DE952480C

DE952480C - Hochladbare Zweitakt-Gegenkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE952480C
Application number: DE1948P0018129
Authority: DE
Inventors: Hermann Rieseler
Original assignee: BERNHARD RIESELER; HELENE RIESELER GEB SCHERBER
Current assignee: BERNHARD RIESELER; HELENE RIESELER GEB SCHERBER
Priority date: 1948-10-14
Filing date: 1948-10-14
Publication date: 1956-11-15

Description

Hochladbare Zweitakt-Gegenkolben-Brennkräftmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine von der Art einer hochladbaren Zweitakt-Gegenkolben-Bnennkraftma.s,chine mit einem seitlich des Arbeitszylinders angeordneten und in diesen mündenden Brennraum, einem den Gas,einlaß steuernden Arbeitskolben, der mit einem nach außen gewölbten, beim Öffnen der Lufteinlaßs,chlitze perioidiisch :gekühlten Boden versehen ist, und einem den Gasauslaß steuernden zweiten Arbeitskolben, dessen Boden eine der Wölbung des anderen Kolbens entsprechende muldenförmige Vertiefung aufweist. Die Erfindung b@efaßt sich mit der Überwindung eines Teiles der Schwierigkeiten, die einer wirtschaftlichen Leistungsisteigerung derartiger Brennkrafhmascbinen durch Verbrennung eines mehrfachen Gewichts an Kraftstoff und Ladeluft mit geringem Luftüberschuß und mit entsprechend hoher Verbrennungstemperatur bisher entgegenstanden.
Bei Brennkraftmaschinen der genannten Art ist der den Gasauslaß steuernde Arbeitskolben einer höheren thermischen Beanspruchung ausgesetzt als der den Einlaß der Ladeluft steuernde Arbeitskolben, weil der Auslaßsteuerkolben auch noch nach Beendigung des Arbeitshubes durch das ausströmende Verbrennungsgas aufgeheizt wird. Die Betriebstemperatur des Auslaßsteuerkolbens liegt deshalb höher als die des Einlaßs.teuerkolb:ens, und zwar noch wesentlich höher als die bei Zweitaktschwerölmotoren der üblichen Bauart auftretende Kolbenbodentemperatur.
Bei der angestrebten Leistungsstegerung von Zweitakt-Gegenkolben-Brennkraftmaschinen durch erhebliche Vergrößerung des dem Arbeitszylinder je Arbeitsspiel zugeführten Gewichtes an Ladeluft und an Kraftstoff zwang dieser Umstand bisher zur Herabsetzung :des Verdichtungsverhältnisses zwecks Verminderung der bei der Verbrennung des Kraftstoffes frei werdenden Wänn@emenge und der Verbrennungs.temperaturen. Dadurch wurde aber auch das aasnutzbare Wärmegefälle vermindert und die Wirtschaftlichkeit der Maschine verschlechtert.
Bei Einkolbenmaschmen ist es bereits bekannt, den Spülstrom gegen einen Kolben mit einem konkaven Kolbenboden zii richten, so daß die Führung der eintretenden Spülluft durch die Höhlung im Kolbenboden bewirkt wird. Auch gehört @es bereits zum Stand der Technik, eine - Brennkraftmaschine mit gegenläufigen Kolben in der Weise auszubilden, daß die Ein- und Auslaßschlitze an beiden Zylinder-@e-ndeneinander gegenüberliegen. Zufolge beider Maßnahmen stellt sich zwangläufig auch eine gute Kühlung der Kolbenböden ein. Jedoch ist bei Anwendung der ersteren zu bedenken, daß eine Umkehrspülung bei Gegenkolbenmaschinen höhere Spülverluste als die Gleichstromspülung mit sich bringt, -und auch die zweite Maßnahme läßt höhere Spülverluste erwarten, als sie bei Gleichstromspülung auftreten.
Zur Behebung dieser Mängel durch Schaffung einer besonders wirksamen Kühlung unter Beibehaltung der Gleichstromspülung wird nun erfindungsgemäß: vorgeschlagen, im Arbeitszylinder zur zusätzlichen Kühlung besondere, im Bereich des die Auslässe steuernden Kolbens angeordnete Kühllufteinlaßschlitze vorzusehen, die in Richtung auf die muldenförmige Vertiefung des etwa in seiner äußeren Totpunktlage befindlichen Auslaßsteuerkolbens geneigt verlaufen.
Diese Kühllufteinlaßschlitze sind zweckmäßigerweise an die Spül- und Ladeluftleitung der Maschine angeschlossen und in ihrer Längserstreckung so bemessen und angeordnet, daß sie von dem die Auslässe steuernden Kolben frühestens gleichzeitig mit den Einlaßschlitzen aufgesteuert, aber wesentlich früher als diese zugesteuert werden.
Ferner führt aus dem seitlich des Arbeitszylinders angeordneten Brennraum vorteilh.afterweise ein sich :erweiternder Kanal zum Arbeitszylinder, in den er als ein schmaler Schlitz mündet, so daß er von den beiden Arbeitskolben in ihrer inneren Totpunktlage nicht überdeckt wind. In dieser Kolbenlage greift nämlich der nach außen gewölbte Boden des den Lufteinlaß steuernden Arbeitskolbens in die entsprechende Vertiefung des Bodens des den Gasausla=ß steuernden Arbeitskolbens ein. Bei der Verbrennung trifft der aus dem seitlichen Brennraum in den Kolbenarbeitsraum eintretende Flammenstrahl infolgedessen breit verteilt auf die beim Offnen der Einlaßschl;itze-.p:eriodisch gekühlte Bodenwölbung des den LufteinlaB steuernden Arbeitskolbens.
Der auf diese Weise beim Verbrennungsvorgang thermisch :geringer belastete Boden des dien Gas: auslaß steuernden Arbeitskolbens :erhält alsdann eine periodische Luftkühlung aus den zusätzlichen Kühllufteinlaßschlitzen, die gegen diesen Kolbenboden gerichtet sind und mi:t der Zuführung zu den Spül- und Ladelufteinlaßschlitzen des Arbeitszylinders in Verbindung stehen. Diese Maßnahmen führen zu einer niedrigeren Betriebstemperatur des den Gasauslaß steuernden Arbeitskolbens und zur Erhöhung der Betriebssicherheit bei durch Hochladung gesteigerter thermischer Belastung der Maschine.
Inder Zeichnung ist ein Anwendungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Im Arbeitszylinder i befuiden sich die beiden in bekannter Weise miteinander gekuppelten Arbeitskolben 2 und 3, von denen der '21en Gasauslaß steuernde Kolben 3 dem Einlaßsteuerkolben 2 um ungefähr 2o bis 25° Kurbelwinkel voreilt. Außer den Lufteinla:ßschlitzen q. ist der Zylinder i mit einem oder mehreren Kühllufteinlaßschlitzen 5 versehen, die durch einen Verbindungskanal 6 an die Spül- und Ladeluftzuführung zu den Einlaßschlitzen ¢ angeschlossen sind. Die Kühllufteinlaßschlitze 5 haben eine geringere axiale Länge als die Auslaßschlitze 7 und werden am Ende des Arbeitshubes nach erfolgter Entspannung des Gasinhaltes des Arbeitszylinders von dem den Gasauslaß steuernden Arbeitskolben 3 ungefähr bleichzeitig mit der Eröffnung der Einlaß;schlitze q. geöffnet, aber wesentlich früher geschlossen. Die zusätzlichen Kühllufteinlaßschlitze 5 sind so geneigt und angeordnet, daß sie den Kühlluftstrahl in d_:e muldenförmige Vertiefung des Auslaßsteuerkolbens 3 lenken.
Der Kühlluftstrahl wird in der muldenförmigen Vertiefung des Kolbenbodens gut über dessen Oberfläche verbreitet. Während des Gasentspannungsvorganges hat die Vertiefung den Vorteil, daß, der zurückliegende mittlere Teil des Kolbenbodens von dem durch die Auslaßschlitze 7 entweichenden Verbrennungsgas nicht mehr wesentlich beaufschlagt wird.
Der den Brennraum 8 .enthaltende hochhitzebeständige Brennraumeinsatz 9 befindet sich in dem mit -der Kraftstoffeinspritzdüse i o versehenen Zylinderaufsatz i i. Vom Brennraum 8 führt :ein sich erweiternder Kanal zum Arbeitszylinder, in dem er als schmaler Schlitz 12 endet, der von den beiden Arbeitskolben in ihrer inneren Totpunktlage nicht überdeckt wird.
Der nach außen gewölbte Kolbenboden des den Eimaß steuernden Arbeitskolbens 2 wird durch den aus .dem Brennraum 8 in den Arbeitszylinder :eintretenden Flammenstrahl thermisch höher beansprucht als der nach innen gewölbte Boden des den Gasauslaß steuernden Arbeitskolbens 3. Jedem geigen den nach außen gewölbten Boden des Einlaßsteuerkolbens@ 2 geführten und diesen Kolben aufheizenden Verbrennungsstrahl folgt jedoch eine kühlende Beaufschlagung dieses Kolbens durch die Spül- und Ladeluft, die beim öffnen der Einlaßschlitze 4 :gegen die Kolbenbodenwälbung strömt und von derselben nach dem Zylinderinneren abgelenkt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Hochladbare Zweitakt-Gegenkolben-Brennkraftmaschine mit einem seitlich des Axbeitszylinders angeordneten und in diesen mündenden Brennraum, einem den Gaseinlaß steuernden Arbeitskolben, der mit einem nach außen gewölbten, beim öffnen der Lufteinlaßs,chlitze perio,disch gekühlten Boden versehen ist, und einem ,den Gasauslaß steuernden zweiten Arbeitskolben, dessen Boden eine der Wölbung des anderen Kolbens entsprechende muldenförmige Vertiefung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß, im Arbeitszylinder (i) zur zusätzlichen Kühlung besondere, im Bereich des die Auslässe steuern-,den Kolbens (3) angeordnete Kühllufteinlaß,-s@chlitze (5) vorgesehen sind, die in Richtung auf die muldenförmige Vertilefung des etwa in seiner äußemen Totpunktlage befindlichen Auslaßsteuerkolbens (3) geneigt verlaufen. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, .da-:durch gekennzeichnet, daß die auf der Gas: auslaßseite des Arbieitszylinders (i) vorgesehenen Kühllufteinlaßschlitze (5) an die Spül- und Lad,eluftleitung der Maschine angeschlossen und in ihrer Längserstreckung so bemessen und angeordnet sind, daß sie von dem d:e Auslässe steuernden Kolben (3) frühestens gleichzeitig mit den Einlaßschlitzen (4) aufgesteuert, aber wesentlich früher als diese zugesteuert werden. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Brennraum (8) ein sich erweiternder Kanal zum Arbeitszylinder führt, in den er als ein schmaler Schlitz (12) mündet, der von den beiden Arbeitskolben in ihrer inneren Totpunktlage nicht überdeckt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 129 461, 542 462; österreichische Patentschrift Nr. 65 004; schweizerische Patentschrift Nr. 200 570; USA.-Patentschrift Nr. 1 579 664; H a e d e r, »ölmotorem, Berlin i 93o, 4. Auflage, Bd. I, S. 128 und 325.