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Brennkraftmaschine An Brennkraftmaschinen, deren ineinander laufende
Kolben den Arbeitsraum beiderseitig abgrenzen, sind bisher nur solche bekannt, deren
von den Gasen dieses Raumes zur Welle gedrückter Kolben zum mindesten mit einem
gleich langen, zumeist aber-mit einem längeren Kurbelarm. mit.der Welle verbunden
ist als der andere Kolben, der denselben Gasdruck, jedoch in entgegengesetzter Richtung
aufnimmt. Derartige Maschinen vermögen nicht den Zeitabschnitt der Verbrennung ihrer
Ladung weit hinter die innere T'otpunktlage des zuerst bezeichneten Kolbens zu verschieben,
dem die Aufgabe zufällt, in der Brenn-und anschließenden Zeit unausgesetzt die Welle
durch seine Kurbel anzutreiben.
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Bei der vorliegenden Maschine ist der von den Gasen unablässig zur
Welle gedrückte Kolben mit einem kürzeren Kurbelarm verbunden als der andere Kolben,
der während der ersten Brennzeit der Drehung der Kurbel entgegenarbeitet.
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Eine derartige Umkehrung des Längenverhältnisses der beiden Kurbelhalbmesser
zueinander gestattet es, den Zeitpunkt der höchsten Verdichtung und damit auch der
gleichzeitigen oder noch späteren Zündung bis in den Bereich der steilen Kurbelwinkel
des ersteren Kolbens zu verzögern, der bei solchen Winkeln mit dem günstigsten mechanischen
Wirkungsgrad arbeitet. Sie erlaubt es aber auch, die beiden Kurbelarme in bereits
bekannter Art unter einem bestimmbaren Winkel so zueinander an der Welle zu versetzen,
daß der Kurbelwinkel des anderen Kolbenteils zur Zeit der Zündung flach und infolgedessen
die
Gegenarbeit dieses Kolbenteils die geringste ist.
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Die Überverdichtung-der Ladung vor ihrer Entzündung über das zu letzterer
benötigte Maß zieht keinen bemerkenswerten Arbeitsverlust nach sich; denn der -Mehraufwand
an Verdichtungsarbeit bis zur Zündung wird durch die Wiederausdehnung der Ladung
zurückgewonnen. Auch läßt sich für den Fall, daß die Zündung bei sinkendem Gasdruck
beim Anlassen der kalten Maschine versagen sollte, abgesehen von bekannten bezüglichen
Vorkehrungen, noch die Einrichtung treffen, daß durch Änderung des von den beiderseitigen
Kurbelarmen eingeschlossenen Winkels mittels einer von der Welle abgeleiteten Sonderdrehung
die Ladung vorübergehend erst zur festgehaltenen Zündzeit ihre höchste Verdichtung
erfährt.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Maschine nach der Erfindung beispielsweise
in zwei Arten der Ausführung, welche sich nur dadurch unterscheiden, daß einmal
der im Querschnitt außengelegene Kolbenteil u-(Abb. i bis q.), das andere Mal der
innere, v, (Abb. 5, 6) den einwärts gerichteten Gasdruck aufnimmt. Die beiden Ausführungsformen
werden je in zwei Arbeitsstellungen der Maschine dargestellt, nämlich in der Stellung
der Gasausstoßung im Zweitakt (Abb. i, 2, 5) und der Zündung (Abb. 3, d., 6). Abb.
i bis q. zeigen die Brennkraftmaschine sowohl im Längsschnitt wie auch im Grundriß,
Abb. Sund 6 nur im Längsschnitt.
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Die Brennkraftmaschine nach Abb. i bis d. besteht aus zwei zylindrischen,
in bekannter Art konzentrisch irneinandergeschobenen und einander führenden Kolben
v und it, welche in bekannter Bauweise z. B. mittels Schubstangenpaare
b und a an verschieden langen Kurbelarmen e und f (Abb. i und 3) angelenkt
sind. Letztere schließen auf jeder Wellenhälfte in bekannter Art einen Winkel über
einen rechten ein. Dabei ist der voreilende Kolbenteil u, welcher den im Arbeitsraum
x auftretenden Gasdruck in der Richtung von der Welle weg aufzunehmen hat, mit einem
längeren Kurbelarmpaar verbunden als der andere, durch das Schubsiangenpaar b mit
den Kurbelarmen e verbundene, nacheilende Kolbenteil v, den die Gase des Arbeitsraumes
x stets zur Welle drücken.
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Der Außenkolben it ist bei der Zweitaktmaschine in bekannter Art mit
Auslaßöffnungen lt. versehen, die vom Innenkolben v gesteuert werden
und durch welche die Gase im Wege des Zylinderteils q (Abb. i bis d.) entweichen.
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Die große Länge der Kurbelarme f (Abb. i und 3) bedingt auch eine
große Länge der zur Bildung des Arbeitsraumes x ineinandergeschobenen Kolbenteile
v und u. Dagegen läßt sich beispielsweise der Außenzylinder q kürzen, da
ja ein Zylinderkopf als Stoßboden gegen den Abgasdruck nicht mehr nötig ist. Außerdem
kann im Zuge der Längsachse ein Innenzylinder y (Abb. i bis .a.) eingesetzt sein,
der die Geradführung der Kolbenteile v und u
(Abb. i und 3) übernimmt
und der zur Gaszufuhr zum Arbeitsraum x mit Einlaßschlitzen i bekannter Art versehen
ist.
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Im Fall der Verwendung von je zwei Kurbeln für jeden Kolben
(Abb.2 und q.) ruht der Innenzylinder y (Abb. i) mit dem einen Ende auf einem der
Kurbelwellenlager auf. Diese Verbindung gestaltet den Gang der Kolben schwankungsfreier.und
ermöglicht die Durchströmung des Außenkolbens u (Abb. i bis 4.) mit Kühlflüssigkeit,
welche in ihn aus ortsfester Zuleitung unmittelbar eintritt und welche er sich selbst
pumpt.
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Bei entsprechend großem Durchmesser des Innenzylinders y verlaufen
die Schubstangen b (Abb. i und 3) geradlinig, und es entfallen die für, deren
Schnitt mit dem Außenkolben u gemäß Abb.3 an dessen Innenwand ausgesparten Schlitze.
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Der Außenzylinder q kann auch, wie es Abb.4 abweichend von Abb.2 darlegt,
seitlich abgeflacht «-erden, ohne daß dadurch eine Beeinträchtigung der Gasabfuhr
eintritt. Dies hat zur Folge, daß die äußeren Kurbeln mit ihren Schubstangen a (Abb.
.I) näher zu den innerenKurbeln der Schubstangen b angesetzt werden können.
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Die Abb. i stellt die Maschine nach der Erfindung in der Arbeitsstellung
dar, in welcher der von den Kalben u und v eingeschlossene Arbeitsraum
x seine größte Länge erreichte. Von den Kolben lief bisher der Kolben it rascher
einwärts als der andere Kolben v, und der Kolben it ist nahe an seine innere
Totpunktlage herangerückt, während die Kurbel e des Kolbens v durch
ihre äußere Totpunktlage hindurch schon zu einem Winkel von nahezu 2-Io° vorrückte.
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Von da ab nähern sich die beiden Kolben u und v ununterbrochen einander;
denn ersterer bewegt sich wegen seiner Nähe zur inneren Totpunktlage trotz der größeren
Länge seines in f endigenden Kurbelhalbmessers mit geringerer Geschwindigkeit als
der zweite, seinen Totpunktlagen ferne Kolben v. Nach Überschreitung der inneren
Totpunktlage jedoch läuft der Kolben it dem Kolben v bereits entgegen.
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Mit der gegenseitigen Annäherung der Kolben beginnt, sobald die Auslaßöffnungen
h und nachher die Einlässe i von den Steuerkanten der Kolben überfahren sind, die
Verdichtung der Ladung. Diese dauert noch an, wenn später der nacheilende Kolben
v seine
innere Totpunktlage, in .der er seine Geschwindigkeit vorübergehend
verliert, durchschritten hat, wierwohl beide Kolben v und u (Abb.3) fortab in gleicher
Richtung nach auswärts gehen. Ersterer Kolben v schließt nämlich den Arbeitsraum
kurbelseitig ab und bewegt sich zunächst langsamer als der andere voreilende Kolben
u.
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Weil nun letztgenannter Kolben u überdies über den längeren Kurbelhalbmesser
verfügt, tritt der Ausgleich zwischen den Geschwindigkeiten der beiden Kolben oder,
was dasselbe ist, die Höchstverdichtung der Ladung um so später ein, je länger dieser
voreilende Kurbelhalbmesser f im Vergleich zum nacheilenden eist.
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Bei der beispielsweisen Autsführung des Kurbelhalbmessers f nach Abb.
1 und 3 in der doppelten Länge des Halbmessers e und mit einem Voreilwinkel von
io41/2°` steht ersterer zur Zeit der Höchstverdichtung der Ladung auf nicht ganz
42 ata um 30°` von seiner äußeren Totpunktlage ab, gleichzeitig der Kurbelhalbmesser
des Kolbens v 451/2° hinter seiner inneren Totpunktlage. Der Kolben v dreht sich
während des Absinkens des Verdichtungsdruckes auf den Zünddruck von 32 ata
bis zu einem Winkel von 591/z° weiter, bei welchem auch die Zündung erfolgt, während
sich die Kurbel des anderen Kolbens u zu diesem Zeitpunkt nur mehr 16P vor ihrer
äußeren Totpunktlage befindet.
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Die überspannung des Verdichtungsdruckes über den Zünddruck erfordert
mithin im Fall des Beispiels keine bauliche Verstärkung der Maschine.
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In der Ausführung nach Abb. 5 und 6 tauschen die Kolben u und v ihre
Aufgaben, somit die Richtung des aus dem Arbeitsraum x empfangenen Druckes sowie
die Länge ihrer Kurbeln f und e. Die Gase treten durch den Außenzylinder
q und durch die an ihm gesteuerten Öffnungen t des Außenkolbens u (Abb. 5) in den
Arbeitsraum x ein und verlassen ihn durch die Öffnungen 1i des Innenkolbens
v, welche der andere Kolben ic .
steuert und welchen die festen Schlitze
i am Innenzylinder y entsprechen, durch den der Auspuff erfolgt.
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Diese Art der Ausführung weist den Kolben je nach deren Länge längere
oder kürzere Gleitbahnen zu und gestattet, die Kühlung des Innenkolbens v ebenfalls
unmittelbar aus ortsfester Zuleitung vorzunehmen.