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Zweitaktz-Brennkraftmaschine Es gibt bereits Zweitakt-Brenrnkraftmaschinen
mit sternförmig angeordneten Zylindern und Gleichstromspülung, bei denen der Auspuff
durch Öffnungen eines Steuerringes erfolgt, der den Zylinderstern umgibt und in
bezug auf welchen der Zylinderstern eine relative Umlaufbewegung ausführt, wobei
die Verbrennungs-und Spülluft in die Zylinder durch Öffnungen eingelassen wird,
die in den Zylindern längs der Bewegungsbahn des entsprechenden Kolbens ausgespart
sind und unmittelbar mit einem zentralen Zufuhrkanal in Verbindung stehen.
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Bei einer derartigen Brennkraftmaschine muß zwecks Änderung der Öffnungs-
und Schließwinkel des Lufteinlasses zu den Zylindern die Stellung der Kolben in
den Zylindern durch eine Winkelverstellung der Kurbelwelle in bezug auf den Zylinderstern
geändert werden. Da aber der Auspuff durch die Öffnungen des Steuerringes geregelt
ist,, würde eine derartige Winkelverstellung zwangläufig eine Änderung der Auspuffregelung
zur Folge haben. Die Einstellung des Lufteinlasses läßt sich mithin nicht unabhängig
von den Auspuffwinkeln ändern.
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Bekannt sind auch Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit sternförmig angeordneten
Zylindern und Gleichstromspülung, bei -denen der Auspuff über getrennte, von einer
auf der Kurbelwelle sitzenden Nockenscheibe gesteuerte Ventile erfolgt und welche
zwischen den Lufteinlaßöffnungen der Zylinder und einem zentralen Druckluft-Zufuhrkanal
eine Verteilungsvorrichtung aufweisen. Diese Verteilungsvorrichtung besteht aus
zwei Teilen, von denen der eine mit der Kurbelwelle und der andere mit dem Zylinderblock
verbunden ist, so daß die Luft vom zentralen Zufuhrkanal zu den Einlaßöffnungen
der Zylinder nur zu bestimmten Takten des Arbeitskreislaufes der Brennkraftmaschine
zugelassen wird. Diese Verteilungsvorrichtung hat den Zweck, den unnötigen Eintritt
der Luft in das Gehäuse der Brennkraftmaschine zu verhindern, wenn die Kolben bei
Erreichung des Endes des Zusammenpreßhubes die Lufteinlaßöffnungen der Zylinder
aufdecken. Bei diesen Maschinen lassen sich
die gewünschten Auspuffwinkel,
wenn diese infolge Änderung der Eimaßregelung eine Verstellung erfahren haben, durch
eine Winkel-; verstellung der die Auspuffventile steuernden Nockenscheibe stets
wiederherstellen. D.ils Brennkraftmaschinen haben somit nicht vorerwähnten Nachteil
der mit Steuern arbeitenden Maschinen, der lediglich diesen letzteren eigen ist.
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Die Erfindung bezweckt nun die Beseitigung dieses Nachteiles der Zweitakt-Brennkraftmaschinen
mit sternförmiger Zylinderanordnung, Gleichstromspülung und Steuerring. Erfindungsgemäß
wird dieser Zweck dadurch erreicht, daß eine derartige Brennkraftmaschine mit einer
zwischen den Einlaßöffnungen der Zylinder und dem zentralen Zufuhrkanal angeordneten
Verteilervorrichtung kombiniert ist, welche zwei Teile aufweist, von denen der eine
mit der Kurbelwelle und der andere mit dem Sternzylinderblock verbunden ist, wobei.diese
beiden Teile beispielsweise von zwei parallelen Scheiben gebildet werden, die je
von geeigneten Öffnungen durchbohrt sind, welche den zentralen Zufuhrkanal nacheinander
mit den Einlaßöffnungen jedes Zylinders bei bestimmten Takten des Arbeitskreislaufes
der Brennkraftmaschine in Verbindung setzen. In der erfindungsgemäßen Kombination
hat die Verteilervorrichtung eine ganz andere Hauptaufgabe als bei den vorerwähnten
bekannten Brennkraftmaschinen zu erfüllen. Durch Winkelverstellung des einen ihrer
Teile gestattet nämlich diese Verteilervorrichtung eine Änderung der Regelung des
Einlasses, ohne die Auspuffwinkelzu beeinflussen. Ganz beiläufig verhindert die
Verteilervorrichtung auch den Luftzutritt in -das Gehäuse wie bei den bekannten
Brennkraftmaschinen mit getrennten, durch eine Nockenscheibe gesteuerten Ventilen.
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Auf der Zeichnung stellen dar.: Fig. i einen Längsschnitt entsprechend
der Kurbelwellenachse, Fig.2 einen Schnitt durch die Mittelebene der sternförmig
angeordneten Zylinder, Fig. 3 die Anordnung der Öffnungen an der mit dem Zylinderblock
verbundenen Steuerscheibe im Schnitt nach 3-3 der Fig. i, Fig. q. die an der Kurbelwelle
sitzende Steuerscheibe im Schnitt nach 4-q. der Fig. i.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Schweröl-Zweitaktmaschine
mit Brennstoffeinspritzung und Gleichstromspülung. Diese Maschine hat einen festen
Kranz i, in welchem eine ganz bestimmte Zahl (sechs im gewählten Beispiel) von Öffnungen
2 geeigneter Abmessungen und gleichbleibenden Winkelabstandes a vorgesehen und auf
welchem in gleicher Zahl und gleichem Winkelabstand a wie die Öffnungen 2# Einspritzdüsen
3 und gegebenenfalls Zündkerzen 4 angeordnet sind. Der Kranz i ist innen hohlkugelförmig
ausgeschliffen und ist mit einem ortsfesten Geliäuse 5 verbunden, das in seinem
mittleren Teil uf einer seiner Seiten mit einem die Verschieing der Welle in der
Achsrichtung nicht behränkenden Lager versehen ist, auf der >änderen Seite wiederum
ist er mit dem ortsfesten mittleren Einlaßkollektor oder Sammelbehälter 7 verbunden,
von dem die durch einen z. B. volumetrischen oder Kreiselverdichter 8 überverdichtete
Luft zugeIeitet wird.
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Durch das feste Gehäuse 5 führt die Kurbelwelle 9, die von demselben
mittels des Lagers 6 getragen wird und zwei Kurbelarme io und ii sowie einen Kurbelzapfen
12 aufweist. Auf diesen letzteren wirken die Lenker 13 und Kolben 14 ein. Die Kolben
14 (fünf im gewählten Beispiel) spielen in Zylindern 15, die zu einem einzigen Stern
16 vereinigt sind. Jeder Zylinder 15 hat an seinem oberen Ende einen Hals 17; in
welchem ein hohler Hahnkörper 18 gleitet, dessen Außenende entsprechend einer die
Hohlseite des Kranzes i ergänzenden Kugelflächenform zugeschliffen ist. Der Sternzylinderblock
16 ist mit der Kurbelwelle 9 verbunden einerseits durch ihre Verschiebung in der
Achsrichtung nicht beschränkende Lager i9 und 2o und anderseits durch ein Getriebe.
Dieses Getriebe besteht aus einem auf der Kurbelwelle 9 sitzenden Zahntrieb 21,
einem Umlaufrad 22 mit am festen Gehäuse 5 sitzenden Lagerzapfen 2,4 und einem vom
Sternzylinderblock 16 getragenen Kranz 23. Infolge dieser Verbindung laufen, wie
ohne weiteres zu sehen ist, der Sternzylinderblock 16 und die Kurbelwelle 9 in einander
entgegengesetzten Richtungen mit einem Übersetzungsverhältnis um, das vom Getriebe
21, 22 und 23 abhängt, wobei das Verhältnis dieses Getriebes wiederum durch den
Arbeitskreislauf der Maschine und die Zahl der Öffnungen 2 bestimmt ist.
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Der Sternzylinderblock 16 und die Kurbelwelle 9 stehen noch miteinander
in Berührung durch Vermittlung des am Zylinderblock 16 ansitzenden zentralen Stutzens
25, der bei 26 innerhalb des feststehenden Gehäuses 5 unter Zwischenschaltung von
Dichtungsringen 27 umläuft und bei 28 ein Lager ohne Beschränkung der axialen Verschiebung
für die Kurbelwelle 9 bildet, deren beide feste Stellen bei 6 und bei 28 liegen.
Der zentrale Stutzen 25 ist durch Trennwände 25a in ebenso viele Zellen unterteilt,
wie es Zylinder gibt, und jede dieser Zellen steht über Rohrstücke 30 mit
ringförmigen Kammern 31 in Verbindung, die jeden Zylinder 15 umgeben. Diese Kammern
31 stehen mit dem Innern der Zylinder 15 durch Schlitze 32 in Verbindung, die am
unteren Umfang des Zylinders in einer solchen Höhe angeordnet sind, daß sie vollständig
aufgedeckt sind, wenn sich der Kolben 14. am unteren Totpunkt seines
Hubes
(Fig. i) befindet. Der Einlaß der vom Verdichter 8 über den feststehenden Sammelbehälter
7 kommenden Überdruckluft erfolgt in den Stutzen 25 mittels zweier Steuerscheiben
33 und 34, von denen die eine Scheibe 33 an der Kurbelwelle g und die andere Scheibe
34 am Sternzylinderblock 16 ansitzt. Die Steuerscheibe 33 (Fig. 4) hat eine einzige
Öffnung 35, und die Steuerscheibe 34 (Fig. 3), hat für jede Zelle je eine Öffnung
36 (fünf im gewählten Beispiel). Bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle g in bezug
auf den Sternzylinderblock, d. h. bei jedem vollständigen Arbeitskreislauf des einen
der Zylinder, da es sich doch um eine Zweitaktmaschine handelt, wird also infolge
dieser= Anordnung die Öffnung 35 mit einer der Öffnungen 36 der Steuerscheibe 34
vollständig zur Deckung gelangen. Diese Ausbildung gestattet mithin, unabhängig
von den Auspuffwinkeln die Öffnungs- und Schließwinkel des Lufteinlasses unterhalb
der durch die Vorbeibewegung des Kolbens 14 . vor den Schlitzen 32 gesteuerten Punkte
der größten Öffnung und Absperrung zu ändern wie auch die Höhe des Kolbens 14 herabzusetzen,
-da der Kolbenmantel 40 nicht mehr die Schlitze 32 abzusperren braucht, wenn sich
der Kolben im oberen Totpunkt seines Hubes befindet.
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Im dargestellten Beispiel ist zu sehen, daß_ bei fünf Zylindern 15
die Zahl der Auspufföffnungen 2 sechs beträgt. Wenn nämlich allgemeinhin N die Zahl
der Zylinder ist, kann die kleinstmögliche Zahl der Auspufföffnungen nicht N betragen;
denn gäbe es ebenso viele Auspufföffnungen wie Zylinder, so könnte selbstverständlich
die Maschine unmöglich arbeiten. Die kleinstmögliche Zahl der Auspufföffnungen beträgt
also N + i. Der Winkelabstand a zwischen zwei Auspufföffnungen ist also
vollführt folglich die Kurbelwelle eine volle Umdrehung (2 z), so muß ein Zylinder
den Abstand zwischen zwei Auspufföffnungen (Zweitakt-Kreislauf) im entgegengesetzten
Sinne . durchlaufen, d. h.
Das Geschwindig= keitsverhältnis des Sternzylinderblockes in bezug auf die Kurbelwelle
beträgt also im absoluten Wert
wodurch es möglich ist, das Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes 21, 22 und
23 zu bestimmen.
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Würden die Zylinder in demselben Sinne wie die Kurbelwelle umlaufen,
so wäre die Zahl der Auspufföffnungen = N - i und das Übersetzungsverhältnis
Dieser Fall ist aber ohne Interesse, denn er führt zu weit höheren absoluten Drehgeschwindigkeiten
bei einer relativen Geschwindigkeit, die der des vorliegenden Falles gleich ist.
Die Arbeitsweise der Maschine ist die gleiche wie bei den bekannten Zweitakt-Dieselmaschinen
mit Gleichstromspülung.
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i. Takt: Der Kolben 14 befindet sich im unteren Totpunkt, der Hahnkörper
18 liegt der Auspufföffnung 2 gegenüber, die Öffnung 35 der Steuerscheibe 33 befindet
sich gegenüber einer Öffnung 36 der Steuerscheibe 34, die Überdruckluft strömt durch
die Schlitze 32 ein, spült den Zylinder 15 in der Richtung der Pfeile f durch; alsdann
geht der Kolben 14 wieder empor, sperrt die Schlitze 32 ab, während gleichzeitig
die beiden Steuerscheiben 33 und 34 allmählich den Lufteinlaß absperren, der Hahnkörper
18 steht alsdann nicht mehr einer Öffnung 2 gegenüber, die im Zylinder vorhandene
Luft wird verdichtet.
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2. Takt: Der Hahnkörper tritt einer Einspritzdüse oder Strahlpumpe
3 (mit oder ohne Zündkerze 4) gegenüber, der Kolben 14 erreicht den oberen Totpunkt,
der Einlaß der Überdruckluft ist durch die Steuerscheiben 33 und 34 vollständig
abgesperrt, der eingespritzte Brennstoff entzündet sich (mit oder ohne Funkenzündung),
es tritt die Verbrennung des Luft-Schweröl-Gemisches ein, der Kolben 14 geht alsdann
wieder nieder, alsdann deckt er allmählich die Schlitze 32 auf, -die Überdruckluft
strömt von neuem ein usw.
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*Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung keineswegs auf die
dargestellte und beschriebene Ausführung, die nur als Beispiel anzusehen ist. Insbesondere
kann jede beliebige Zweitakt-Brennkraft- (Diesel-, Halb-Dieselo. dgl.) oder Verpuffungsmaschine
in Frage kommen. Der Kranz i kann beweglich sein und in bezug auf die Zylinder eine
relative Bewegung ausführen, während die Zylinder selbst feststehen und eine relative
Bewegung in bezug auf die Kurbelwelle haben-oder in demselben Sinne ,wie die Kurbelwelle
umlaufenkönnen.