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Zweitakt-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft einen Zweitakt-Ottomotor,
dessen Arbeitszylinder vorzugsweise in V-Form unter einem Gabelwinkel von 9o°' angeordnet
sind und nach Patent 855 479 mit Luft gespült werden, die von einem von der Kurbelwelle
angetriebenen Schleudergebläse gefördert wird, und bei dem die Einbringung des Kraftstoffes
in dieArbeitszylinder als Gemisch aus Luft und Kraftstoff durch eine Kolbenpumpe
für jeden Arbeitszylinder erfolgt.
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Die Erfindung stellt eine weitere Ausbildung des :Motors nach Patent
855 4,79 dar.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Kolbenpumpenzylinder im V-Winkel
der Arbeitszylinder mit diesen zusammengegossen sind, wobei die Zylinderachsen der
Kolbenpumpen und .der Arbeitszylinder einer Reihe parallel sind und die Kolbenpumpen
von einer gesonderten Pumpenkurbelwelle angetrieben werden, die oberhalb der Motorkurbelwelle
angeordnet ist, und daß der Pumpenkurbelraum mit dem Motorkurbelraum einen zusammenhängenden
Raum bildet. Das Gemisch kann während oder gegen Ende des Spülvorganges des Arbeitszylinders
mit Luft in den Arbeitszylinder eingeführt werden oder zu einem Teil während der
Spülung und zum anderen Teil nach Abschluß der Spül- und gegebenenfalls der Auslaßschlitze
durch den Arbeitskolben oder auch ganz nach Abschluß der Spül- und Auslaßkanäle
durch den Arbeitskolben,
d. h. während des Verdichtungshubes. Vorzugsweise
werden die Arbeitszylinder mit einer Umkehrspülung bekannter Art ausgebildet, bei
der die Spülkanäle zu beiden Seiten der Auslaßkanäle liegen und die Spülluft auf
die den Auslaßkanälen gegenüberliegende Zylinderwand zu strömt.
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-Die Erfindung besteht weiterhin in einer besonders günstigen Anordnung
und Ausbildung. der Kolbenpumpen für das Gemisch.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Abbildungen gezeigt und
beschrieben. Es zeigt Abb. i einen senkrechten Längsschnitt eines Vierzylinder-V-Motors
durch die Mittelebene nach der Linie A-B der Abb.2 mit Schnitt des Schleudergebläses
für die Spülluft, des Spülluftaufnehmers des Motorgehäuses und mit Ansicht der mit
Kurbelwellendrehzahl angetriebenenKolbenpumpenwelle.
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Abb. 2 einen senkrechten Querschnitt .des Motors nach der Linie C-D
der Abb. i durch den scheibenförmigen Spülluftsammelraum des Schleudergebläses mit
Ansicht -der Öffnungen für das Einströmen der Spülluft in den Spülluftaufnehmer
des Motorgehäuses.
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Abb. 3 einen Querschnitt des Motors durch die linke und die rechte
Kolbenpumpe nach der Linie E-F der Abb. i und versetzt dazu durch den linken und
rechten vorderen Arbeitszylinder nach der Linie G-H der Abb. i mit unterer Totpunktstellung
des rechten Arbeitskolbens kurz vor Beginn der Einblasung des Gemisches in den rechten
Arbeitszylinder. .Der rechte Pumpenkolben befindet sich dabei in der Mitte seines
Förderhubes und der linke am Ende seines Förderhubes. Die Pumpenwelle hat hier umgekehrten
Drehsinn wie die Kurbelwelle. Die Kurbelzapfen der linken und der rechten Pumpe
sind dabei um i8d° versetzt. Das Einblasen des Gemisches findet hier nach Abschluß
der Spül- und Auslaßkanäle statt.
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Abb. 4 zeigt einen Querschnitt des Motors ähnlich wie Abb. 3 mit gleicher
Stellung der Arbeitskolben und mit anderen Stellungen der Pumpenkolben. Der rechte
Pumpenkolben befindet sich in der oberen Totpunktstellung und hat die Gemischkanäle
ganz aufgesteuert. Der linke Pumpenkolben befindet sich in der Mitte seines Saughubes.
Das Einblasen des Gemisches in den Arbeitszylinder erfolgt hier während des Spülvorganges.
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Abb.5 zeigt die gleiche Stellung der beiden Arbeitskolben und der
beiden Pumpenkolben wie Abb. 3. Die Pumpenwelle hat hier gleichen Drehsinn wie die
Kurbelwelle. Der linke und der rechte Pumpenkolben werden von einem Kurbelzapfen
angetrieben.
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Abb.6. Der obere Teil -der Abb.6 zeigt einen Querschnitt durch die
beiden Arbeitszylinder und die beiden dazugehörigen Pumpenzylinder der linken Zylinderreihe
nach der Linie J-K der Abb. 3 in Höhe der Spül- und Auslaßkanäle der Arbeitszylinder
und der Gemischkanäle der Pumpenzylinder für den Ein- und Auslaß des Gemisches.
Der untere Teil der Abb. 6 zeigt einen entsprechenden Schnitt durch die rechte Reihe
der Arbeits- und der Pumpenzylinder. Der mittlere Teil der Abb. 6 zeigt einen waagerechten
Schnitt durch den Spülluftaufnehmer nach der Linie L-M der Abb. 2 mit Sicht auf
das Schleudergebläse und die Kolbenpumpenwelle, Die Pumpenzylinder liegen dicht
nebeneinander. Die Auslaßkanäle sind schräg nach den Enden und nach den Längsaußenseiten
des Blockes gerichtet.
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Abb. 7. Der obere Teil der Abb. 7 zeigt einen Schnitt durch den Spülluftaufnehmer
des Motorgehäuses mit den unteren, in diesen hineinragenden Teilen der beidenArbeitszylinderbüchsen
der linken Zylinderreihe nach der Linie 0-P der Abb. 3. Der untere Teil der Abb.
7 zeigt einen entsprechenden Schnitt der rechten Zylinderreihe und der mittlere
Teil der Abb. 7 einen Schnitt wie der mittlere Teil der Abb. 6.
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Abb.8 zeigt in der Führung des Schnittes wie Abb. 6 eine Ausführung
der Zylinderblöcke, bei der die Auslaßkanäle nach den äußeren Längsseiten des Zylinderblockes
gerichtet und die Pumpenzylinder mit gleichem Zylinderabstand wie die Arbeitszylinder
an .der inneren Längsseite der Blöcke angeordnet sind.
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In den Abbildungen sind i der vordere und 2, der hintere Arbeitszylinder
der linken Zylinderreihe, 3 der vordere und 4 der hintere Arbeitszylinder der rechten
Zylinderreihe. 5 ist derArbeitskolben, 6 die Pleuelstange und 7 der Kurbelzapfen
des Arbeitszylinders i. 8 ist der Arbeitskolben, 9 die Pleuelstange, io der Kurbelzapfen
des Arbeitszylinders 2. i i und 12 sind Arbeitskolben und Pleuelstange des Arbeitszylinders
3, und 13 und 14 sind die entsprechenden Teile des Arbeitszylinders 4. 15 ist die
Kurbelwelle. Die beiden Kurbelzapfen 7 und io sind gegenseitig um i8o' versetzt.
Die Pleuelstangen der vorderen Zylinder und die der hinteren Zylinder sind je nebeneinander
auf dem Kurbelzapfen gelagert. 16 ist der gemeinsame Zylinderkopf jedes der beiden
Zylinderblöcke.
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17 ist ein großes Zahnrad am vorderen Ende der Kurbelwelle für den
Gebläseantrieb, i8 das Ritzel, i9 die Welle und 2o das Laufrad des Schleudergebläses
für die Spülluft. 21 ist ein Diffusor, 22 eine Deckscheibe auf der Rückseite des
Laufrades, 23 das Gebläsegehäuse und 2@4 ein scheibenförmiger Sammel- und Verteilerraum
für die geförderte Spülluft hinter der Deckscheibe 22. 25 ist die Saugleitung des
Schleudergebläses, die als Deckel ausgebildet ist, und 26 eine Drosselklappe für
die Regelung der Spülluftmenge.
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27 ist der Spülluftaufnehmer des Motorgehäuses, der hier bis zum Scheibenraum
24 des Schleudergebläses vorgezogen ist. 28 in Abb. 2 ist eine linke und 29 eine
rechte große Öffnung für den Übertritt der Spülluft aus dem Scheibenraum des Gebläses
in den Spülluftaufnehmer des Motorgehäuses. 30 ist hier eine senkrechte Hilfswelle,
deren Schraubenrad 31 von dem Kurbelwellenrad 32 angetrieben ist, die sich unmittelbar
vor dem großen Kürbelwellenzahnrad 17 befindet. 33 ist eine Schmierölpumpe am unteren
Ende. der Hilfswelle und 34 ein Zündverteiler am oberen' Ende dieser Hilfswelle.
35 ist
(las :Motorgehäuse, das mit dem Gebläsegehäuse 23 in einem
Stück gegossen ist. Die Hilfswelle 30 und ihre Lagerbüchse durchdringen den
Scheibenraum 24 des Schleudergebläses und teilen ihn in eine linke und rechte Hälfte.
Damit die Spülluft aus dem ganzen Umfang des Schleudergebläses unbehindert zu jedem
Arbeitszylinder gelangen kann, hat der Spülluftaufnehmer 27 des Motorgehäuses am
vorderen und hinteren Ende des Gehäuses eine Ouerverbindung 36 und 37 zwischen beiden
Zylinderreihen (s. Abb. i).
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Die beiden. Arbeitszylinder jeder Reihe sind zu einem Block zusammengefaßt,
der hier auf das Oberteil des Motorgehäuses 35 unterhalb der Spül-und Auslaßkanäle
in einer ebenen Fläche aufgesetzt ist. Die unteren Teile 38 der Arbeitszylinderbüchsen
ragen in Ausnehmungen 39 des Motorgehäuses hinein (s. Abb. 7).
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4o in Abb. i ist die Kolbenpumpenwelle. 41 ist derKurbelzapfen der
Pumpenwelle für denArbeitszylinder i, 4,2 der für den Arbeitszylinder 2, 43 der
für den Arbeitszylinder 3, 44 der für den Arbeitszylinder 4. 45 sind die Pumpenpleuelstangen.
Die Kolbenpumpenwelle 40 ist nach Abb. i in einer Flucht mit der Gebläsewelle i9
im Motorgehäuse 35 gelagert, damit die Lagerung der Gebläse-welle und der Kolbenpumpenwelle
mit einer durchgehenden Bohrstange bearbeitet werden kann, wie dies Abb. i erkennen
läßt.
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Nach Abb. i ist 46 ein Zahnrad am hinteren Ende der Motorkurbelwelle
und 47 ein gleich großes Zahnrad am hinteren Ende der Kolbenpumpenwelle 40, die
hier in umgekehrtem .Drehsinn wie die Kurbelwelle umläuft.
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48 sind die Auslaßkanäle und 49 die Spülluftkanäle der Arbeitszylinder.
5o sind die Gemischkanäle zwischen Pumpenzylinder und Arbeitszylinder für das Einblasen
des Gemisches, 51 ist der Pumpenzylinder für den Arbeitszylinder i, 52 der für den
Arbeitszylinder 2, 53 der für den Arbeitszylinder 3, 54 der für den Arbeitszylinder
4. 55 sind die Pumpenkolben. 56 in Abb. 3, 4, 5 und 6 ist ein Steuerkanal des Pumpenkolbens
für das überströmen des im Pumpenzylinder verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches
in den Einblasekanal 50 des dazugehörigen Arbeitszylinders. Der Beginn des Einblasens
des Gemisches wird vom Pumpenkolben bei seinem Förderhub dadurch gesteuert, daß
der Steuerkanal 56 mit dem Gemischkanal 50 zur Deckung kommt. Das Ende des Einblasens
des Gemisches wird vom Arbeitskolben gesteuert, indem dieser den Einblasekanal5o
des Arbeitszylinders bei seinem Verdichtungshub überfährt.
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In .der Ausführung nach Abb.3 gehen die Pumpenkolben in ihrer äußeren
Totpunktstellung bis zum Zylinderkopf hoch. Dies erfolgt vorteilhaft dann, wenn
die Einblasekanäle für das Gemisch in einer hohen Lage oberhalb der Spül- und Auslaßkanäle
in den Arbeitszylinder einmünden, wie dies Abb. 3 zeigt. Der Zeitpunkt des Einblasens
des Gemisches kann durch die Phasenversetzung der Pumpenwelle gegenüber der Kurbelwelle
eingestellt werden. 57 in Abb. 3, 4 und 5 sind Saugkanäle in der Pumpenzylinderwand,
die von der Oberkante des Pumpenkolbens für den Einlaß des Gemisches am Ende seines
Saughubes, d. h. in der unteren Totpunktstellung aufgesteuert werden. 58 ist eine
für alle vier Kolbenpumpen gemeinsame Saugleitung für das Gemisch. Durch die symmetrische
Anordnung von linker und rechter Zylinderreihe, von vorderem und hinterem Pumpenzylinder
und durch die gleichen Zündabstände ist eine sehr gleichmäßige Gemischverteilung
auf alle vier Arbeitszylinder gewährleistet. In Abb. 4 sind 59 in die Pumpenzylinder
eingesetzte Füllkörper zur Regelung der Gemischdrücke, um die Steuerkanäle 56 der
Pumpenkolben möglichst kurz und damit das Gewicht der Pumpenkolben möglichst gering
zu halten. Diese Füllkörper werden vorteilhaft dann verwendet, wenn die Einblasekanäle
für das Gemisch in verhältnismäßig tiefer Lage, d. h. etwa in der Höhenlage der
Oberkante der Spül- und Auslaßkanäle im Arbeitszylinder angeordnet werden. Die Pumpenzylinder
werden nach oben durch den gemeinsamen Zylinderkopf 16 des Zylinderblockes abgeschlossen.
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Die Pumpenzylinder weisen eine durchgehende Zylinderbohrung auf, die
leicht zu bearbeiten ist, da sie parallel zu den Bohrungen der Arbeitszylinder verläuft.
Am unteren Ende werden die Pumpenzylinder durch die Auflageflächen 6o des Zylinderblockes
gegenüber dem Motorgehäuse begrenzt. Die Büchsen der Arbeitszylinder ragen über
diese Fläche hinaus und gehen bis zum Kurbelgehäuse weiter. Der Hub der Pumpenkolben
beträgt 1/2 bis 1/s des Hubes der Arbeitskolben.
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Nach Abb. 6 und 8 sind die Arbeitszylinder mit Umkehrspülung ausgebildet,
bei der die Spülkanäle zu beiden Seiten neben den Auslaßkanälen liegen und die Spülluft
auf die den Auslaßkanälen gegenüberliegende Zylinderwand richten. Erfindungsgemäß
ist der dem Arbeitszylinder zugeordnete Pumpenzylinder an der den Auslaßkanälen
gegenüberliegenden Rückwand angeordnet, und das Einblasen des Gemisches erfolgt
durch einen Gemischkanal 5o zwischen den hinteren Spülkanälen. Die Gemischkanäle
sind dabei steil nach oben nach dem Zylinderkopf zu gerichtet.
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Im oberen Teil der Abb. 6 sind die Einblasekanäle 5o für das Gemisch
nicht auf die Achse der Arbeitszylinder zu gerichtet, sondern sie münden mehr tangential
in den Arbeitszylinder ein und stehen schräg nach oben, so daß das eingeblasene
Gemisch mehr an der Umfangswand des Zylinders entlangströmt und dadurch weniger
leicht zu den Auslaßkanälen gelangen kann.
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Bei der Ausführung nach Abb. 6 sind die Auslaßkanäle der Arbeitszylinder
schräg nach den Enden und nach den äußeren Längsseiten des Zylinderblockes zu gerichtet.
Die Pumpenzylinder sind dabei eng nebeneinander, vorteilhaft mit einer gemeinsamen
Zwischenwand und eng an der Rückwand des zugehörigen Arbeitszylinders angeordnet;
sie haben also einen kleineren Zylinderabstand als die Arbeitszylinder. Diese Anordnung
hat den
Vorteil, daß die Spülkanäle für die Spülluft sich über einen
weiten Umfang der Arbeitszylinderbohrung erstrecken können und der Zufluß der Spülluft
aus dem Spülluftaufnehmer des Motorgehäuses zu den Spülkanälen ungehindert vor sich
geht. Die Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß die Saugleitungen aller vier Kolbenpumpen
möglichst nahe zusammenliegen, die Saugkanäle zweier nebeneinanderliegender Kolbenpumpen
sogar eine gemeinsame Saugöffnung haben,-so daß nur eine kurze Saugleitung mit zwei
Anschlußleitungen notwendig ist.
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Bei der Ausführung nach A.bb.8 sind die Pumpenzylinder ebenfalls eng
am Arbeitszylinder an der den Auslaßkanälen gegenüberliegenden Rückwand im V-Raum
zwischen den Arbeitszylindern angeordnet. Der Abstand der Pumpenzylinder ist hier
gleich dem Abstand der Arbeitszylinder. Es können die Pumpenzylinder auch ähnlich
wie nach Abb. 6 näher beieinanderliegen.
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In den Abb. i, 6, 7 und 8 ist 61 ein Lagerkörper am hinteren Ende
der Pumpenwelle für deren Einbau von hinten her und 62 ein Lager in der Mitte der
Pumpenwelle, das in der mittleren Lagerwand des Motorgehäuses angeordnet ist.
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In den Abb. i, 3, 4, 6 und 8 hat die Pumpenwelle ,4o umgekehrten Drehsinn
wie die Motorkurbelwelle. Jede Kolbenpumpe hat einen besonderen Kurbelzapfen. Die
vier Kurbelzapfen liegen annähernd in einer Ebene. Die beiden vorderen und die beiden
hinteren Kurbelzapfen sind gegenseitig um i8o° versetzt, und zwar derart, daß die
beiden äußeren und die beiden inneren Kurbelzapfen je die gleichen Kurbelstellungen
aufweisen. Die inneren Kurbelzapfen sind gegenüber den äußeren Kurbelzapfen um i8o°
versetzt.
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Nach Abb. 5 ist zwischen der Pumpenwelle und der Kurbelwelle ein besonderes
Zwischenrad 65 angeordnet. Die Pumpenwelle hat dabei zwei um iSo° versetzte Kröpfungen,
wobei der vordere Kurbelzapfen 63 der Pumpenwelle für die beiden vorderen Kolbenpumpen
der beiden vorderen Arbeitszylinder und der hintere Kurbelzapfen 64 der Pumpenwelle
für die beiden hinteren Kolbenpumpen der beiden hinteren Arbeitszylinder dienen
(s. auch Abb. 7).
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Damit die Kolbenpumpen möglichst dicht an die Arbeitszylinder herangerückt
werden können, womöglich eine gemeinsame Zwischenwand aufweisen, und damit die Einblasekanäle
nur einen kleinen schädlichen Raum aufweisen, sind nach den Abb. 3, 4 und 5 die
Zylinderachsen der Pumpenzylinder gegenüber der Längsachse der Kolbenpumpenwelle
seitlich in Richtung auf die 'Arbeitszylinder zu versetzt.
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Nach Abb. 7 ist 39 der Raum für das Unterbringen und den Ein- und
Ausbau des Pumpenkurbeltriebes und der unteren Teile der Arbeitszylinderbüchsen.
Dieser Raum steht mit dem Motorkurbelraum in offener Verbindung. Der Raum 39 trennt
den Spülluftaufnehmer des Motorgehäuses zwischen den beiden Zylinderreihen, so daß
nur auf den äußeren Längsseiten der Zylinderreihen eine Spülluftverbindung 72 zwischen
dem vorderen und hinteren Teil des Spülluftaufnehmers vorhanden ist.
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Die Spülluftmenge aus dem Schleudergebläse kann bei Vollast annähernd
das i- bis i,5fache des Hubraumes des Arbeitskolbens je Arbeitszylinder und Motorumdrehung
betragen, während die Spülgemischmenge nur etwa den zehnten Teil davon beträgt.
Infolgedessen sind auch die Querschnitte der Spülluftkanäle ein Vielfaches von dem
der Gemischeinblasekanäle.
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Bei geringer Teillast und bei Leerlauf ist die Spülluftmenge aus dem
Schleudergebläse nahezu oder ganz abgedrosselt, so daß im wesentlichen nur noch
die Gemischmenge aus der Kolbenpumpe in den Arbeitszylinder einströmt. Bei verhältnismäßig
groß bemessenen Kolbenpumpen oder bei sehr geringem Gemischmengenbedarf für den
Leerlauf kann bei geringer Teillast und bei Leerlauf auch die Gemischmenge aus der
Kolbenpumpe gedrosselt werden. Dabei werden die Kraftstoffmenge und die Luftmenge
der Kolbenpumpe vermindert.
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Der Kraftstoff zur Bildung des Einblasegemisches wird der Einblaseluft
in der Saugleitung der Kolbenpumpen zugeführt. Die Zumessung und Zuführung des Kraftstoffes
kann durch eine regelbare Zahnradpumpe 69 in Abb. 4 oder eine Stempelpumpe geschehen.
Die Spülluftmenge wird zusammen mit der Kraftstoffmenge der Kraftstoffpumpe durch
eine Drosselklappe vor dem Schleudergebläse geregelt (26 in Abb. i). Es kann aber
auch nach Abb. 3 in der Saugleitung der Kolbenpumpen ein Vergaser 66 mit einer regelbaren
Kraftstoffdüse 67 verwendet werden, deren Querschnitt durch eine Nadel 68 mehr oder
weniger geöffnet wird, und zwar zusammen mit der Drosselklappe des Spülluftgebläses.
Eine Drehzahlregelung kann auch dadurch erfolgen, daß nach Abb.4 eine Drosselklappe
7o in der Saugleitung 58 der Kolbenpumpen angeordnet wird, die im wesentlichen nicht
zur Veränderung der angesaugten Luftmenge der Kolbenpumpe dient, sondern zur Herstellung
eines geringen Unterdruckes von beispielsweise o, i kg/cm2 durch die Saugwirkung
der Kolbenpumpen zur Betätigung eines Kolbens oder einer Membran, .der bzw. die
nach Art eines pneumatischen Reglers die geförderte Kraftstoffmenge und die angesaugte
Spülluftmenge derart einregelt, daß einer Zunahme des Unterdruckes eine Abnahme
der Kraftstoffmenge und der Spülluftmenge entspricht. Der pneumatische Regler kann
auch zur Einstellung des Zündzeitpunktes herangezogen werden.
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Damit bei hohen Drehzahlen trotz kleiner Kolbenpumpen eine genügende
Gemischmenge und damit Gemischenergie zur Verfügung steht, kann die Saugleitung
der Kolbenpumpen vorteilhaft an den Spülluftaufnehmer des Motorgehäuses angeschlossen
werden, so daß der Spülluftdruck als Ladedruck für die Kolbenpumpen wirkt.
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Es ist vorteilhaft, zur Besserung der Gemischbildung aus Spülluft
und Gemisch für die Verbrennung den Verbrennungsraum des Zylinderkopfes so auszubilden,
wie es der rechte Zylinder
der Abb. 3 zeigt, wo durch die Verdrängerwirkung
des Arbeitskolbens eine Verwirbelung stattfindet.