-
Zweitaktmotor Es sind Zweitaktmotoren bekannt, bei welchen zur Geiniscliaufladung
die tuitere Seite des Arbeitskolbens zusammen zeit dem entsprechenden Teil des Kurbelgehäuses
als Lade- oder Spülpumpe ausgebildet ist oder eilte besondere Lade- und Spülpumpe
vorgesehen ist: (lies hat jedoch verschiedene Nachteile.
-
Wenn als Ladepurnlie die untere Kolbenseite in Verbindung mit dem
Kurbelgehäuse dient, so muß für den Verbrennungsprozeß eine Brennstoffschmierölmischung
verwendet werden; hierdurch tritt zusätzlicher Schniierölverhrauch auf, die Auspuffgase
sind nicht rauch- und geruchlos, und die Auslaßkanäle verschmutzen leicht.
-
Wird eine besondere Ladepumpe verwendet, so hat der Motor gegenüber
einem Viertaktmotor nur noch geringe Vorteile; außerdem werden die Verdichtungsverhältnisse
ungünstig. Wird der Kolben zur Steuerung des eintretenden Gasgemisches und zur Steuerung
des Austritts für die Verhrentiungsgase verwendet, so entstehen durch die einseitige
Wärmebelastung des Kolbens in diesem erhebliche Materialspannungen. Dies hat eine
Beschränkung der Größe des verwendbaren Kolbens zur Folge, da durch die auftretenden
Wärmespannungen Kolben von größerem Durchmesser gern reißen.
-
Auch bei Verwendung von besonderen Steuerorganen für den Auslaß wird
der Kolben zu heiß, weil dieser hei derselben Drehzahl des Motors doppelt soviel
Arbeitsprozessen standhalten muß als der Kolben eines entsprechenden Viertaktmotors.
Bei der bisher üblichen Kolbenkühlung genügt die bei einem Zweitaktmotor von einem
Arbeitshub bis zum nächsten zur Verfügung stehende Zeit nicht, um die Temperatur
eines größeren Kolbens in den
zulässigen Grenzen zu halten, und
bei zu heißen Kolben können Selbstzündungen und Kolbenrisse entstehen. Um dies zu
vermeiden, muß die Kolbengröße, die Höhe der Gemischaufladung und die Höhe des Verdichtungsgrades
beschränkt werden.
-
Die Ausspülung der Verbrennungsgase ist bei den bekannten Zweitaktmotoren
ungenügend. Durch die Beimischung von Schmieröl zum Betriebsstoff wird die Höhe
derVerdichtungebenfallsbeschränkt, weil der Flammpunkt von Schmieröl tiefer liegt
als der von Handelsbenzin. Aus diesen Gründen werden bei den bekannten Zweitaktmotoren
die mittleren Arbeitsdrücke von Viertaktmotoren nicht erreicht.
-
Außerdem arbeiten beim Langsamlauf alle Zweitaktmotoren der üblichen
Bauart unregelmäßig. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist beim erfindungsgemäßen
Zweitaktmotor mit unabhängig vom Arbeitskolben steuerbarem Gasauslaß der Arbeitskolben
gleichzeitig der Kolben der Ladepumpe, deren Hubraum während annähernd der ganzen
Kolbenbewegung gegen den Kurbelgehäuseraum abgeschlossen ist.
-
An Hand der Zeichnung soll der Erfindungsgegenstand beispielsweise
näher erläutert werden. Es zeigt Fig. i einen Zweitaktmotor im Vertikalschnitt im
Bereich der Betätigungsvorrichtung für das Auslaßventil, Fig.2 einen Vertikalschnitt
im Bereich des zu Fig.i um 9o° versetzten Steuerorgans für den Gemischeinlaß, Fig.3
eine Einzelheit aus Fig.2 im Vertikalschnitt und Fig.4 einen Horizontalschnitt durch
den Zylinder und in Ansicht das Steuerorgan gemäß Fig. 2. Beim gezeichneten Zweitaktmotor
bezeichnet i ein Kurbelgehäuse mit einem Aufsatz 2, der den Zylinder 3, mit oberem
Gasauslaß 4 aufweist. Ein diesen Auslaß steuerndes Tellerventil 5 ist über einen
Kipphebel 6, eine Steuerstange 7 und eine Nockenwelle 8 betätigbar. Die in einem
seitlich ausladenden Teil des Kurbelgehäuses i gelagerte Nockenwelle 8 steht derart
mit der Kurbewelle 9 in Antriebsverbindung, daß sie beim Betrieb des Motors im gleichen
Drehsinn, aber nur mit halber Drehzahl wie die Kurbelwelle 9 rotiert. Der untere
Teil des Zylinders 3 ist von einem konzentrischen, ringförmigen Ansaugkanal io umgeben.
Letzterer kann durch eine Radialbohrung 12 der als Steuerorgan für den Gemischeinlaß
ii dienenden Nockenwelle 8 mit einem am Kurbelgehäuse i befestigten Vergaser 13
verbunden werden. Der Innenraum des Zylinders 3 und der Ansaugkanal io sind durch
eine als Zylinderboden ausgebildete Stopfbüchse 14 vom Innenraum des Kurbelgehäuses
i getrennt. Im Bereich des oberen Teiles des Ansaugkanals io sind in derZylinderwandunggleichmäßig
über derenUmfang verteilte Üherströmöffnungen IS (Fig. i und 4) vorgesehen, während
im Bereich des unteren Teiles des Ansaugkanals io entsprechend angeordnete Hilfsöffnungen
16 (Fig. 2) in der Zylinderwandung angebracht sind. Der Ansaugkanal io ist oben
durch einen Querkanal 17 mit dem Innenraum des Zylinders 3 verbunden. Die Achse
des oberhalb der Überströmöffnungen 15 in den Zylinderraum mündenden Querkanals
17 ist schräg nach oben gegen eine Zündkerze 18 (Fig. 2) gerichtet, die am oberen
Teil des Zylinders 3, dem Kanal 17 gegenüberliegend, angeordnet ist. Am unteren
Ende der Kolbenstange i9, die axial verschiebbar in der Stopfbüchse 14 (Zylinderboden)
geführt ist, ist gemäß Fig. 3 ein im Vertikalschnitt T-förmiger Durchlaß 20 vorgesehen,
der im Bereich der oberen Totpunktlage des Kolbens 21 oben in den Zylinderraum und
unten auf der Unterseite des Kolbens 21 in den Kurbelgehäuseraum mündet.
-
Die Wirkungsweise des beschriebenen Zweitaktmotors ist im übrigen
folgende: , Angenommen der Kolben 21 bewege sich aus seiner unteren Totpunktlage
gemäß Fig. i nach oben, das Tellerventil 5 sei geschlossen und im Zylinderraum über
dem Kolben 21 befinde sich das zu verdichtende Gasgemisch. Im Verlaufe des Verdichtungshubes
werden vom Kolben 21 vorerst die Überströmöffnungen 15 und anschließend der Querkanal
17 geschlossen, wodurch die Verbindung zwischen dem Ansaugkanal io und dem Innenraum
des Arbeitszylinders 3 unterbrochen wird. Während der Kolben 21 die im entsprechenden
Raum des Arbeitszylinders 3 befindlichen Gase verdichtet, wird zufolge des auf der
Kolbenunterseite entstehenden Unterdrucks aus dem Vergaser 13 über die in Offenstellung
befindliche Radialbohrung 12 der Nockenwelle 8 frisches Gasgemisch in den Ansaugkanal
io und durch die Öffnungen 15, 16 in den Laderauan auf der unteren Kolbenseite
gesaugt. Durch die Stopfbüchse 14 (Zylinderboden) ist eine sichere Dichtung zwischen
dem genannten Laderaum und dem Innenraum des Kurbelgehäuses i gewährleistet; das
zuströmende frische Gasgemisch bewirkt zugleich Kühlung der unteren Kolbenseite.
Wenn der Kolben 21 in seine obere Totpunktlage kommt, so erfolgt die Zündung des
verdichteten Gasgemisches in der üblichen Weise mittels der Zündkerze 18. Durch
die alsdann infolge Verbrennung des Gasgemisches entstehende Drucksteigerung wird
der Kolben 21 nach unten getrieben. Ferner gelangt die Kolbenstange i9 im Bereich
der oberen Totpunktlage des Kolbens 21 vorübergehend in eine solche Stellung, daß
der Durchlaß 20 gemäß Fig. 3 den Innenraum des Kurbelgehäuses i kurzzeitig mit dem
Laderaum auf der unteren Kolbenseite verbindet. Zufolge des erwähnten Unterdrucks
in diesem Laderaum können in ihn Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseraum übertreten, die
zur Schmierung des ohne Seitendruck arbeitenden Kolbens 21 dienen. Die Menge des
eintretenden Schmieröls kann durch geeignete Wahl der Größe und Lage des Durchlasses
20 festgelegt werden. Beim anschließenden Arbeitshub des Kolbens 21 wird das Gasgemisch
auf der Kolbenunterseite und im Ansaugkanal io verdichtet, nachdem durch die Nockenwelle
8 die Radialbohrung 12 in die Schließstellung gemäß Fig.2 gedreht wurde. Anschließend
wird das Auslaßventil 5 geöffnet, und die Verbrennungsgase
können
durch den Auslaß 4 entweichen. Während des Arbeitshubes wird durch den Kolben 21
zu gegebener Zeit der Querkanal 17 freigegeben, worauf ein Teil des im Ansaugkanal
io unter Druck stehenden Gasgemisches gemäß Fig.2 in Richtung gegen die Zündkerze
i8 strömt und diese bestreicht, so daß eine intensive Spülung und damit Reinigung
der Zündkerze 18 erzielt wird; gelangt der Kolben 21 in den Bereich seiner unteren
Totpunktlage, so gibt er die überströmöffnungen 15 frei. Das annähernd vollständig
komprimierte Gasgemisch kann nun aus dem Ansaugkanal io durch die Überströmöffnungen
15 gleichmäßig in den Arbeitsraum des Zylinders 3 strömen; das in den Zylinder 3
einströmende Gasgemisch kühlt gleichzeitig die heiße Kolbenoberfläche. Ist der Arbeitsraum
genügend gespült. wird das Auslaßventil 5 mittels einer Feder 22 bei entsprechender
Stellung der Nockenwelle 8 geschlossen. Die Hilfsöffnungen 16 gestatten ein vollständiges
Entweichen des Gasgemisches aus dem Laderaum unterhalb des Kolbens 21. Nach der
Umkehr der Kolbenbewegung in der unteren Totpunktlage werden vorerst wieder die
Überströcnöffnungen 1 5 und anschließend der Querkanal 17 vom Kolben 21 geschlossen,
worauf das Arbeitsspiel von neuem beginnt usw.
-
Die Kühlung des beschriebenen Motors kann entweder mittels einer Kühlflüssigkeit
oder durchLuft mittels vorgesehener Kühlrippen erfolgen. Da sich schon mittels des
frischen Gasgemisches eine gute und gleichmäßige Kühlung des Arbeitskolbens erreichen
läßt, ist ein zufriedenstellendes Arbeiten auch hei Anordnung größerer Kolben möglich.
Mittels des Quer- bzw. Verbindungskanals 17 ist bei jedem Arbeitstakt eine wirksame
Spülung der Zündkerze mit frischem Gasgemisch möglich, so daß der Motor bei allen
Drehzahlen und Belastungen zuverlässig arbeitet. Da zum Betrieb des Motors Leichtöl
ohne Zusatz von Schmieröl verwendbar ist, kann Schmieröl eingespart und ein rauchfreier
Auspuff erreicht werden. Durch den Wegfall des Schmierölzusatzes zum Brennstoff
ergibt sich ferner eine größereLeistung und ein geringererBrennstoffverbrauch pro
PS als bei den üblichen Zweitaktmotoren, da das Gemisch höher aufgeladen und höher
verdichtet werden kann.
-
Diese Vorteile lassen sich auch gegenüber einem Zweitaktmotor mitgetrennterLadepumpe
erreichen, weil der Leistungsverlust beim Antrieb der Ladepumpe fortfällt und Nveil
sich bei getrennt angetriebener Ladepumpe die günstigen Verdichtungs-, Überström-
und Kühlverhältnisse nicht erzielen lassen. Ferner ergibt die beschriebene Anordnung
niedere Schmieröltemperaturen, da das Schmieröl nicht zur Kolbenkühlung herangezogen
wird und auch nicht finit Wänden in Berührung kommt, die von den Auspuffgasen bestrichen
und dadurch geheizt werden. Auch dies begünstigt das zuverlässige Arbeiten des Motors
und hat geringen Ölverbrauch zur Folge.
-
Durch die beschriebene Entnahme von Ölnebeln aus dem Kurbelgehäuseraum
bildet sich dort ein geringer Unterdruck. Dies verhindert einen unerwünschten Austritt
von Schmieröl aus dem Kurbelgehäuse, so daß dieses äußerlich sauber bleibt.
-
Motoren der beschriebenen Art können durch Anordnung einer Vorkammer
und einer Rohöleinspritzpumpe auch nach dem Dieselverfahren betrieben werden.