2
ist zum Teil ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. i und zum Teil ein Schnitt
durch den Rohrschieber. In dieser Figur sind verschiedene Lagen gewisser Teile gezeigt,
die sie im Verlaufe einer Umdrehung der Kurbelwelle einnehmen.
-
i bezeichnet einen Arbeitszylinder des Sternmotors, von welchem die
übrigen Zylinder, die in einer Ebene senkrecht zur Bildebene der Fig. i in einem
Kreise um die Kurbelwellenachse 2 angeordnet sind, nicht gezeichnet sind. 3 bezeichnet
das Gehäuse des Sternmotors. Jedem Zylinder i ist ein Arbeitskolben 4 zugeordnet,
welcher sich in einem Rohrschieber 5 hin und her bewegt. Der Rohrschieber 5 ist
somit zwischen dem Arbeitskolben 4. und der Innenbohrung des Zylinders i angeordnet.
An dem von der Kurbelwelle 18 abgelegenen Ende ist der Arbeitszylinder durch einen
Zylinderkopf 6 abgeschlossen. Jeder Zylinder i weist ferner zwei Reihen von Schlitzen
7, 8 auf, die an gegenüberliegenden Enden des Zylinders angebracht sind. Die der
Kurbelwelle 18 nähergelegenen Schlitze 7 dienen als Einlaßschlitze, während die
Schlitze 8 als Auslaßschlitze dienen. Die Schlitze 7, 8 werden durch im Rohrschieber
5 angeordnete, an gegenüberliegenden Enden des letzteren vorgesehene Schlitzreihen
g, 1o gesteuert, und zwar steuert die Schlitzreihe g die Auslaßschlitze 8 des Zylinders
i und die Schlitzreihe io die Einlaßschlitze 7 dieses Zylinders. Als steuernde Kante
der Schlitze des Schiebers 5 kommt die Kante i i (Fig. z) für den Auslaß und die
Kante 1a für den Einlaß in Betracht. Die Steuerkante 12 der Schieberschlitze io
ist zum Zusammenarbeiten mit der Oberkante 13 des Arbeitskolbens 4. bestimmt, während
die Steuerkante i i der Auslaßschlitze 9 zum Zusammenarbeiten mit der Unterkante
14 des ...Uinderkopfes 6 und der Oberkante 15 (Fig. =) @l@eAuspuffschlitze 17 8
im Zylinder 1 bestimmt Ebenso könnte aber auch durch Überschleifen der Karrte 16
der Einlaßschlitze 7 im Zylinder i durch. die Unterkante der Schlitzreihe io im
Rohrschieber 5 das Auf-und Zusteuern des Einlasses bewirkt werden. Durch eine Schubstange
16 wird der auf den Arbeitskolben 4 wirkende Verbrennungsdruck über einen Zapfen
18" auf eine Hauptschubstange 17 übertragen, welche ihre Führung in an sich bekannter
Weise durch Abstützen auf einem Arbeitskolben erhält, was in der Zeichnung, weil
es sich um eine bekannte Anordnung handelt, nicht gezeichnet ist. Die Hauptschubstange
i; überträgt die darauf wirkenden Kräfte auf den Kurbelzapfen 18' einer Kurbelwelle
18, die sich um die Achse dreht. Am linken Ende der Kurbelwelle 18 ist ein besonderer
Zapfen 1g vorgesehen, auf dem so viele Kurbelschleifen 2o sitzen, als der Sternmotor
Zylinder aufweist. Jede Kurbelschleife 20 umschließt eine Nuß 21 (vgl. insbesondere
Fig. 2), welche fest auf einer Hohlwelle 22 angebracht ist. Letztere ist um eine
feste Achse 3o drehbar gelagert. Mit der Hohlwelle 22 ist ein Schwinghebel 23 mit
gabelförinigein Ende fest verbunden, in dessen Gabel sich ein am Schieber 5 angelenkter
Verbindungshebel 2.4 drehen kann. Diese gelenkige Verbindung wird durch einen Zapfen
25 am Schieber 5 vermittelt, auf welch letzteren somit die Bewegungen übertragen
werden, welche vermittels des Gestänges 20, 22, 23 und 24 von dem besonderen
Zapfen 1g der Kurbelwelle 18 abgenommen werden.
-
In Fig. i ist der besondere Zapfen 1g des besseren Verständnisses
wegen um 18o0 gegenüber dein Kurbelzapfen 18' versetzt gezeichnet; in Wirklichkeit
eilt aber der Zapfen ig dem Kurbelzapfen i8', der sich auf der Kreisbahn i8"' bewegt,
um rund go° nach, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Dieser Voreilwinkel kann
je nach den gewollten Steuerzeiten größer oder kleiner als go° gewählt werden.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Schiebersteuerung ist folgende:
Beim Drehen des Motors in Richtung des in Fig. z eingetragenen Pfeiles A beschreibt
der Kurbelzapfen 1g eine Kreisbahn 3i (Fig. 2), die möglichst nahe an den festen
Drehachsen 30 vorbeiläuft. Diese Achsen 30 sind ihrerseits kreisförmig um
die Drehachse a der Kurbelwelle 18 angeordnet. Dabei gleitet jede Kurbelschleife
2o auf der ihr zugeordneten Nuß 21 hin und her, wobei sie der betreffenden
Nuß
sowie dein starr mit letzterer verbundenen Hebel 23 eine schwingende Bewegung erteilt,
die auf den zugeordneten Hebel ?4. übertragen wird. Je näher nun der Zapfen 1g einer
Drehachse 30 kommt, desto größer wird die Winkelgeschwindigkeit des um letztere
drehbar angeordneten Hebels 23, während sich beim 1--.ntfernen des Zapfens 1g von
einer Drehachse 3o der Ausschlag, den der dieser Achse zugeordnete Hebel z3 in bezug
auf einen vom Zapfen 19 durchwanderten Winkel macht, kleiner wird. Die Anordnung
wird deshalb in bezug auf die Lage der Drehachse 3o und des Zapfens 1g so gewählt,
daß sich letzterer der Drehachse 3o am meisten nähert, wenn die Auslaßschlitze 8
durch die Schlitzreihe g geöiinet werden sollen. Auf diese Weise ist es möglich,
die Geschwindigkeit des Rohrschiebers 5 im Augenblicke des Eröffnens der Auslaßschlitze
8 bis fast oder sogar ganz auf die Geschwindigkeit des Arbeitskolbens 4. zii steigern.
Sobald sich aber der Zapfen 1g von der Drehachse 3o entfernt, wird der Ausschlag
des Hebels 23 kleiner, so daß auch die Schiebergeschwindigkeit sinkt; im
Augenblicke, wo die Linse 35 (Fig. z), welche durch die Achse 30 und den
Mittelpunkt des Zapfens 1g geht, die vom Zapfen 1g beschriebene Bahn 31 tangiert,
wird die Schiebergeschwindigkeit gleich Null. Hieraus ist ersichtlich, daß es möglich
ist, mit einem kleinen Kurbelwinkel das Eröffnen und Schließen der beiden Schlitzreihen
7, 8 zu erreichen, wobei infolge der bis auf die :lrbeitskolbengeschwindigkeit gesteigerten
,Schiebergeschwindigkeit derart große Querschnitte freigegeben werden, daß die beschriebene
Schiebersteuerung namentlich für Maschinen mit sehr großer Drehzahl besonders geeignet
ist. Dabei beträgt der gesamte Hub des Rohrschiebers 5 kaum ein Viertel bis ein
Fünftel des Hubes des Arbeitskolbens .4. Die großen Beschleunigungskräfte und Verzögerungskräfte,
die es für die Bewegung des Schiebers 5 erfordert, werden zum größten Teil vom Arbeitskolben
4. selbst geliefert, da sich dieser jeweils in gleicher Richtung wie der Schieber
5 bewegt, so daß die von dem in dieseln Schieber 5 sich bewegenden Arbeitskolben
d. erzeugten Reibungskräfte zur Beschleunigung und Verzögerung des Rohrschiebers
5 herangezogen werden können.
-
Je nach der Lage der Drehachse 30 und je nach dem Voreilwinkel
zwischen Zapfen i g und Kurbelzapfen 18 ist es möglich, die Eröffnung der Auslaßschlitze
7 mit der größten Geschwindigkeit des Rohrschiebers 5 zu vereinigen und den Schluß
der Einlaßkanäle 7 nach Schluß der Auslaßschlitze 8 zu bewerkstelligen.
-
Die beschriebene Schiebersteuerung läßt sich auch bei 1lotoren anwenden,
deren Zylinder in V-Forin, fächerförmig o. dgl. angeordnet sind.
-
Erwähnt sei noch, daß die Nuß, anstatt auf der Hohlwelle 22 angeordnet
zu werden, auch auf dem Kurbelzapfen 1g angeordnet werden kann. In diesem Falle
schwingt die Kurbelschleife 2o um die Drehachse 30, urn «-elche sich die Hohlwelle
22 dreht.