DE808304C

DE808304C - Zweitaktmotor

Info

Publication number: DE808304C
Application number: DEP8361D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Josef Finsterwalder
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-07-12

Description

Zweitaktmotor Die Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor mit einer durch drei teilbaren Zylinderzahl, bei dem je drei Zylinder in einen diesen gemeinsamen Auspufftopf auspuffen und bei dem die Kurbeln der Kurbelwelle dieser Zylinder um 12o° gegeneinander versetzt sind.
Es ist bekannt, die Leistung eines Zweitaktmotors durch Zurückschieben von Spülluft durch die Auspuffkanäle in den Zylinder zu steigern. Dazu wurden bisher besondere Mittel verwandt, die den Aufbau des Zweitaktmotors verwickelt gestalteten. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Steigerung der Leistung eines Zweitaktmotors durch Zurückschieben von Spülluft durch die Auspuffkanäle in den Zvlinder im wesentlichen mit den am Zweitaktmotor üblicherweise vorhandenen Teilen zu erreichen. Die Erfindung besteht darin, daß der Inhalt des Auspufftopfs eine Größe hat, die während des Vorauspuffs eines Zylinders einen möglichst hohen Staudruck der Auspuffgase gewährleistet, der jedoch durch eine entsprechende Bemessung der Ausströmöffnung so rasch abgebaut wird, da ß er die Spülung des Zylinders nicht nennenswert behindert.
In der Zeichnung ist an Hand von sechs Abbildungen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zweitaktmotors beispielsweise dargestellt.
Die Abb. i bis 3 zeigen rechtwinklig zur Längsachs..- des Zweitaktmotors verlaufende Schnitte durch die Mittelachsen der Zylinder; . die Abb. 4 zeigt ein Diagramm für die Steuerzeiten des Auspuffs; die Abb. 5 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch den Auspufftopf des Zweitaktmotors; die Abb. 6 zeigt ein Diagramm für den Druckverlauf im Auspufftopf während des Vorauspuffs eines Zylinders und während der Spülung eines anderen Zylinders und den Verlauf der Drücke in diesen Zylindern.
Der Motor hat drei Zylinder 1, 2 und 3, die in der Reihenfolge dieser Bezugszeichen in Richtung der Kurbelwelle nebeneinanderstehend angeordnet sind und die in einen gemeinsamen Auspufftopf 4 auspuffen. Die Kurbeln 5, 6 und 7 der Kurbelwelle 8 sind-um 120° gegeneinander versetzt. Die Drehrichtung der Kurbelwelle g ist durch Pfeile in den Abb. i bis 3 angedeutet. Die Kolben des Motors sind mit 9, io und i i und die Pleuelstangen mit 12, 13 und 14 bezeichnet. In der Wand der Zylinder befinden sich die Einlaßkanäle 15, 16 und 17 und die Auspuffkanäle 18, i9 und 20.
Der Auspufftopf 4 weist die Besonderheit auf, daß se-in Inhalt eine Größe hat; die während des Vorauspuffs eines der Zylinder einen möglichst hohen Staudruck der Auspuffgase gewährleistet. Versuche ergaben, daß der Inhalt des Auspufftopfs zweckmäßig den etwa drei- bis fünffachen Inhalt eines der Zylinder hat. Durch eine entsprechende Bemessung der Ausströmöffnung 21 des Auspufftopfs 4 wird der Staudruck jedoch so rasch abgebaut, daß er die Spülung des Zylinders nicht nennenswert behindert.
Es sei angenommen, daß der Kolben i i des Zylinders 3 bei seinem Abwärtsgang den Auspuffkanal 20 zu öffnen beginnt. Die im Zylinder 3 befindlichen hochgespannten Gase puffen dann in den Auspufftopf 4 hinein und stauen sich in demselben, so daß der Druck im Auspufftopf 4 ansteigt. In dem Augenblick, in dem der Kolben i i des Zylinders 3 den Auspuffkanal 20 zu öffnen beginnt, bewegt sich der Kolben 9 des Zylinders i aufwärts und befindet sich in einer Stellung, in welcher der Spülkanal 15 noch geöffnet, die Spülung jedoch ungefähr beendet ist. Der Spülkanal 16 und der Auspuffkanal i9 des Zylinders 2 sind in diesem Zeitpunkt geschlossen (s. die Abb. i bis -3). Der Staudruck im Auspufftopf 4 pflanzt sich nunmehr in den Auspuffkanal 18 des Zylinders i und in diesen hinein sowie durch die Ausströmöffnung 21 des Auspufftopfs 4 hindurch fort. Dadurch, daß sich der Staudruck durch den Auspuffkanal 18 in den Zylinder i hinein fortpflanzt, wird der Zylinder i aufgeladen. Die Rufladung dauert so lange, bis sich der Staudruck im Auspufftopf 4 abgebaut hat. Die Zeit, in der der Staudruck abgebaut ist, hängt vom Querschnitt der Ausströmöffnung 21 ab. Dieser muß so bemessen sein, daß sich der Staudruck so rasch abbaut, daß er die Spülung des Zylinders 3 im Augenblick des Öffnens des Spülkanals 17 durch den Kolben i i nicht nennenswert behindert.
Damit bei der Rufladung des Zylinders i keine Auspuffgase in den Zylinder i hineingedrückt werden, ist zwischen der Auspufföffnung jedes Zylinders und demi Auspufftopf ein Rohrstutzen 22, 23 bzw. 24 angeordnet, dessen Inhalt etwa 3o bis 40 vom Hundert des Inhalts eines der Zylinder entspricht. Während des Entstehens des Staudrucks im .Auspufftopf 4 befindet :ich von dr Spülung herrührend bereits Spülluft in den Rohrstutzen, so daß diese Spülluft durch d.en Staudruck in die Zylinder zurückgeschoben wird.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Auspuff etwa 75 bis 70° vor dem unteren Totpunkt öffnet bzw. nach d;m unteren Totpunkt schließt. Dies ist durch die Winkel a in Abb. 4 angedeutet. Durch die Versetzung der Kurbeln 5, 6 und 7 der Kurbelwelle 8 um 12o° gegeneinander ergibt sich dann ein Drehwinkel für die Aufladung, der durch den Winkel ß in Abb. 4 angedeutet ist. Für diese Steuerzeiten des Auspuffs ergibt sich der in Abb.6 einge-. zeichnete Druckverlauf im Auspufftopf während des Vorauspuffs eines Zylinders und während der Spülung eines anderen Zylinders und der Verlauf der Drücke in diesen Zylindern. Der Druckverlauf in den Zylindern ist durch die Kurve 25 und der Druckverlauf im Auspufftopf durch die Kurve 26 dargestellt. Die linke Seite vom unteren Totpunkt zeigt die Drücke für den Vorauspuff und die rechte Seite für die Aufladung.
In die ins Freie bzw. in die Auspuffleitung 27 führende Ausströmöffnung 21 im Auspufftopf 4 kann ein strömungsgünstiger, verstellbarer Drosselkörper o. dgl. eingebaut sein, mit dessen Hilfe der freie Durchtrittsquerschnitt der Ausströmöffnung 21 zwecks Anpassung desselben an die Drehzahl und die Belastung des Motors verändert w@rden kann. Solch ein strömungsgünstiger Drosselkörper ist im Auspufftopf 4 angeordnet und ist mit 28 bezeichnet. Der Drosselkörper 28 weist vorne und hinten in seiner Längsachse Stangen 29 und 3o auf, mit deren Hilfe er im Auspufftopf 4 längs verschieblich gelagert ist. Durch geeignete Hebel, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind, kann der Drosselkörper 28 verschoben werden, so daß sich der freie Querschnitt der Durchtrittsöffnung 21 verändert.
Die Stutzen 22, 23 und 24 münden so tangential' in den Auspufftopf 4 hinein, daß im Auspufftopf 4 eine schraubenförmige, möglichst verlustlose Strömung der Auspuffgase eintritt. Um die geordnete, schraubenförmige Strömung der Auspuffgase im Auspufftopf 4 zu unterstützen, ist der Drosselkörper 28 mit einem im Auspufftopf 4 liegenden zylindrischen Körper 31 verbunden, der im Auspufftopf 4 einen ringförmigen Raum 32 für die Auspuffgase frei läßt. Die Auspuffgase umfließen den zylindrischen Körper 31 schraubenförmig und strömen der Ausströmöffnung 21 zu.
Bei der Betrachtung war davon ausgegangen, daß der Vorauspuff des Zylinders 3 den Zylinder i auflädt. Danach lädt der Vorauspuff des Zylinders 2 den Zylinder 3 und danach der Vorauspuff des Zylinders i den Zylinder 2 auf. Alsdann beginnt das Spiel von vorne und wiederholt sich ununterbrochen.
Der dargestellte und beschriebene Motor ist ein solcher mit drei Zylindern. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Motoren mit drei Zylindern beschränkt, sondern ist bei allen Zweitaktmotoren anwendbar, die eine durch drei teilbare Zylinderzahl aufweisen.
Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß im wes-ntliclien mit den am Motor üblicherweise vorhandenen Teilen eine Aufladung und damit eine Leistungssteigerung erzielt wird. Zusätzlich ist lediglich der Drosselkörper 28 bzw. der mit ihm verbunden: zylindrische Körper 31. Diese stellen jedoch im Vergleich zu den bekannten Einrichtungen keinen großen Aufwand dar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Zweitaktmotor mit einer durch drei teilbaren Zylindjrzahl, bei dem je drei Zylinder in einen diesen gemeinsamen Auspufftopf auspuffen und bei dem die Kurbeln der Kurbelwelle dieser Zylinder um i2o° gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Auspufftopfs eine Größe hat, die während des Vorauspuffs eines Zylinders einen möglichst hohen Staudruck der Auspuffgase gewährleistet, der jedoch durch eine entsprechende Bemessung der Ausströmöffnung so rasch abgebaut wird, daß er die Spülung des Zylinders nicht nennenswert behindert.
2. Zweitaktmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Auspufftopf den etwa drei- bis fünffachen Inhalt eines Zylinders hat.
3. Zweitaktmotor nach deii Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auspufföffnung jedes Zylinders und dem Auspufftopf ein Rohrstutzen angeordnet ist, dessen Inhalt etwa 30 bis 40 von Hundert des Inhalts eines Zylinders entspricht.
4. Zweitaktmotor nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auspuff etwa 75 bis 70° vor dem unteren Totpunkt öffnet bzw. nach dem unteren Totpunkt schließt.
5. Zweitaktmotor nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die ins Freie bzw. in die Auspuffleitung führende Ausströmöffnung im Auspufftopf ein- strömungsgünstiger, verstellbarer Drosselkörper o. dgl. eingebaut ist, mit dessen Hilfe der freie Durchtrittsquerschnitt der Ausströmöffnung verändert werden kann.
6. Zweitaktmotor nach den Ansprüch.. n i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Auspufföffnungen der Zylinder und zwischen dem Auspufftopf angeordnete Rohrstutzen so tangential in den Auspufftopf einmünden, daß die Auspuffgase im Auspufftopf eine schraubenförmige der Ausströmöffnung zugerichtete Strömung annehmen. 7: Zweitaktmotor nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Auspufftopf ein zylindrischer Körper angeordnet ist, der einen Ringraum für die Auspuffgase freiläßt.