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Zweitaktmotor mit Kurbelgehäusepumpe und steuerndem Kolben. Die Erfindung
bezieht sich auf solche Zweitaktmotoren mit als Ladepumpe dienendem Kurbelgehäuse,
bei denen der Kolben nicht nur die Überström- und die Auspuffkanäle der Arbeitsseite,
sondern auch die Einlaßöffnungen zum Kurbelgehäuse steuert. Der Zweck der Erfindung
besteht darin, eine möglichst vollständige Füllung des Kurbelgehäuses mit Ladegemisch
zu erzielen und zu diesem Zweck das Einströmen des Gemisches in das Kurrelgehäuse
nicht erst in der Nähe des inneren Hubendes des Kolbens, sondern während eines möglichst
großen Teiles des Kolbenhubes stattfinden zu lassen Die zu diesem Zweck bisher vorgeschlagenen
selbsttätig wirkenden Ventile oder Schieber zur Steuerung einer Öffnung des Kurbelgehäuses
sind teils umständlich in ihrer Bauart, teils erreichen sie den angestrebten Zweck
nicht vollkommen. Dies gilt besonders für die selbsttätig wirkenden Ventile, deren
Steuerung namentlich bei großen Umdrehungszahlen infolge
der Trägheit
ihrer Massen zu schleppend ist.
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Eine lange Füllungsdauer für das Kurbelgehäuse wird gemäß der Erfindung
dadurch erreicht, daß der Kolben selbst vom Beginn seines Einwärtshubes an einen
Kanal für den Einlaß des Brennstoffluftgemisches in das Kurbelgehäuse freilegt,
während ein durch den Kolben gesteuertes Ventil bei Bewegungsumkehr des Kolbens
den Voreröffnungskanal absperrt. Am zweckmäßigsten wird dieses durch den Kolben
gesteuerte Ventil in einer am äußeren Kolbenende eingedrehten Ringnut angeordnet,
die mittels ihrer Bodenfläche mit dem Innenraum des Kolbens und mittels ihres oberen
Randes mit Einschnitten oder Nuten in Verbindung steht, die sich in der Wand des
Kolbens in Richtung seiner Achse bis auf einen geeigneten Abstand von der wirksamen
Kolbenfläche erstrecken.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens,
und zwar zeigt Abb. i einen lotrechten, senkrecht zur Kurbelwellenachse gelegten
Achsialschnitt durch einen Zweitaktmotor gemäß der Erfindung.
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Abb.2 und 3 veranschaulichen Schnitte in Richtung der Linien 2-2 und
3-3 der Abb. i. Abb. q. zeigt den Kolben in Seitenansicht und in vergrößertem Maßstabe,
während Abb. 5 den Zylinder und Kolben in einem Achsialschnitt zeigt, welcher senkrecht
zum Schnitt nach Abb. i steht.
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Ein gemäß der Erfindung eingerichteter einzylindriger Zweitakt - Explosionsmotor,
bei welchem das Kurbelgehäuse als Ladepumpe dient, besteht in der üblichen Weise
aus folgenden Teilen: aus einem Zylinder a, der oben durch einen Zylinderkopf ai
und unten dicht durch ein Kurbelgehäuse b abgeschlossen ist, ferner aus einer Kurbel
c. welche in dem Geliäuse b drehbar gelagert ist, und endlich aus einem in dem Zylinder
a beweglichen Kolbend, der durch eine Pleuelstange c mit der Kurbel c in Verbindung
steht.
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Auspuffschlitze f sind derart in dem Zylinder a angebracht, daß sie
vom Kolben freigelegt werden, wenn dieser bei Beendigung seines Arbeitshubes in
die Nähe seines äußeren Hubendes kommt.
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Ferner sind in dem Zylinder a Überströmschlitze g so angeordnet, daß
ihre Eröffnung durch den Kolben erst beginnt, nachdem dieser schon mit der Freilegung
der Auspuffschlitze f begonnen hat. Die vollkommene Eröffnung der Überströmschlitze
g durch den Kolben findet erst statt, wenn dieser an das Ende seines Arbeitshubes
gelangt ist. Die Schlitze g stehen durch eine Leitung gs, die in der Zylinderwand
liegt, mit dem Innenraum ( des Kurbelgehäuses in Verbindung. Schließlich sind noch
Einlaßschlitze h. für das Gemisch in der Weise im Zylinder a angeordnet, daß sie
durch den Kolben freigelegt werden, wenn dieser seinen Aufwärtslitib nahezu beendet
hat. Diese Schlitze da stehen mit einem Vergaser i. in Verbindung und dienen zur
Zuführung des Gemisches in den unterhalb des Kolbens d liegenden Gehäuserattiit
b.
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Um jedoch dem Brennstoffluftgemiscli schon vorher ein Zuströmen zum
Kurbelgehäuse zu ermöglichen und so das schädliche plötzliche Hineinstürzen des
Gemisches in den Innenraum des Kurbelgehäuses am Ende des KompressionshuLes zu vermeiden,
ist gemäß der Erfindung in der Außenwand des Kolbens d in der Nähe seines unteren
Randes eine mehrfach abgesetzte Ringnut dl angebracht (vgl. Abb. q.). In dem unteren
Teil dieser Ringnut, die tief in die Wandung des Kolbens reicht, sind Löcher d'°
angebracht, welche die Kolbenwand vollständig durchdringen.
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Auf einem Teil der Kolbenaußenfläche sind zwei rinnenförmige Einschnitte
oder Nuten d= (Abb. 2 bis d.) angebracht, die sich in aclisialer Richtung von dem
oberen Teil der Ringmit d' nach oben bis in die Nähe der Kolbendichtungsringe d3
erstrecken, die unterhalb der wirksamen Kolbenstirnfläche liegen. Durch diese rinnenförmigen
Einschnitte werden die Einlaßschlitze k. für das Gemisch mit der Ringnut d' verbunden,
wenn der Kolben von seinem unteren Totpunkt aus nach oben sich bewegt.
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In die Ringnut dl, und zwar zweckmäßig in ihrem unteren Teil, ist
ein Ring j eingelegt. dessen Höhe ]deiner ist, als die Höhe der Ringnut, oder, wenn
der untere Teil der Nut d' sich tiefer in die Kolbenwandung erstreckt als ihr oberer
Teil, so wird die Höhe des Ringes j zweckmäßiger kleiner gewählt, als die Breite
der Nut und der Innendurchmesser des Ringes zweckmäßig kleiner als der kleinste
Durchmesser oder der Grund des ! oberen Teiles der Ringnut.
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Die Arbeitsweise dieses Motors ist folgende: Es sei angenommen, daß
der Kolben d seinen Verdichtungshub gerade beendet hat, also im oberen Totpunkt
steht. Das Gemisch ist im Kompressionsraum über ihm verdichtet, und es erfolgt nun
die Explosion. Der Kolben führt seinen Arbeitshub (nach abwärts) aus.
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' Ist der Kolben in die Nähe seines äußeren Totpunktes angelangt,
so legt er die Auslaßöffnungen f frei, durch welche die verbrannten i Gase in die
Auspuffleitung entweichen können. Bei der Fortsetzung seiner Abwärtsbewegung beginnt
der Kolben die Einlaßöffnungen g freizulegen, wodurch das im Kurbelgehäuse verdichtete
Gemisch durch den Seitenkanal 9 '
des Zylinders in den oberen,
den Arbeitsraum des Zylinders einströmen kann. Das durch den oberen Ansatz der wirksamen
Kolbenstirnfläche nach oben geführte Gemisch trägt zur guten Spülung, d. h. zur
Beseitigung der Abgase aus dem Arbeitsraum bei.
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Beginnt nun der Kolben d seinen nach einwärts (aufwärts) gerichteten
Kompressionshub, so legt sich der Ring j gegen den unteren Rand der Ringnut d'-,
da die Reibung zwischen der äußeren Umfangsfläche des Ringes j und der Innenwand
des Zylinders eine Bewegung des Ringes zu verhindern sucht. Bei dieser Stellung
des Ringes wird eine Verbindung zwischen der rinnenförmigen Aussparung d2 der Kolbenwandung
und dem Innenraum des Kurbelgehäuses hergestellt, so daß das Brennstoftluftgemisch
aus dem Vergaser i durch die Schlitze k der Zylinderwandung, durch die Rinnen d2
am Kolbenumfang und durch die mit ihnen in Verbindung stehende Kolbenringnut d'1,
ferner durch den Zwischenraum zwischen dem Ring j und der oberen Seitenfläche des
tieferen Einschnittes. der - Ringnut d' (Abb. 4) und schließlich durch die Löcher
d` der Kolbenwandung in das Kurbelgehäuse eintreten kann.
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Das Ansaugen des Brennstoffluftgemisches findet gemäß der Erfindung
nicht erst in der Nähe des oberen Totpunktes des Kolbens bei Eröffnung der Schlitze
lt der Zylinderwandung durch den unteren Kolbenrand statt, sondern bereits von dem
Augenblick an, in welchem sich beim Aufwärtsgang des Kolbens die rinnenförmigen
Aussparungen d= des Kolbemimfanges mit den Schlitzen h der Zylinderwandung sich
decken. Nur zur gänzlichen Füllung des Kurbelgehäuses werden ein der Nähe des oberen
Totpunktes des Kolbens sämtliche Schlitze h durch den unteren Rand des Kolbens freigelegt.
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Sobald nun der Kolben seine Bewegung umkehrt, also nach abwärts gleitet,
legt sich der Ring j infolge der hemmenden Reibung zwischen ihm und der Zylinderwandung
gegen die obere Randfläche der Ringnut d' des Kolbens. Hierdurch sperrt er die Verbindung
zwischen dem Innenraum des Kurbelgehäuses und der Nut dl nebst der r innenförmigen
Aussparung d2 am Kolbenumfang ab, so daß der Kurbelraum dicht abgeschlossen ist,
sobald der untere Kolbenrand die Einströmschlitze 1a überdeckt hat.
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Bewegt sich der Kolben auf seinem Arbeitshub weiter nach auswärts
(nach unten), so wird das im Kurbelgehäuse befindliche Gemisch so lange verdichtet,
bis die obere Kante des Kolbens die Überströmöffnungen g freilegt. Das in den Arbeitsraum
des Zylinders übergeströmte Gemisch wird bei dem nun folgenden Aufwärtsgang des
Kolbens durch seine (obere) wirksame Kolbenfläche verdichtet. Im oberen Totpunkt
erfolgt jedesmal eine neue Explosion.
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Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung in keiner Weise auf
diejenige Ausführungsforrn, die in der Zeichnung veranschaulicht ist, sondern umfaßt
auch Abänderungen aller Art, besonders solche bei mehrzylindrigen Motoren. Bei solchen
Motoren braucht das Kurbelgehäuse nur derart unterteilt zu sein, daß jeder Zylinder
unabhängig von dem anderen arbeitet.