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Vorrichtung zur Steuerung des Einlasses der Kurbelkastenspülpumpe
von Zweitaktmotoren Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zu einer Verbesserung
der üblichen, durch die Unterkante des Kolbens erfolgenden Steuerung des Einlasses
der Kurbelkastenspülpumpen von Zweitaktmotoren, bestehend aus einer an der Pleuelstange
angebrachten, normalerweise der Zylinderbohrung entsprechend gewölbten Platte o.
dgl. zur Abdeckung des Einlasses, welche durch das Ausschwingen der Pleuelstange
bei dem die Verdichtung im Kurbelgehäuse bewirkenden Abwärtsgang des Kolbens sich
der einen Zylinderseite mit der an dieser Stelle angeordneten Spülpumpeneinlaßöffnung
nähert und den Einlaß dabei weitgehend schon abdeckt, bevor dessen völlige Schließung
in üblicher Weise durch den Kolben erfolgt, während die Öffnung des Einlasses beim
Ansaugen der Spülpumpe in bekannter Weise allein durch den Kolben gesteuert wird..
Die dadurch ermöglichte sehr frühzeitige Öffnung des Einlasses gewährleistet eine
gute Füllung der Spülpumpe.
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Es ist bekannt, bei Kurbelkastenspülpumpen zur Verbesserung der Füllung,
welche bei der einfachen, nur durch den Kolben erfolgenden Steuerung des Einlasses
sehr mangelhaft ist, besondere, in das Kurbelgehäuse eingebaute Steuerorgane vorzusehen,
wie z. B. Drehschieber o. dgl., mit Hilfe deren sich Öffnung und Schließung des
Einlasses in der für eine gute Füllung der Spülpumpe günstigsten Weise einstellen
lassen.
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Die bekannten Ausführungen solcher Einlaßsteuerungen machen aber den
Aufbau des Kurbelgehäuses komplizierter, verteuern dadurch die Herstellung der Motoren
und erhöhen die Anzahl der einer Abnutzung unterworfenen Teile. Für kleine und kleinste
Zweitaktmotoren, deren Konstruktion meist auf äußerste Einfachheit und billigste
Her-
Stellung . ausgerichtet ist, odeF für gewisse, für raunen Betrieb
bestimmte Glühkopfmotoren sind deshalb diese bekannten Steuerungen nicht geeignet.
Besonders aber Zweitaktmotoren mit mehreren Zylindern und einem in mehrere Kammern
unterteilten Kurbelgehäuse würden durch den für jede einzelne Kammer des Gehäuses
erforderlichen eigenen Drehschieber o. dgl. in einem kaum tragbaren Ausmaß verteuert.
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Dieser Mangel.an einer äußerst einfachen, auch für Kleinmotoren und
Mehrzylindermotoren in gleicher Weise geeigneten Steuerung wird durch die vorliegende
Erfindung beseitigt. Das Prinzip der neuen Steuerung und einige beispielsweise Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes veranschaulichen die Abb. i bis '16 der Zeichnung.
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. Das Wesentliche des Erfindungsgedankens, das aus Abb. i klar zu
ersehen ist, bildet die der Abdeckung des Spülpumpeneinlasses dienende Abdeckplatte
i, nachstehend auch kurz als Platte bezeichnet, welche mit der Pleuelstange 2 verbunden
oder mit derselben aus einem Stück gefertigt ist. Beim Abwärtsgehen des Kolbens
3, wobei die Pleuelstange nach der Seite des in der Pleuelschwingebene liegenden
Einlaßkanals 4 ausschwingt, nähert sich die Abdeckplatte der Mündung des Einlasses
und der Zylinderwandung an der Einlaßöffnung bis auf einen praktisch kleinstmöglichen
Abstand, ohne aber den Zylinder normalerweise unter Druck zu berühren, und schließt
gleichzeitig mit möglichst geringem Spiel an die Unterkante des Kolbens an, wodurch
sie den Kolbenschaft auf der Seite der Einlaßöffnung gewissermaßen nach unten verlängert
und die Einlaßöffnung dadurch schon abdeckt, ehe die Unterkante des Kolbens selbst
wirksam wird. Beim Aufwärtsgehen des Kolbens wird die in üblicher Weise allein durch
den Kolben erfolgende und durch eine besonders tiefe Anordnung des Einlaßkanals
sehr frühzeitig stattfindende öffnung des Einlasses durch die in der Stellung 5
befindliche Abdeckplatte nicht beeinflußt.
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Die auf diese Weise bewirkte Abdeckung der Einlaßöffnung durch die
Platte i kann selbstverständlich nur bei dem größten Pleuelausschlag nach 9o° Kurbeldrehung
vom oberen Totpunkt, diese Stellung zeigt Abb. i, vollkommen sein, während die Platte
vor und nach Eintreten dieser Pleuelstellung die Einlaßöffnung wegen des mehr oder
weniger großen Abstandes der Platte von der Zylinderwand nur dementsprechend unvollständig
abschließt. Die praktischen Auswirkungen dieser zeitweilig mangelhaften Abdeckung
des Einlasses sind aber, wie die folgenden Ausführungen noch zeigen werden, sehr
gering und ändern nichts an dem Tatbestand, daß durch die vorgeschlagene Steuerungsmethode
mit zweifellos allereinfachsten, billig herstellbaren und keiner Reibung und Abnutzung
unterworfenen Mitteln eine unsymmetrische Steuerung des Einlasses erreicht wird,
welche in bezug auf die Verbesserung der Füllung der Spülpumpe den bekannten, komplizierten
Steuerungen wenig nachsteht.
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Eine genauere 'Darstellung der kinematischen Vorgänge bei der Einlaßsteuerung
nach der Erfindung gibt Abb. 2. Die schematisch gezeichnete Abdeckplatte 6 an der
Pleuelstange 7 ist hier in verschiedenen Stellungen, wie sie sich beim Abwärtsgang
des Kolbens nach 15, 30, 45, 6o, 75, 90, 105
und 12o° Kurbeldrehung vom oberen
Totpunkt ergeben, angedeutet und die Wirkung der Abdeckplatte daraus deutlich zu
ersehen. Der Einlaßkanal8 ist hier beispielsweise so tief angeordnet, daß die Öffnung
des Einlasses durch die Unterkante des Kolbens bei 12o° Kurbelwinkel vor dem oberen
Tötpunkt beginnt und der Einlaß bei der hier gewählten Höhe der Einlaßöffnung dann
bei go° vor dem oberen Totpunkt völlig vom Kolben freigegeben ist. Demgegenüber
verläuft die Schließung des Einlasses durch das Eingreifen der Abdeckplatte aber
folgendermaßen: Bis zu einem Kurbelwinkel von 45° vom oberen Totpunkt hat die Platte
noch einen solchen Abstand von der Einlaßöffnung, daß ein Nachströmen der Ladung,
wie es infolge der Trägheit der Gassäule im Einlaßkanal auch nach Beginn der Abwärtsbewegung
des Kolbens besonders bei hohen Drehzahlen noch stattfindet, durch die Platte nicht
behindert wird. Nach 6o° Kurbeldrehung ist die Platte durch das Ausschwingen der
Pleuelstange aber bereits so weit an die Einlaßöffnung herangeführt, daß ein Zurückströmen
der Ladung bei langsam laufendem Motor stark eingeschränkt ist. Im weiteren Verlauf
der Abwärtsbewegung des Kolbens wird die Abdeckung des Einlasses durch die Platte
immer vollständiger, bis nach 9o° Kurbeldrehung die Platte mit einem so klein als
möglich gehaltenen Spiel um die Einlaßöffnung herum an der Zylinderwandung anliegt
und gleichzeitig auch an die Kolbenunterkante mit möglichst kleinem Zwischenraum
anschließt. Der weiter abwärts gehende Kolben schiebt sich nun selbst in üblicher
Weise wieder über die Einlaßöffnung, so daß der gleichzeitig wieder größer werdende
Abstand der Platte von der Einlaßöffnung sich nicht mehr in nennenswertem Maße schädlich
auswirken kann, weil beispielsweise nach 105' Kurbeldrehung der Einlaß dann schon
halb, nach 120' bereits wieder völlig vom Kolben abgedeckt ist.
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Der jeweilige Abstand der Platte ist auf der Zeichnung natürlich nur
ungenau darstellbar. Bei einem kleinen Nilotor mit beispielsweise 5o mm Hub und
Bohrung und einer den Verhältnissen auf der Zeichnung entsprechenden Pleuellänge
ist der Abstand der Platte von der Zvlinderwandung bei 75° Kurbelwinkel und bei
1o50 um nur 0,3 mm größer als bei der größten Pleuelausladung. Nimmt man
also den kleinsten Abstand bei 9o0 Kurbelwinkel mit o,i mm an, so beträgt der größte
Abstand der Platte in dem besonders wichtigen Bereich von 75 bis 1o5° etwa 0,4 mm.
Unter Berücksichtigung der zu diesem Zeitpunkt noch ganz geringen Verdichtung und
der abdichtenden Wirkung des Ölfilms, die Platte wird bei Gemischschmierung durch
den einströmenden Benzin-Ö1-Nel>el gut benetzt, ergibt sich eine für den kurzen
Zeitraum genügende Abdeckung des Einlasses.
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Die Wirkung der Einlaßsteuerung veranschaulicht
deutlich
das in Abb. 3 dargestellte Diagramm, in (lern der offene Einlaßquerschnitt beim
Saugen 9
und Verdichten io der Spülpumpe als schraffierte Fläche eingetragen
ist, wobei bei dem durch die Platte abgeschirmten Einlaß der jeweilige zwischen
Platte und Einlaßmiindungskante bestehende Spalt als Einlaßquerschnitt gerechnet
ist. Die Linie i i, welche die völlige Schließung des Einlasses durch den Kolben
angibt, läßt den durch die Abdeckplatte erzielten Gewinn der früheren Einlaßschließung
Klar zutage treten. Ebenso unterstreicht die Linie 12, die der üblichen symmetrischen
Öffnung und Schließung des Einlasses bei einem Motor mit einfacher Einlaßsteuerung
durch den Kolben entspricht, den erheblichen Vorteil der bei der neuen Steuerung
Tiber doppelt so langen Einlaßzeit bei nur geringer Verzögerung der Schließung.
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Der im Beispiel gewählte Zeitpunkt für das EinlaP)öffneri ist deshalb
günstig, weil sich der Kolben beim Alnwärtsgang gerade wieder so rechtzeitig Tiber
den Einlaß schiebt, daß ein schädliches Zurückströmen der Ladung in den Einlaßkanal
infolge des sich wieder vergrößernden Abstandes der Platte von der Einlaßmündung,
der im Diagramm bei 13 nur unbedeutsam in Erscheinung tritt, vermieden wird. Dieser
im vorliegenden Fall geringfügige Verlust wird bei einer noch früheren Öffnung des
Einlasses natürlich größer und verschwindet anderefseits bei einem späteren Einlaßöffnen
ganz, ohne daß durch eine solche Änderung des Zeitpunkts der Einlaßöffnung aber
der übrige Vorgang der Abdeckung des Einlasses vom oberen Totpunkt bis zti yo° Kurbeldrehung
bzw. bis zum Wirksamwerden der Kolbenunterkante eitle Veränderung crf:ilirt. Bei
der @N'ahl des geeignetsten Zeitpunkts für (las Einlaßöffnen ist entscheidend, welche
der im fc,fgenden noch 4eschriebenen Ausführungsformen der Erfindung gewählt wird
und in welchem 1)relizahlbereich des Motors beste Leistung angestrebt wird.
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Für die Erzielung einer sehr wirksamen Abdeckung des Einlasses ist
es von ausschlaggebender Bedeutung, daß die Abstände der Platte von der Zylinderwandung
in dem für die Abdeckung im allgemeinen bedeutsamen Bereich von 6o bis 12o° Kurbeldrehung
vom oberen Totpunkt möglichst unbedeutend sind. Bei Betrachtung der Wirkungsweise
der vorgeschlagenen Steuerung ergibt sich, claß diese Abstände der Platte um so
minimaler sind, je kleiner bei im übrigen gleichen Verhältnissen der Kurbelradius
und damit die Ausladung der Pleuelstange und je geringer der in Abb. 4 eingetragene
Allstand 14 der Platte vom Pleuelkopf im Verhältnis zur Gesamtlänge der Pleuelstange
ist.
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Eine Verlängerung der Pleuelstange oder des Kurbelarmes zur Verkleinerung
der Plattenabstände 1Kotnint praktisch nicht in Betracht, aber es besteht die Möglichkeit,
den Abstand der Platte vom Pleuelkopf zu verkleinern. Dies kann einmal dadurch erfolgen,
daß der Kolbenbolzen im Kolben besonders tief angeordnet wird, oder auch durch eine
einseitige Verminderung der Kolbenlänge, z. B. durch einen schräg abgeschnittenen
Kolbenschalt 15, wie dies Abb. 4 zeigt. Der Auslaßschlitz im Zylinder muß in einem
solchen Fall selbstverständlich wegen der Abdeckung durch das unverkürzte Schaftende
an der der Spülpumpeneinlaßöffnung gegenüberliegenden Zylinderseite angeordnet sein.
Eine solche einseitige Verkürzung des Kolbens kann in der Regel in Kauf genommen
werden, weil bei Zweitaktmotoren der Kolben wegen der Auslaßschlitzüberdeckung ohnehin
meist länger sein muß, als es für die Aufnahme des Seitendrucks und die gute Führung
des Kolbens im Zylinder erforderlich ist, und weil beim Ausdehnungshub und den hierbei
auftretenden höchsten Arbeitsdrücken der Kolben mit der anderen, unverkürzten Kolbenseite
am Zylinder zum Anliegen kommt.
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Eine andere Ausführung des Kolbens mit einem an der Stelle des Anschlusses
der Abdeckplatte verkürzten Schaft zeigt Abb. 5. Hier weist der Kolben einen Ausschnitt
16 auf, in den sich die Platte mit ihrem oberen Teil beim Ausschwingen der Pleuelstange
mit geringem Spiel einfügt. Ein derart ausgeschnittener Kolben hat den Vorteil,
daß der obere Teil der Platte, wenn dieselbe sich in geringen Entfernungen von der
Zylinderwand befindet, durch die Schnittflächen des Kolbenausschnittes seitlich
abgeschirmt ist, wie die Zeichnung dies erkennen läßt. Bei einem Zurückdrücken der
Ladung in den Einlaßkanal kann dadurch das Zuströmen derselben zu der Einlaßöffnung
im wesentlichen nur von unten, also unter erschwerenden Umständen erfolgen.
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Die gegenüber der in Abb. 2 dargestellten Ausführung mit normalem
Kolben bei der Benutzung eines ausgeschnittenen Kolbens wesentlich wirksamere Abdeckung
der Einlaßöffnung veranschaulicht die Abb. 6. Durch den Ausschnitt 17 im Kolben
kann hier die Abdeckplatte i8 äußerst nahe an den Pleuelkopf herangerückt werden,
und demzufolge sind auch die Ausschläge der so nahe am Drehpunkt der als Hebel zu
betrachtenden Pleuelstange angebrachten Platte klein, und die Abstände der Platte,
besonders die des oberen Plattenteiles, von der Zylinderwandung verändern sich in
dem für die Abdeckung wichtigen Bereich der Pleuelstellungen nur wenig. Schon nach
45° Kurbeldrehung vom oberen Totpunkt hat die obere Kante der Platte, wie die Abbildung
zeigt, nur noch geringen Abstand von der Zylinderwandung, so daß der Einlaßquerschnitt
bereits auf rund die Hälfte verringert ist, und nach 6o° ist die Einlaßöffnung schon
sehr weitgehend abgedeckt, wenn man die seitliche Abschirmung der Platte durch den
Kolbenausschnitt berücksichtigt. Der jeweilige Abstand der Platte von der Zylinderwandung
beträgt hier bei einem Motor mit 5o mm Hub und Bohrung, zum Vergleich mit den zu
Abb. 2 gemachten Angaben, bei 75° Kurbelwinkel vom oberen Totpunkt 0,25 mm,
bei 9o° o,i mm, bei 1o5° wieder 0,25 mm tind weiter bei 12o° dann
0,3 mm und bei 135° erst ungefähr 0,5 mm. Nachdem sich der obere Teil
der Platte nach Erreichung des größten Pleuelausschlages zunächst nur in unbedeutendem
-Maße von der Zylinderwand entfernt, wie die Angaben
über die Plattenabstände
und die gezeichneten Plattenstellungen bei 105, 120 und i35° Kurbelwinkel zeigen,
und auch gerade dieser obere Plattenteil durch den Kolbenausschnitt oben und seitlich
abgeschirmt ist, kann in einem solchen Fall der Einlaßkanal i9 noch tiefer, als
in Abb. 2 angeordnet, und der Beginn der Öffnung des Einlasses durch die Kolbenkante,
wobei hier natürlich die obere Kante des Kolbenausschnittes gilt, z. B. auf 135°
vor dem oberen Totpunkt verlegt werden.
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Zu beachten ist aber bei einer in der beschriebenen Weise sehr nahe
am Pleuelkopf angebrachten Platte, dies gilt auch für Kolben mit schräg abgeschnittenem
Schaft, daß sich der Abstand der oberen Kante der Platte von der Kolbenunterkante
bzw. von dem oberen Rand des Kolbenausschnittes im Gegensatz zu dem Abstand der
Plattenstirnfläche von der Zylinderwandung nach 9o° Kurbeldrehung verhältnismäßig
rascher vergrößert, so daß sich dieser Abstand nach 12o° Kurbeldrehung bereits schädlich
auswirken kann. Es ist in solchen Fällen deshalb zweckmäßig, die Platte oben mit
einem zurückgesetzten und an der Innenseite des Kolbenschaftes anliegenden und abschließenden
Rand zu erhöhen.
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Durch die frühe, 135° vor dem oberen Totpunkt erfolgende Öffnung des
Einlasses in Verbindung mit der wirksamen Abdeckung ergibt sich für diese Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes eine sehr günstige unsymmetrische Steuerung des Einlasses,
wie sie das Diagramm nach Abb. 7 veranschaulicht. Das Diagramm läßt auch erkennen,
daß die Verluste; welche durch den nach der größten Pleuelausladung sich wieder
vergrößernden Abstand 2o der Platte entstehen, unbedeutend sind.
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Wie aus der Abb. 6 weiterhin zu ersehen ist, hat die Platte wegen
der bereits begründeten kleinen Ausschläge auch beim Aufwärtsgang des Kolbens einen
verhältnismäßig geringen Abstand von der Einlaßöffnung, wie die gestrichelt eingezeichneten
Plattenstellungen bei 9o und 6o° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt zeigen: Eine
Beeinträchtigung des Einströmens der Ladung ist dadurch aber kaum bedingt, weil
der Gasstrom, neben dem durch die Wölbung der Platte begünstigten Ausweichen nach
beiden Seiten, beim Beginn der Einströmung durch die obere Plattenkante ohne Stauung
eine #I'eilung und Ablenkung nach oben und unten, später dann, bei der im Zylinder
weiter nach oben gerückten Platte, ausschließlich nach unten erfährt. Es besteht
hierbei unter Umständen vielmehr die Möglichkeit, den zu Beginn des Einströmens
nach oben abgelenkten Teil der Ladung zu einer Kühlung des Kolbens bei gleichzeitiger
Vorwärmung der Ladung heranzuziehen.
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Bei einer besonderen Förderung einer solchen Kolbenkühlung kann, wie
Abb. 8 zeigt, eine von der oberen Plattenkante in einem geeigneten Bogen zum Pleuelkopf
verlaufende Ablenkfläche 21 vorgesehen sein, welche zur Führung des Gasstromes auch
noch mit seitlichen Abschirmungen ausgestattet sein kann. Der abgelenkte Teil der
Ladung strömt dadurch, ohne daß bei einfacher Ausführung Veränderungen am Kolben
notwendig sind, im Kolbeninnern auf der einen Seite,. der Kolbenbolzenaugen und
des Pleuelkopfes in der Richtung der eingezeichneten Pfeile hoch und nach Umlenkung
an der Innenseite des Kolbenbodens auf der anderen Seite wieder aus dem Kolben heraus.
Bei einer besonderen Anpassung des Kolbens an diesen Zweck ist natürlich darauf
zu achten, daß die Innenform des Kolbens die Strömung möglichst wenig behindert,
und die Kühlung läßt sich durch in der Strömungsrichtung verlaufende Kühlrippen,
besonders am Kolbenboden, wo sie auch gleichzeitig der Verstärkung dienen können,
erhöhen.
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Der dem Kolben auf eine solche Weise zugeführte Teil der Ladung wird
selbstverständlich nur klein sein, da eine teilweise Ablenkung der Ladung nach oben,
wie aus den gestrichelten Plattenstellungen in Abb. 6 hervorgeht, nur in dem Zeitraum
einer Kurbeldrehung um 30 bis 40° mÖglich ist, und dies außerdem am Anfang
des Einströmens, wenn die Geschwindigkeit des Gasstromes im Einlaßkanal noch gering
ist. Bei der Wahl der geeigneten Mittel, z. B. durch eine hohe Einlaßöffnung zur
Verlängerung der Zeitdauer der Ablenkung nach oben, kann aber doch damit gerechnet
werden, daß wenigstens das Kolbeninnere bei jedem Arbeitsspiel mit einer frischen
Gasmenge gefüllt wird, welche bis zum nächsten Austausch, also während rund einer
Kurbeldrehung, reichlich Wärine aufnehmen kann. Obwohl eine Erwärmung der Ladung
vor Schließung des Einlasses normalerweise eine Verringerung des angesaugten Gasgewichts
zur Folge hat, kann die angeführte Kolbenkühlung doch in vielen Fällen von Vorteil
sein, so z. B. bei Ottomotoren, bei denen die Vorwärmung des Gemisches eine bessere
Vergasung des Kraftstoffes, gleichmäßigere Verbrennung und dadurch eine Kraftstoffeinsparung
durch Verwendung eines mageren Gemisches mit sich bringen kann, oder bei solchen
Motoren, bei denen eine angestrebte Erhöhung der Verdichtung oder der Motorendrelizahl
eine untragbare thermische Belastung des Kolbens bedeuten würde.
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Abb. 9 zeigt eine in besonderen Fällen anwendbare Einrichtung zu einer
seitlichen Abschirmung der Abdeckplatte, wie sie bei dem ausgeschnittenen Kolben
bereits als vorteilhaft angeführt wurde. Die seitliche Abschirmung wird bei dieser
Ausführung durch eine parallel zur Zylinderachse über die Einlaßöffnung hinweg verlaufende
nutenartige Bahn 22 im Zylinder 23 erreicht, in der die Platte 24, die hier eine
ebene Stirnfläche besitzen kann, entlanggeführt wird, wobei dieselbe im Bereich
der kleinen Abstände von der Einlaßöffnung seitlich abgeschirmt ist.
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Eine adere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zum Zweck einer vollständigen
Abschließung der Einlaßöffnung in einem begrenzten Pleuelausschlagbereich vor und
nach der größten Ausladung besteht in der Verwendung einer in dem gewünschten Bereich
federnd an der Zylinderwandung anliegenden Abdeckung oder eines federnd nachgebenden
Mündungsstückes des Einlaßkanals.
Abb. io gibt ein Beispiel einer
solchen Anordnung. An der Mündung des Einlaßkanals in den Zylinder ist hier ein
ringförmiges Mündungsstück 25 eingesetzt, welches durch eine schwache Feder 26 in
die gezeichnete Grundstellung gedrückt wird, in der die Mündung etwas in den Zylinder
hineinragt. Bei der Heranführung der gestrichelt gezeichneten Platte 27 wird dadurch
ein völliger Abschluß der Einlaßöffnung erzielt, noch ehe die Platte sich der Zylinderwandung
ganz genähert hat. Die Beanspruchung eines solchen Mündungsstückes oder anderer
geeigneter federnder Abschlußorgane bei dem schlagartigen Auftreffen der Platte
kann als tragbar angenommen werden, weil die dem Ringstück zu erteilende Beschleunigung
in Anbetracht des minimalen Hubes klein und auch das Gewicht und der Federdruck
ganz gering sind. Es ergibt sich von selbst, daß das Ringstück an der Mündung der
Wölbung der Platte und des ebenfalls über die Mündung hinweggleitenden Kolbens angepaßt
sein muß und daß diese Ausrundung in einem der Plattenstellung beim Auftreffen auf
die Mündung entsprechenden Winkel anzusetzen ist, wenn die Platte zwecks gleichmäßiger
Abnutzung und Beanspruchung des Ringstückes auf die ganze Mündung gleichmäßig auftreffen
soll.
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In normalen Fällen kommen natürlich hauptsächlich die Ausführungen
nach den Abb. 1, d und 5 in Betracht, weil hier mit einem außergewöhnlich niedrigen
technischen Aufwand ein sehr günstiger Erfolg gezeitigt werden kann. In besonderem
Maße gilt dies für die Ausführungen nach den Abb. i und Durch die Verwendung von
Kolben mit einem einseitig abgeschnittenen oder ausgeschnittenen Schaft ist es auch
möglich, übliche Motoren, wenn deren Spülpumpeneinlaß die erforderliche Lage zur
Pleuelschwingebene hat und sich nicht unter dem Auslaßschlitz befindet, ohne besondere
Veränderung, lediglich durch den Einbau eines erfindungsgemäßen Kolbens und Anbringung
der Abdeckplatte an der Pleuelstange auf die neue Steuerungsmethode umzustellen,
weil die bei der neuen Steuerung erforderliche , oder zumindest zweckmäßige frühere
öffnung des Einlasses durch die einseitige Verkürzung des Kolbens, also ohne Tieferlegung
des Einlaßkanals, erzielt werden kann.
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Die Wirkung der Steuerung, wie sie an beispielsweisen Ausführungen
einfacher Zweitaktmotoren erläutert wurde, wird naturgemäß gesteigert, wenn bei
Doppelkolbenmotoren mit parallelen Zylindern die Abdeckplatte an der Pleuelstange
eines durch Kurbelversetzung voreilenden Kolbens befestigt ist.
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Die praktische Ausführung der Abdeckplatten bereitet keine konstruktiven
Schwierigkeiten, da die Platten mit Ausnahme der auf sie einwirkenden Beschleunigungskräfte,
die aber wegen der Leichtigkeit der Platten nicht von Bedeutung sind, keinerlei
Beanspruchungen oder andauernden Abnutzungen unterworfen sind. Die erforderlichen
Festigkeiten der Platten und deren Stege zur Verbindung mit der Pleuelstange werden
deshalb weniger durch die bei laufendem :Motor auftretenden Beanspruchungen bestimmt,
sondern es werden sich in den meisten Fällen aus .anderen Gründen die jeweils zweckmäßigsten
Stärken der Platten ergeben.
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Ist die Pleuelstange zwischen zwei im Innern des Kurbelgehäuses angeordneten
Schwungmassen gelagert, so wird die Abdeckplatte möglichst schmal ausgeführt werden
müssen, damit die Schwungmassen nicht oder nicht wesentlich ausgespart oder auseinandergerückt
zu werden ,brauchen. Durch die Wahl eines geeigneten Querschnittes für die Einlaßöffnung,
nötigenfalls in der Form eines hochstehenden Rechteckes, kann die Plattenbreite
auf das erforderliche Maß herabgesetzt werden. Eine derartige Einlaßöffnung mit
großer Höhe und dementsprechend geringer Breite weist auch die in Abb.6 dargestellte
Ausführungsform auf, bei der die Platte außerdem wegen der durch den Kolbenausschnitt
möglichen hohen Anordnung nur wenig über die Unterkante des Kolbens hervorragt,
so daß hier die unter Umständen erforderlichen Ausnehmungen an innenliegenden Schwungmassen
nur geringfügig sind. Eine schmale Platte kann bei sehr hohen Drehzahlen auch zur
Vermeidung eines schädlichen Luftwiderstandes angebracht sein, obwohl der Luftwiderstand
der Platte wegen ihrer Anordnung am oberen Pleuelteil normalerweise unberücksichtigt
bleiben kann.
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Für die Fertigung der Abdeckplatten gibt es im allgemeinen hauptsächlich
zwei Möglichkeiten, nämlich eine Herstellung der Platte als Stanzteil oder als Spritzgußteil.
Bei einfachster Ausführung kann, wie Abb. i i zeigt, die Abdeckplatte 28 aus Leichtmetallblech
gefertigt und an üblichen Pleuelstangen 29 mit doppel-T-förmigem oder auch anderem
Querschnitt beispielsweise durch ganz schwache Niete befestigt werden. Nachteilig
bei Platten aus Blech ist lediglich die bei 30 nicht zu vermeidende Rundung,
die ein Zurückströmen der Ladung in einen zwischen Platte und Zylinderwand bestehenden
Spalt begünstigt. Dies vermeidet eine Plattenform nach Abb. 12 mit scharfen Kanten
31, die ein Einströmen der Ladung in den Spalt durch starke Kontraktion vermindern.
Diese Spaltverluste können in Ausnahmefällen übrigens noch dadurch verkleinert werden,
daß man die Plattenstirnfläche an ihrem über die Einlaßöffnung hinausstehenden,
in diesem Fall etwas breiteren Rand mit parallel zur Kante verlaufenden Kanälen
oder Rillen versieht, welche nach Art der bei Dampfturbinen bekannten Labyrinth-Wellendichtungen
wirken. Die in Abb. 12 dargestellte Platte und ähnliche Ausführungen können billig
im Spritzgußverfahren, vorzugsweise aus Magnesiumlegierungen hergestellt werden
und ebenso wie die aus Blech gefertigten Platten so leicht ausgeführt sein, daß
sich das Gewicht der hin und her gehenden :Massen durch die Platte normalerweise
nur um i bis 2% erhöht. Abb. 12 zeigt auch die Befestigung der Platte an einem besonderen
Steg 32 der Pleuel= Stange.
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Die größte Beachtung und Überlegung bei der Herstellung und beim Einbau
der Abdeckplatten
verlangt begreiflicherweise die -Einhaltung eines
möglichst geringen Spielraumes zwischen Platte und Zylinderwandung. Dieses Spiel
wird .natürlich nicht durch die Maßhaltigkeit der Abdeckplatte allein bestimmt,
sondern von vielen anderen Faktoren beeinflußt. Die Abmaße der Pleuelstange können
hierbei leicht berücksichtigt werden, da die Platte nach der Befestigung an der
Pleuelstange an der Stirnfläche maßgerecht bearbeitet werden kann, wobei die Pleuelstange
an den beiden Lagern in einer geeigneten Vorrichtung aufgenommen ist. Dagegen lassen
sich aber Abweichungen der Kolbenbolzenaugen im Kolben von der 'Mitte, Abmaße an
der Kurbel und an den Stehbolzen und Bohrungen für die Zylinderbefestigung, welche
alle den Abstand der Platte vom Zylinder beeinflussen, nicht ausschalten. Um allen
diesen Ungenauigkeiten. Rechnung zu tragen, müßte das theoretische Spiel der Platte
verhältnismäßig groß gewählt werden.
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Um eine bestmögliche Abdeckung des Einlasses durch geringsten Plattenabstand
zu erreichen, wird im folgenden noch vorgeschlagen, wie die Platte beim Zusammenbau
des Motors auf das kleinste Spiel eingestellt werden kann. Als Nächstliegendes sei
zuerst die Verstellbarkeit der Abdeckplatte erwähnt, wie sie sich beispielsweise
auf die in Abb. 13 dargestellte Art durchführen läß.t. Die Pleuelstange 33 ist hier
mit einem Vierkantzapfen 34 versehen, auf dem die mit einem hierzu passenden Vierkantloch
versehene Abdeckplatte 35 verschiebbar ist. Ein kurzes drehbares Gewindestück 36
mit Außengewinde, das durch einen im Vierkant eingeschraubten und durch einen Stift
37 gesicherten Bolzen 3;8 gehalten ist, greift in das Innengewinde 39 der Platte
- ein und ermöglicht dadurch bei einer Drehung eine Verschiebung der Platte auf
dem Vierkant und damit deren genaue Einstellung. Das Einstellen der Platte durch
Drehen des Gewindestückes, das an dem Ansatz 40 zu diesem Zweck nach Art einer Kronenmutter
geschlitzt ist, erfolgt bei aufgesetztem Zylinder und der auf größte Pleuelausladung
eingestellten Kurbel mittels eines geeigneten Werkzeuges durch den Einlaßkanal.
Nach dem Einstellen kann das Gewindestück durch einen Splint gesichert werden. Eine
derartige Einstellvorrichtung erhöht selbstverständlich das Gewicht der Abdeckplatte
und ist deshalb für :Motoren mit hoher Drehzahl weniger verwendbar.
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Eine andere Möglichkeit, die Abdeckplatte beim Zusammenbau des Motors
genau einzustellen, besteht darin, die Befestigung des Zylinders auf dem Kurbelgehäuse
so zu gestaten, daß der Zylinder um einen kleinen Betrag,' bei kleineren Motoren
dürfte derselbe 2 mm kaum überschreiten, in der Pleuelschwingrichtung auf dem Kurbelgehäuse
verschoben werden kann. Wie Abb, 14 schematisch zeigt, kann dies auf einfache Weise
dadurch erfolgen, daß die Durchgangsbohrungen 41 im Zylinderflansch für die Befestigungsbolzen
länglich ausgefräst sind, damit der ganze Zylinder zur genauen Einstellung der Platte
42, was auch hier bei größter Pleuelausladung zu erfolgen hat, sich bis zu dem gewünschten
Anliegen der Platte verschieben läßt. Die Zeichnung veranschaulicht in übertriebenem
Maße die Wirkung der Zylinderverschiebung durch die gestrichelt eingezeichneten
veränderten Stellungen des Kurbelgehäuses 43, der Pleuelstange und der Platte zum
Zylinder. Nach dem Anziehen der Befestigungsmuttern kann der Zylinder noch durch
besondere Körnerschrauben o. dgl. gesichert werden. Diese Einstellart läßt sich
natürlich nur bei Einzylindermotoren bzw. bei Motoren mit einzeln abnehmbaren Zylindern
anwenden.
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Es wird deshalb noch eine weitere, besonders vorteilhafte Methode
der Einstellung der Abdeckplatte vorgeschlagen, die in allen Fällen anwendbar ist
und ein genauestes Einstellen der Platte auf die einfachste Weise ermöglicht. Die
Abdeckplatte wird hierbei mit Übermaß, das heißt zu groß in bezug auf das Anliegen
an der Zylinderwand, in den Motor eingebaut und dann durch Drehen der Kurbel auf
größte Pleuelausladung an die Zylinderwand gepreßt und auf das richtige Maß zusammengedrückt,
wobei die Stege der Platte, die mit eigens dazu bestimmten Sollbiegestellen versehen
sind, sich verformen.
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Eine praktische Anwendung dieser Einstellmethode zeigt Abb. i 3. Die
Abdeckplatte 44 besteht hier aus weichem, nicht federndem Leichtmetallblech. Die
angebogenen Stege 45 der Platte sind durch schwache Niete mit den Schenkeln 46 der
Pleuelstange verbunden, welche hier, wie die Zeichnung zeigt, an der Stelle der
Plattenbefestigung zum Ausgleich der geringfügigen Querschnittsverminderung durch
die Nietlöcher ganz wenig verstärkt sind. In geeigneter Weise ausgebildete Kröpfungen
47 der Plattenstege dienen als Sollbiegestellen, die beim Einrichten der Platte
bei einem bestimmten Druck nachgeben. Die Stege können an diesen Sollbiegestellen
auch noch Durchbrechungen, Einkerbungen o. dgl. zur genauen Festlegung der Biegestellen
und des zur Verformung erforderlichen Druckes aufweisen. Der untere und der obere
Rand 48 der Platte sind abgewinkelt, damit die Platte die nötige Steifheit besitzt
und die Plattenwölbung sich beim Einrichten der Platte nicht verändert. Die Stirnfläche
der Platte kann aus dem gleichen Grund auch noch eingepreßte Versteifungsrillen
erhalten. Zum Zwecke des beabsichtigten Einrichtens der Platte sind die Stege derart
bemessen, daß auch bei ungünstigster Summierung aller in Betracht zu ziehenden Abmaße
am Motor die Platte noch mit reichlicher Sicherheit zum Anliegen an die Zylinderwand
kommt. Das ist insofern sehr einfach, weil die Abdeckplatte je nach Motorgröße mit
einem Übermaß von i bis 2 mm und auch mehr eingebaut werden kann. Damit sind auch
den für die Herstellung der Platte zulässigen Maßabweichungen keine engen Grenzen
gesetzt, und die Fertigung der Platte ist deshalb weitgehend vereinfacht und verbilligt.
Lediglich die Rundung der Plattenstirnfläche hat der Zylinderbohrung genau zu entsprechen,
bedarf aber bei einer sauber ausgeführten Biegung keiner weiteren Bearbeitung.
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Das Einstellen der Platte geschieht, wie schon
bemerkt,
dadurch, daß die in den 17otor eingebaute Platte durch Drehen der Kurbelwelle zunächst
zum Anliegen an die Zylinderwand gebracht wird, was entsprechend dem Übermaß der
Platte schon nach weniger als 9o' Kurbeldrehung vom oberen Totputikt, beisl»els«-eise
nach 70°, der Fall ist. Bei weiterem Drehen der Kurbel auf 9o° werden dann die Stege
an den Sollbiegestellen in dem erforderlichen Maße verformt, wobei gleichzeitig
die Platte so an die Zylinderwand gedrückt wird, daß sie allseitig gut anliegt.
Es werden dabei also auch alle Ungenauigkeiten hinsichtlich der schrägen Ansetzung
an die Pleuelstange ausgeglichen, was bei den anderen beschriebenen Einstellvorrichtungen
nicht der Fall ist. Gleichzeitig wird auch der obere Rand 48 der Platte, der im
Einbauzustand, wie die Zeichnung zeigt, etwas schräg nach oben steht, durch den
unteren Rand des Kolbenschaftes auf das richtige Maß herabgedrückt.
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Diese primitive 'Methode der Einstellung der Abdeckplatte ist deshalb
überhaupt möglich, weil die Beanspruchungen der Platte durch die bei laufendem Motor
auftretenden Beschleunigungen selbst bei hohen Drehzahlen nur einige Kilogramm betragen,
so daß der für die Verformung der Plattenstege nötige Druck bei kleineren Motoren
auf beispielsweise 20 bis 3o kg festgelegt werden kann. Das Drehen der Kurbelwelle
zum Einrichten der Platte kann in Anbetracht der günstigen Hebelwirkung von Kurbel
und Pleuelstange daher ohne besondere Hilfsmittel von Hand erfolgen. Die auf diese
Weise auf völliges Anliegen an der Zylinderwand eingestellte Platte richtet sich
nach Inbetriebsetzung des Motors bei Veränderungen, wie sie sich bei der Erwärmung
desMotors in ganz minimalem lfaße ergeben können oder im Laufe der Zeit durch die
Abnutzung anderer lfotorteile, z. B. der Pleuellager, des Kolbens u. dgl., möglicherweise
eintreten, selbsttätig nach, indem bei jeder Überschreitung des für die Verformung
der Stege nötigen Druckes diese nachgeben und sich vor allem die Platte bei einer
leichten Berührung mit der Zylinderwand an der Stirnfläche wegen der Weichheit des
Materials durch leichte Abnutzung auf das genaueste einschleift. «'erden bei einer
Überholung des Motors einzelne Teile desselben, die auf den Plattenabstand Einfluß
haben, ausgewechselt, so kann die Platte vor dem Zusammenbau des Motors durch geringes
Aufbiegen der Stege in den ursprünglichen Einbauzustand zurückversetzt und dann
wieder neu eingestellt werden.
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Bei allen bisher beschriebenen Ausführungen liegt die Einlaßöffnung
in der Pleuelschwingebene, und infolgedessen sind auch die Abdeckplatten in dieser
Ebene symmetrisch an den Pleuelstangen angebracht. Dies ist ohne Zweifel die zweckmäßigste
Ausführung der Erfindung, aber in Ausnahmefällen kann es doch notwendig sein, den
Einlaß außerhalb der Pleuelschwingebene anzuordnen. Zum Beispiel bei Doppelkolbenmotoren
mit hintereinanderliegenden Zylindern und einer Gabelpleuelstange ist die bei den
bisherigen Beispielen gewählte Einlaßanordnung schwer möglich, da die Abdeckplatte
bei einem solchen Motor zweckmäßig an dem Pleuelarm des voreilenden Kolbens befestigt
sein soll, was eine Anbringung an der Innenseite der Pleuelgabel notwendig macht.
Wie Abb. 16 an einem vereinfachten Querschnitt der Zylinder eines Doppelkolbenmotors
zeigt, kann der. Einlaß 49 in einem solchen Fall dann nur etwas seitlich in den
einen der beiden Zylinder 50 münden, und die an der Pleuelstange 51 befestigte
Abdeckplatte 52 muß dabei seitlich an der Pleuelstange angebracht sein. Die Wirkungsweise
der Abdeckplatte wird durch eine solche Anordnung aber nicht beeinflußt und weicht
im wesentlichen von derjenigen der anderen Ausführungen nicht ab, wie auch die eingezeichnete
Stellung 53 der Platte bei 9o0 Kurbelwinkel vor dein oberen Totpunkt und die Stellung
54 bei 3o° Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt erkennen lassen.
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Die vorstehenden vielseitigen Vorschläge für eine praktische Verwendung
der Erfindung ermöglichen dem Fachmann unschwer die Auswahl der in jedem einzelnen
Fall am besten geeigneten Anordnungen und Mittel.