-
Kolben für Zweitakt-Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich
auf einen Kolben für Zweitakt-Brennkraftmaschinen, der in einem mit Steuerschlitzen
versehenen Zylinder arbeitet und an seinem Kopf einen Dichtungsring und an dem dein
Kopf des Kolbens abgekehrten Ende seines Schaftes einen ölabstreifring trägt. Sie
ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dichtungsring und dem ölabstreifring
auf einem dem letzteren nahen, außerhalb des Bereichs der Steuerschlitze bleibenden
Teil des Schaftes ein nach der Lauffläche hin offener Gasspeicher angeordnet ist.
-
Für Zweitakt-Brennkraftmaschinen hat man schon vorgeschlagen, durch
die Dichtungsringe hindurchschlagende Verbrennungsgase mittels einer in die Kolbenlauffläche
eingearbeiteten Ringnut zu sammeln und sie von dort mittels Längsnuten, die auf
der Kolbenlauffläche so angeordnet sind, daß sie stets nach den Steuerschlitzen
des Zylinders hin offenstehen, in die Steuerschlitze abzuleiten, wodurch verhütet
werden soll, daß diese Gase zwischen den Steuerschlitzen hindurch in das Kurbelgehäuse
und in den Maschinenraum eindringen. Im Gegensatz zur Erfindung besitzt die Ringnut
einen nur zum Sammeln der Gase und zu ihrer Verteilung auf die Längsnuten dienenden
und daher verhältnismäßig kleinen Querschnitt. Die Ringnut als Gasspeicher wirksam
zu machen, ist weder beabsichtigt noch überhaupt möglich, weil sie ja ständig mit
den Steuerschlitzen in Verbindung steht. Auch muß sie, um ihren Zweck erfüllen zu
können,
nahe dem Dichtungsring und nicht wie der erfindungsgemäße
Gasspeicher nahe dem Olabstreifring angeordnet sein.
-
Für Viertakt-Brennkraftmaschinen ist es bekannt, den Unistand auszunutzen,
daß der Zylinder derselben keine Steuerschlitze besitzt und daß daher der zwischen
zwei Kolbenringen eingegrenzte, nach außen durch die Lauffläche des Zylinders und
nach innen durch die des Kolbens begrenzte Spielraum, abgesehen von Undichtheiten
der ihn eingrenzen-. den Kolbenringe, ein ständig verschlossener Raum ist. Man hat
z. B. vorgeschlagen, diesen Spielraum; vergrößert um einen mit ihm in Verbindung
stehenden, im Kolben angebrachten, gleichfalls verschlossenen Raum, als Kondensierungskammer
für Petroleumdämpfe zu benutzen, um bei einem Petroleummotor den unerwünschten Petroleumgeruch
zu vermeiden, den Petroleumdampf vielmehr, bevor er in das Kurbelgehäuse und den
Maschinenraum einzudringen vermag, als Kondensat aus der Kondensierungskammer zu
gewinnen und dem Petroleumreservoir wieder zuzuführen. Man hat ferner vorgeschlagen,
das Volumen des Spielraumes um das Volumen eines hinzugefügten Speichers für die
verdichteten Gase zu vergrößern. Diese verdichteten Gase schlagen gegen Ende des
Verdichtungs- und während des Entspannungstaktes des Viertaktmotors durch Undichtheiten
der Dichtungsringe hindurch und in den Spielraum hinein. Durch das Hinzufügen des
Speichers wird nun die Menge des hierbei gespeicherten verdichteten Gases vergrößert,
und es wird daher erzielt, daß dasselbe auch noch während des Ansaugtaktes einen
hinreichenden Überdruck behält, um ein Hinaufsaugen von Kurbelkastenöl nach dem
während des Ansaugtaktes ja unter Unterdruck stehenden Arbeitsraum des Motors hin
zu verhüten.
-
'Da. nun, wie erwähnt, die Wirksamkeit dieser für Viertakt-Brennkraftmas.chinen
bekanntgewordenen Maßnahmen daran gebunden ist, daß der erwähnte Spielraum ein ständig
verschlossener Raum ist, so, besteht offensichtlich keinerlei Anläß dazu, diese
Maßnahmen auf einen Zweitaktkolben zu übertragen, der in einem mit Steuerschlitzen
versehenen Zylinder arbeitet. Denn hier würden die Steuerschlitze jede Möglichkeit
vereiteln, in dem erwähnten Spielraum sowie in 'einem gegebenenfalls ihm angeschlossenen
Raum Petroleumdämpfe kondensieren bzw. ein verdichtetes Gas speichern zu können.
Die Dämpfe oder Gase würden nämlich sofort in die Steuerschlitze abfließen.
-
Dem erfindungsgemäßen Zweitaktkolben liegen ganz andere Überlegungen
zugrunde: Bei einem Zweitaktkolben ist es notwendig, den Ölabstreifling so tief
am Kurbelraunende des Kolbenschaftes anzuordnen, daß er auch in der höchsten Stellung
des Kolbens noch unterhalb der Steuerschlitze bleibt. Während nun beim Viertaktkolben
der erwähnte Spielraum stets gefüllt bleibt und sein Gasinhalt bei der Bewegung
des Kolbens einfach hin-und hergeschoben wird, muß beim Zweitaktkolben dieser Spielraum
sich bei jedem Abwärtsgang des Kolbens erneut füllen, und hierzu muß die Differenzfläche
zwischen dem ohne Spiel im Zylinder gehenden ölabstreifring- und dem mit,. Spiel
im Zylinder gehenden Kolbenschaft bei jedem Abwärtsgang Gas von den Steuerschlitzen
her ansaugen.
-
Dieses Gas muß hierbei, dazu noch unter Kontraktion seines Strömungsquerschnittes;
in den engen Spalt zwischen der Schlitzkante und dem Kölbenschaft einströmen und
findet alsdann einen weiteren Reibungswiderstand an der Zylinderwand, der beträchtlich.
größer ist als beim Viertaktkolben, da der Abstand der den Spielraum eingrenzenden
Ringe größer ist als beim letzteren.
-
Der erfindungsgemäß angeordnete' Gasspeicher vermindert nun den infolgedessen
dicht über dem Ölabstreifring entstehenden Unterdruck, welcher das schädliche Aufsteigen
von Kurbelgehäuseöl begünstigen würde., Der Gasspeicher vermag hierbei, wie schon
erwähnt wurde, keineswegs ein verdichtetes Gas zu speichern, aber er gibt durch
Aus@-dehnung seines unverdichteten Speicherinhalts nunmehr zusätzlich' zu dem von
den Steuerschlitzen" also von oben her, in den erwähnten Spielraum eintretenden
Gas auch noch von unten her Gas in - den Spielraum und vermindert so den bei der
Abwärtsbewegung des Kolbens dicht über dem Abstreifring sonst entstehenden Unterdruck
auf einen nicht mehr störenden Betrag.
-
Es empfiehlt sich, das Volumen des Gasspeichers etwas größer zu wählen
als das des Spielraumes, der zwischen Zylinder- und Kolbenlauffläche vom Ölabstreifring
und vom untersten Dichtungsring eingegrenzt ist.
-
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung noch näher erläutert..-Fig.
i zeigt einen in eine Zweitakt-Brenikraftmaschine eingebautenKolben gemäß derErfindung,
Fig. 2 das dieser Zweitaktmaschine entsprechende Druckdiagramm; Fig. 3 bringt in
vergrößertem Maßstab den Querschnitt durch den Gasspeicher im Kolben nach Fig. i
zur Darstellung.
-
Die dargestellte Zweitakt-Brennkraftmaschine besitzt einen Arbeitskolben
i, der sich in einem mit Steuerschlitzen 9 versehenen Zylinder 2 auf- und abbewegt.
An der dem Arbeitsraum 3 des Zylinders zugekehrten Kopfseite des Kolbens i ist letzterer
mit den Dichtungsringen q. und- am dem Kurbelraum 5 zugewandten Ende seines Schaftes
mit dem Ölabstreifring 6 ausgerüstet.
-
Solange sich der Kolben während des Verdichtungshubes aufwärts bewegt,
wird das im Spielraum zwischen dem ölabstreifring 6 und dem untersten der Dichtungsringe
q. vorhandene Gas teils in die Steuerschlitze 9 geschoben, teils infolge der Reibung
des Gases an der Zylinderwand noch geringfügig verdichtet. Ein Nachziehen von Öl
in den Spielraum ist daher hierbei nicht zu befürchten: Beim Abwärtsgang des Kolbens
während des Entspannungshubes vermag das Gas nicht so rasch durch den `Spalt zwischen
den Kanten > der einzelnen Schlitze 9 und dem Kolbenschaft nachgesaugt zu werden
und findet außerdem einen Reibungswiderstand
an der Zylinderwand,
wodurch ein Unterdruck erzeugt wird, so daß der im Spielraum dicht oberhalb des
ölabstreifringes 6 sich einstellende Druck p (Fig. z) während des Entspannungshubes
E unter den Atmosphärendruck At und unter den Druck P des Kurbelraumes sinken und
daher Öl durch Undichtheiten des ölabstreifringes 6 in den Spielraum gesaugt werden
kann, welches von dort in der Hauptsache durch die Steuerschlitze 9 verlorengeht
oder gar in den Arbeitsraum gelangt. Im untersten Teil des Entspannungshubes E,
nachdem der untere Dichtungsring 4 die Steuerschlitze 9 überfahren und dadurch den
Spielraum für kurze Zeit verschlossen hat, mag dann vielleicht der Druck p, da das
eingeschlossene Gas sich am heißen Kolben erwärmt, wieder etwas steigen, und diese
Erscheinung mag sich auch noch während des ersten Teils des Verdichtungshubes V
fortsetzen. Vorher ist dann aber schon Öl in den Spielraum gelangt und geht verloren.
-
Zur Verhinderung der beschriebenen Ölverluste ist zwischen dem Dichtungsring
4 und dem Ölabstreifring 6 auf einem dem letzteren nahen, außerhalb des Bereichs
der Steuerschlitze 9 bleibenden Teil des Kolbenschaftes ein nach der Lauffläche
hin offener, in Form einer umlaufenden Nut ausgebildeter Gasspeicher 7 angeordnet,
der durch Ausdehnung seines unverdichteten Speicherinhalts nunmehr auch von unten
her Gas in den Spielraum liefert und damit den Druckverlauf im unteren Teil des
Spielraumes, wie die Kurve p' der Fig. 2 zeigt, so beeinflußt, daß der Außenluftdruck
und der Druck P im Kurbelraum nicht mehr unterschritten werden.