DE744421C

DE744421C - Zweitaktbrennkraftmaschine in U-Zylinderanordnung

Info

Publication number: DE744421C
Application number: DEA86002D
Authority: DE
Inventors: Oscar Arnold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1938-03-03
Filing date: 1938-03-03
Publication date: 1944-01-15

Description

Zweitaktbrennkraftmaschine in U-Zylinderanordnung Die Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmaschine in U-Zylindexanordnung, bei der die Angriffspunkte der Kolbenstangen an der Maschinenwelle versetzt sind, und verfolgt das Ziel, die von den beiden Kolben gebildete $r-ennkammer während der Brennzeit ihre Größe praktisch unverändert beibehalten zu lassen. Hierdurch wird erreicht, daß auch schwer verbrennbare Ladungen vollständig verbrennen, bevor die Expansion beginnt, so daß der darin enthaltene Brennstoff seine Energie voll zur Wirkung zu bringen vermag. Dies ist von Bedeutung für magere Gemische und schwer brennbare Brennstoffe, die bisher großenteils erst dann völlig verbrennen, wenn die Brennkammer bereits erheblich an Größe zugenommen hat.
Gemäß der Erfindung wird das angestrebte Ziel dadurch erreicht, daß der eine Kolben, wie üblich, mittels einer Schubstange auf die Maschinenwelle einwirkt; während zwischen dem andern Kolben und der Maschinenwelle ein Gestänge eingeschaltet ist, durch welches der von den beiden Kolben eingeschlossene Brennraum während der Brennzeit praktisch in gleichbleibender Größe gehalten wird. Das Gestänge besteht dabei vorteilhaft aus einem an der Kolbenschnbstanbge angelenkten Winkelhebel, der an einem Schwing heb:el um einen außerhalb des Kurbelzapfendrehkreises angeordneten Drehpunkt derart drehbar ist, daß die Mittellinien des Schwinghebels und des an die Kurbelwelle angelenkten Schenkels des Winkelhebels in einem Winkel von etwa q.5° zueinander stehen, wenn sich die beiden Kolben in ihren unteren Totlagen befinden, wobei die Angriffspunkte der beiden Kolbenstangen an der Maschinenwelle um etwa i 8o' gegeneinander versetzt sind. Zweckmäßig steuert dabei der unmittelbar auf die Maschinenwelle einwirkende Kolben den Einlaß, der mittelbar angreifende Kolben dagegen den Auslaß.
Es ist bei Brennkraftmaschinen in U-Zylinderanordnung bekannt, -die beiden Kolben mittels Schubstangen unmittelbar an Kurbeln der Maschinenwelle angreifen zu lassen, die um 5o bis 7o° gegeneinander versetzt sind, um die infolge dieser Kurbelversetzung in der Brennkammer vorhandene Luft, die sich zunächst. im einen Zylinder befindet, durch i den Verbindungskanal schnell in den andern Zylinder zu treiben, damit sie beim Vorbei- . strömen an der den Brennstoff einspritzenden Düse diesen zerstäubt, vergast und entzündet. Auf eine gleichbleibende Größe des Brenn= '-, raumes wird dabei kein Wert gelegt, und bei der erwähnten Kurbelanordnung wird eine solche auch nur auf eine kurze Zeit ganz unvollkommen erreicht; das mit der Erfindung angestrebte Ziel ist daher mit der b@ekannten Vorrichtung nicht erreichbar.
Die Zeichnung stellt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und zeigt eine zweizylindrige U-Brennkraftmaschine im Schnitt.
In den beiden auf dem Kurbelgehäuse G parallel nebeneinander angebrachten Zylindern c und c' spielen die Kolben a, und b; der Kolben a im Zylinder c' ist an der Kurbelwelle iv durch die Schubstange P am Kurbelzapfen t angelenkt, der Kolben b im Zylinder c durch die Schubstange nt am Zapfen v des Winkelhebels n, der mit seinem Zapfen r durch die Schwingep am ortsfesten Drehpunkt o geführt wird und mit seinem andern ; Arm an der Kurbelt' der Welle iv angreift.
In der gezeichneten Stellung nehmen beide Kolben a und b ihren unteren Totpunkt ein. Die beim vorangegangenen Arbeitsspiel verbrannten Gase sind durch den Auslaß entwichen. Die vorher beim Niedergang des Kolbens in der Kurbelkammer vorkompri- ; mierte Frischladung ist durch den überström- ; kanal in den Zylinder c eingeströmt und hat die noch verbliebenen Gasreste über den , Zylinder c', im Gleichstrom nachschiebend, durch den Auslaß getrieben und die Zylinder i gefüllt.
In der Zeichnung ist der Kurbelkreis des Zapfens t' in zwölf Abschnitte geteilt, die vom unteren Totpunkt an in der Umlauf- i richtung entgegen dem Uhrzeigersinne von I bis XII bezeichnet sind. Die ihnen entsprechenden Stellungen der oberen Kolbenfläche des Kolbens b sind mit gleichen Zahlen bezeichnet. Die jeweiligen Stellungen des andern Kurbelzapfens t' sind mit Ziffern i bis 12 bezeichnet. Endlich ist die vom Zapfen v durchlaufene Bahn it eingezeichnet und auf ihr die zu den Punkten i bis 12 des Kurbelkreises gehörigen Punkte angegeben und mit 1 bis 12 bezeichnet.
Wie sich daraus ergibt, wird der Kolben.a bei Drehring der Kurbelwelle ii, über die Punkte I bis III bzw. I bis III durch den Hebel it und die Schubstange na stark beschleunigt bis in seine obere Totlage bewegt. Er schließt hierbei den Auslaß in seiner Stellung i, während gleich darauf der KoI-gen b den überströmkanal abschließt. Hierbei wirken beide Kolben als Saugpumpe für die Füllung der Kurbelkammer mit frischem Gasluftgemisch, sobald der Kolben a mit seiner Unterkante den Einlaß freigelegt hat. Die starke Beschleunigung des Kolbens a hat dabei das Gas besonders kräftig in BewegUng gesetzt.
Während dann bei der weiteren Drehung der Kurbelwelle iv sich der Kolben b dem oberen Totpunkt nähert, bewegt sich der Kolben a bereits wieder abwärts, und zwar langsamer werdend. Der durch die beiden Kolben begrenzte Verbrennungsraum wird dabei langsam verschoben, behält aber während eines beträchtlichen Drehwinkels der Maschinenwellen, seine Größe praktisch unverändert bei; etwa von Punkt 3 bis Punkt 6 des Kurbelkreises. Auf diesem Teil der Kolbenbewegungen erfolgt die Verbrennung, indem die Ladung etwa in der Kolbenstellung :1 bzw. IV entzündet wird. Da der Kolben a hier günstiger auf die Kurbelwelle iv einwirkt als der Kolben b, erfolgt deren Drehung im Sinne des Pfeiles, ohne daß dabei Rückschläge auftreten können, wie klein auch die Drehzahl sein mag.
Hat dann auch der Kolben b seinen oberen Totpunkt überschritten, so wirken beide Kolben arbeitleistend auf die Kurbelwelle w ein. Bei der weiteren Bewegung schließt der Kolben a. etwa in der Stellung VI den Einlaß; etwa in Stellung X öffnet er den Auslaß, so daß die Abgase entweichen können, worauf dann der überströmkanal vom Kolben b für das nächste Spiel wieder geöffnet und frische Ladung aus der Kurbelkammer in die Brennkammer -eingeführt wird.
Die Kolbenbewegung läßt sich durch Verlegen der Angriffspunkte der beiden Kolben an der Kurbelwelle iv, also durch Verdrehen der Kurbeln t und t', beträchtlich verändern. Wird z. B. der Zapfen t' so gelegt, daß die untere Torlage im Punkt 5 eintritt, dann fallen die Punkte 3 und q auf der Kurve a im oberen Totpunkt zusammen, was bedeutet, daß der Kolben a erst nach dem Punkt ,4 den Rückweg antritt. Dies ist besonders für Motoren mit höherer Verdichtung geeignet. Wird der Winkelhebel weniger gestreckt ausgebildet, so wird die Kurve u in die Breite gezogen und die Abwärtsbewegung des Kolbens a verlangsamt. Verstellbarkeit des Zapfens o etwa durch eizentrische Ausbildung gestattet eine Veränderung der Steuerwirkung während des Betriebes.
Die Erfindung kann auch bei Stufenkolben angewendet werden, um Überladung herbeizuführen. Schon die Anwendung eines Stufenkolbens statt des Kolbens b allein ergibt genügende Überladung, sofern hierzu kehre besondere Ladepumpe angewendet werden soll.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Zweitaktbrennkraftmaschine in U-Zylinderanordnung, bei der die Angriffspunkte der Kolbenstangen an der Maschinenwelle versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kolben, wie üblich, mittels einer Schubstange auf die Maschinenwelle einwirkt, während zwischen dem andern Kolben und der Maschinenwelle ein Gestänge eingeschaltet ist, durch welches der von den beiden Kolben eingeschlossene Brennraum während der Brennzeit praktisch in gleichbleibender Größe gehalten wird.
2. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge aus einem an der Kolbenschubstange angelenkten Winkelhebel besteht, der an: einem Schwinghebel um einen außerhalb - des Kurbelzapfendrehkreises angeordneten Drehpunkt derart drehbar ist, daß die Mittellin.Len des Schwinghebels und des an die Kurbelwelle angelenkten Schenkels des Winkelhebels in einem Winkel von etwa 45° zueinander stehen, wenn sich die beiden Kolben in ihren unteren Totlagen befinden, wobei die Angriffspunkte der beiden Kolbenstangen an der Maschinenwelle um etwa i8o° gegeneinander versetzt sind.
3. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der unmittelbar auf die Maschinenwelle einwirkende Kolben den Einlaß steuert, der mittelbar angreifende Kolben dagegen den Auslaß. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht bezogen worden: deutsche Patentschrift .... Nr. 331 641; französische Patentschriften - 590675, 809 005; britische Patentschrift 282125; USA.-Piatentschrift ....... - 1 524845-