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Zweitaktverbrennungsmotor. Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweitaktverbrennungsmotor,
bei dem der steuernde Rohrschieber mit einem Kolben versehen ist, der das frische
Gemisch aus einem die Speisepumpe bildenden Fortsatz des Zylinders in den Zylinderraum
überschiebt. Bei diesen Motoren tritt' der Übelstand auf, daB das frische Gasluftgemisch
bei seinem Übertritt aus der Ladepumpe in den Zylinder, in dem infolge des Austritts
der Abgase Unterdruck herrscht, entspannt wird, wodurch ein entsprechender Arbeitsverlust
entsteht.
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Zur Beseitigung dieses Mangels wird gemäß der Erfindung der Zylinder
durch eine besondere Leitung in direkte Verbindung mit der Gemischzuführung zur
Pumpe gebracht und erhält durch diese Nebenleitung eine Vorfüllung, wodurch der
entstehende Unterdruck ausgeglichen und bei der folgenden Öffnung des Einlasses
nach der Speisepumpe eine Entspannung des übertretenden Gemisches verhütet wird.
Die nahezu gleichzeitige Öffnung des Auslasses für die Abgase und des Einlasses
nach der Nebenleitung, sowie die folgende Öffnung der Verbindung zwischen Zylinder
und Ladepumpe wird durch eine entsprechende, einen Teil der Erfindung bildende Steuerung
des Zylinderkolbens und Rohrschiebers erreicht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf den beiliegenden Zeichnungen
dargestellt. Die 2¢ Figuren veranschaulichen die Erfindung im Schnitt durch einen
Zylinder mit verschiedenen Stellungen der Arbeitsorgane. Zwischen Je zwei Figuren
liegt eine Weiterdrehung der Arbeitswelle um r5°.
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Der Arbeitszylinder des Motors a1 besitzt an seinem unteren Ende eine
Erweiterung a2, welche die Speisepumpe darstellt. Beide Teile a1 und d2 sind durch
eine schräge Wand a2° miteinander verbunden.
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In dem Zylinder d2 bewegt sich ein Kolben b2, der nach oben und unten
eine Verlängerung besitzt, die den Verteilungsschieber b1 bildet. Dieser Verteilungsschieber
ist im Hauptzylinder a1 geführt und bildet selbst den Laufmantel für den Arbeitskolben
cl des Motors, der mittels Pleuelstange e1 an die Kurbel d- der Kurbelwelle angeschlossen
ist.
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Der Verteilungsschieber bi hat die erforderlichen Öffnungen, um den
Einlaß des Gasluftgemisches und den Auslaß der Abgase zu steuern. Zunächst eine
Öffnung f für die Abgase, welche durch eine Öffnung g des Zylinders
austreten.
In der Wandung des Zylinders a' der Pumpe ist eine Öffnung h vorgesehen, die durch
den Kanal & mit der Zuleitung des Gemisches vom Vergäser her in Verbindung steht.
Die Öffnung h wird von dem Pumpenkolben b2 geöffnet und geschlossen. Der Pumpenzylinder
a2 wird mit dem Arbeitszylinder verbunden, wenn eine Öffnung i, die unmittelbar
an der Verbindungsstelle des Pumpenkolbens b2 und des Verteilungsschiebers b1 vorgesehen
ist, vom Arbeitskolben cl freigelegt wird.
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Öffnungen n im Schieber b1 und m im Zylinder a1 verbinden schließlich
den letzteren mit einer Leitungrtzl, die einen direkten Anschluß an die Gemischzuleitung
hl herstellt.
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Zur Steuerung des Pumpenkolbens b2 und des Verteilungsschiebers b1
dient ein besonderes Getriebe.
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An dem Pumpenkolben b' ist ein Lenker e' angeschlossen. Das freie
Ende dieses Lenkers e2 ist mittels Gelenkes d2 an einen Hebel j2 und an einem zweiten
Lenker l2 angeschlossen. Der Hebel j' ist mit einem Exzenter k der Antriebswelle
verbunden. Dieses Exzenter ist zur Kurbel dl der Motorwelle versetzt angeordnet.
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Der Lenker 12 ist mit seinem freien Ende drehbar im Motorgehäuse gelagert.
Seine Länge sowie die Wahl des Drehpunktes wird derart bestimmt, daß bei jeder Umdrehung
der Arbeitswelle der Arm 12 zwischen zwei Endstellungen II und III schwingen muß
(Fig. i), die zu beiden Seiten der durch die Totlage der Hebel e', 12 gegebenen
Stellung I liegen. Durch diese Einrichtung wird bewirkt, daß, wenn die Lenker e',
12 von I nach II und von II nach I schwingen, der Pumpenkolben b' und der Schieber
b1 ihre auf und ab steigende Bewegung ausführen. daß aber, wenn die Lenker e',
11 von I nach III und von III nach I schwingen, der Pumpenkolben b= und der
Schieber b1 in der Nähe ihrer »inneren Totlage« bleiben, da sie infolge der geringen
Schwingungen der Hebel e', t' während I bis III bis I nur eine kleine hin und her
gehende Bewegung vollführen.
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Die Steuerung des Kolbens b' der Speisepumpe ist so ausgebildet, daß
der Kolben der Speisepumpe einen geringeren Hub als der Motorkolben ausführt. Nichtsdestoweniger
ist die Geschwindigkeit der Verschiebung des Pumpenkolbens b2 derart, däß, wenn
der Arbeitskolben cl des Motors seinen aufsteigenden Hub ausführt, derselbe mit
einer geringen Verzögerung gegenüber der Bewegung des Pumpenkolbens b' zu arbeiten
beginnt und die Öffnung i erst dann überdeckt, wenn der Pumpenkolben seine innere
Totlage erreicht hat. Aus diesem Grunde berechnet man die Abmessungen der Lenker
e2, l', j2 so, rlaß der Pumpenkolben b= seine Aufwärts-bzw. Abwärtsbewegung bereits
während je eines Drittels einer Umdrehung der Motorwelle ausführt.
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Die Austrittsöffnung f des Schiebers b1 und die Ableitung g überdecken
sich, wenn der Schieber bi in seine »äußere Totlage« gelangt und der Arbeitskolben
bereits den größten Teil seines Abwärtshubes ausgeführt hat. Der Schieber b1 schließt
den Auslaßkanal g fast in dem Augenblick, in dem er seine aufwärtsgehende Bewegung
beginnt, damit fast während der ganzen Zeit, wo das frische Gasluftgemisch aus der
Speisepumpe in den Arbeitszylinder eintritt, der Auspuff geschlossen ist. Die Eintrittsöffnung
h der Speisepumpe wird durch den Kolben b2 bereits etwas vor Eröffnung des Auslasses
geöffnet. Die Öffnung m wird freigelegt, sobald die Öffnung f
über den Auslaß
g zu liegen kommt. In dieser Stellung hat der Kolben die Öffnung i des Schiebers
noch nicht freigegeben. Infolgedessen strömt Gasluftgemisch durch Leitung in, m"
in den Zylinder und gleicht den in diesem durch Abfluß der Abgase entstandenen Unterdruck
aus.
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Um eine gute Wirkung der Speisepumpe zu erzielen, ist die Begrenzungswandung
a2° des Pumpenzylinders mit dem Arbeitszylinder abgestumpft oder eiförmig ausgeführt,
wobei die konkave Krümmung dieser Begrenzungswandung dem Speisekolben entgegengesetzt
liegt. Entsprechend der Krümmung dieser Begrenzungswandung a=° ist auch der obere
Teil des Speisekolbens gestaltet. Durch diese Einrichtung erhält man den Vorteil
einer Richtung des in dem Arbeitsraum gegen den Deckel &" des Arbeitszylinders
strömenden Gasluftgemisches,wodurch sich eine vorzügliche Zündung ergibt, obwohl
infolge des Fehlens des Auspuffhubes beim Arbeitsprozeß des vorliegenden Motors
in dem Arbeitszylinder noch verbrannte Gase vorhanden sind.
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Der die Erfindung bildende Verbrennungsmotor arbeitet in folgender
Weise: Bei der in Fig. i veranschaulichten Stellung steht der Arbeitskolben cl im
oberen Totpunkt. Im Arbeitsraum befindet sich das im vorhergehenden Arbeitshub angesaugte
Gemisch unter dem entsprechenden Druck.
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Das Gasluftgemisch wird entzündet und der Arbeitskolben cl beginnt
seinen Arbeifslauf nach unten, wobei der Arbeitszylinder vollständig geschlossen
bleibt. Der Schieber b1 und Pumpenkolben b' beginnen dabei langsam abwärts zu steigen.
Die Bewegungen des Schiebers bi sind aus den Fig. z und 3 zu erkennen. Die entzündeten
Gase im Arbeitszylinder expandieren und gleichzeitig
wird in der
Speisepumpe ein Unterdruck erzeugt, da diese noch nicht mit der Zuleitung h in Verbindung
steht. Die verschiedenen nacheinanderfolgenden Arbeitsstellungen sind in den Fig.4,
5 und 6 dargestellt. Hierbei ist die Zuleitung viel durch den Schieber b1 noch abgeschlossen
(s. Fig. 7). Haben der Schieber b1 und der Pumpenkolben b= über die Hälfte ihres
absteigenden Hubes ausgeführt und in dem Pumpenzylinder einen genügenden Unterdruck
erzeugt, und ist der Schieber b1 damit in die Nähe seiner äußeren Totlege gelangt,
so eröffnet der Pumpenkolben b° die Leitung 1c für das frische Gasluftgemisch. Das
Gemisch strömt infolge des -Unterdruckes in die Speisepumpe ein. Während dieser
Zeit bleibt die Auslaßöffnung f im Arbeitszylinder noch geschlossen (Fig. 8).
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Im weiteren Verlauf des Arbeitsvorganges wird die Auslaßöffnung g
durch den Durchlaß f im Schieber b1 eröffnet (s. Fig. 9). Wenige Zeit später wird
auch der Kanal in' mit der Öffnung m durch den Durchlaß ia des Schiebers b1 freigegeben.
Die verbrannten Gase können durch f und g ausströmen und erzeugen infolgedessen
im Zylinderraum einen Unterdruck, der bewirkt, daß frisches Gasluftgemisch durch
die Kanäle rial, in in den Arbeitszylinder einströmt (Fig. 9 und io).
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Wenn der Pumpenkolben b' seine äußere Totlege erreicht, ist der Einlaßkanal
h vollständig geöffnet. Ebenso sind der Auslaß f und der Zusatzeinlaß in in dieser
Stellung vollständig offen. Infolge des Stillstandes des Speisekolbens in seiner
äußeren Totlagc findet eine verstärkte Relativbewegung zwischen dein Arbeitskolben
cl und dem Schieber b1 statt, so daß ersterer allmählich die Öffnung i freizugeben
beginnt (s. Fig.
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Das frische Gasluftgeinisch strömt dann aus dein Speiseraum der Pumpe
in den Arbeitszylinder, und zwar ohne daß eine Entspannung erfolgt, da der Unterdruck
im Zylinder durch die auch jetzt noch erfolgende Zusatzspeisung durch die Öffnungen
in und n behoben ist.
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Während der Arbeitskolben cl seine äußere Totlege noch nicht erreicht
hat und infolgedessen auch weiterhin noch seine abwärtsgehende Bewegung beibehält,
beginnen der Schieber b1 und der Pumpenkolben b= in ihrer äußeren Totlege umzukehren
und nach oben sich zu bewegen. Durch diese verstärkte Relativbewegung zwischen Schieber
und Kolben wird die Öffnung i. vollständig freigegeben und gleichzeitig der Auslaß
f gedrosselt. Däs frische Gasluftgemisch wird nun in den Arbeitszylinder des Kanals
i, übergeschoben. Dieser Stellung entspricht die Fig, 12.
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Der Arbeitskolben cl gelangt nunmehr in seine äußere Totlage, während
der Pumpenkolben seine aufsteigende Bewegung fortsetzt. Infolgedessen bleibt auch
jetzt noch die Öffnung i frei, während der Auslaß f, g sowie die Zusatzbrennstoffleitung
in' vollständig geschlossen werden. Auch der Zutritt h. des Gasluftgemisches zur
Speisepumpe wird gedrosselt und bei der weiteren Bewegung des Speisekolbens vollständig
geschlossen (Fig. 13
und i4).
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Bis auf den Einlaß i von der Speisepumpe nach dem Zylinder sind damit
alle Kanäle geschlossen. Infolge der getroffenen Steuerung für den Verteilungsschieber
und den Pumpenkolben erreichen diese bereits ihre innere Totlege, wenn der Arbeitskolben
erst die Hälfte seiner Rückwärtsbewegung ausgeführt hat (Fig. 15 bis i7).
Dann eilt der Arbeitskolben dem Schieber nach und verschließt die Öffnung i, so
daß nunmehr die Kompression des Gasluftgemisches irre Arbeitszylinder einsetzen
kann (Fig. 2o bis 24).