DE578354C - Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

■Die Erfindung bezieht sich auf eine schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine mit einer neben dem Arbeitszylinder angeordneten Spül- und Ladepumpe. ^
Bei bekannten Maschinen dieser Art sind die Ein- und Auslaßschlitze des Arbeitszylinders in der gleichen Längsebene des Arbeitszylinders vorgesehen. Die Folge dieser Ausbildung ist die Notwendigkeit der Verwendung ungewöhnlich langer Kolben sowohl für den Arbeitszylinder als. auch für die Ladepumpe. Aus dieser großen Länge der beiden Kolben ergibt sich ein sperriger und infolgedessen unwirtschaftlicher Aufbau der ganzen Maschine.

Bei einer anderen bekannten Brennkraftmaschine treten diese Mängel nicht in Erscheinung, da hier die Ein- und Auslaßschlitze des Arbeitszylinders in dem gleichen Ringabschnitt des Arbeitszylinders vorgesehen sind. Dadurch können die Kolben und die Zylinder niedriggehalten werden. Diese bekannte Konstruktion hat aber den Nachteil, daß .der Einlaßschlitz zusätzlich durch den Ladepumpenkolben gesteuert wird, wodurch leicht Frühzündungen infolge der im Einlaßschlitz zurückgebliebenen Frischgasmejigen eintreten.

Nach der Erfindung sind nun die Nachteile beider bekannten Bauarten dadurch vermieden, daß die Ein- und Auslaßschlitze des Arbeitszylinders in dem gleichen Ringabschnitt des Arbeitszylinders liegen und der Kolben der Ladepumpe den oder die Auslaßschlitze steuert. Hierdurch ist der Vorteil erzielt, daß einerseits die Gefahr von Frühzündungen vermieden ist und anderseits der Ladepumpenkolben sehr kurz gehalten werden kann. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Ladepumpe als doppelt wirkende Pumpe ausgebildet und- somit gleichzeitig für mehrere Arbeitszylinder verwendet werden kann.

Zweckmäßig bestehen die Auslaßschlitze der beiden Arbeitszylinder aus zwei oder mehreren Teilen, die durch parallel zur Steuerkante der Arbeitszylinderkolben verlaufende, in den Zylinderwandungen gebildete Stege voneinander getrennt sind. Hierdurch ist der Vorteil erzielt, daß die Höhe des KoI-bens noch niedriger gehalten werden kann, da zum Abschluß der Auslaßschlitze beim Kompressionshub der Arbeitskolben lediglich die Absperrung des oberen Teilschlitzes der Auslaßöffnung durch den Kolben der Ladepumpe genügt, während der übrige Teil der Auslaßöffnung durch den Arbeitskolben selbst abgeschlossen wird.

Eine weitere Verbesserung ist nach der Erfindung dadurch erzielt, daß vom Ladepumpenzylinder zu jedem Arbeitszylinder zwei Einlaßkanäle führen, die an sich gegenüberliegenden Stellen · dieses Arbeitszylinders schräg in diesen einmünden, und daß ferner der wirksame Kolbenboden Auskerbungen aufweist, die im Sinne der in die Arbeits-

zylinder einmündenden Enden der Einlaßkanäle verlaufen und durch je eine Lenkwand voneinander getrennt sind, die sich quer zur Einströmrichtung des in die Arbeitszylinder eingeführten Arbeitsmittels erstreckt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Frischgase nach ihrem Eintritt in den Arbeitszylinder an der dem Auslaß gegenüberliegenden Wand des Arbeitszylinders hochgeführt werden, so ίο daß eine Mischung der Frischgase mit den im Zylinder vorhandenen verbrannten Gasen nicht eintritt. Diese verbrannten Gase werden vielmehr von den einströmenden Frischgasen auf die Auslaßöffnung zu gedrängt, so daß diese, ohne mit den Frischgasen gemischt zu werden, abgeführt werden. Dadurch sind die Ladungsverluste um ein weiteres Maß herabgedrückt.

Auf den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele dargestellt.

Fig. ι ist ein Achsenschnitt durch eine zweizylindrige Brennkraftmaschine mit Ladepumpe.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des Gesamtmotors, von oben gesehen.

Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine Abändeningsform.

Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie C-D der Fig. 4.

Fig. 6 veranschaulicht einen Schnitt nach der Linie E-F in Fig. 5.

In den Block 1 sind zwei Zylinder 2, 3 eingegossen, in denen ein Kolben 4 bzw. 5 verschiebbar ist. Um die Wandung des Zylinders 2 herum ist ein Ringraum 6 gebildet, in den ein Kühlmittel einführbar ist. Ebenso ist der Zylinder 3 von einem Kühlraum 7 umgeben. Der Zylinder 2 weist an seinem oberen Ende eine Öffnung 8 auf, in der die nicht dargestellte Zündkerze untergebracht ist. Der Zylinder 3 weist eine entsprechende öffnung 9 auf.

Der Zylinder 2 weist Einlaßschlitze 10, 10' und der Zylinder 3 Einlaßschlitze 11, 11' auf. In dem gleichen Ringabschnitt der Zylindern, 3 sind Auslaßschlitze 12, 12' bzw. 13, 13' vorgesehen. Die Auslaßschlitze 12, 12' sind durch einen Steg 14 und die Auslaßschlitze 13, 13' durch einen Steg 15 voneinander getrennt. Die Stege 14 und 15 verlaufen parallel zu der mit ihnen zusammenwirkenden Führungskante des Kolbens 4 bzw. 5. Der Boden des Kolbens 4 ist mit zwei Aussparungen 16, 16' versehen, die durch einen Steg 17 voneinander getrennt sind. Der Steg 17 verläuft von der Mitte des Kolbenbodens bis zu dem den Auslaßschlitzen 12, 12' gegenüberliegenden Rand des Kolbens 4. Die Aussparungen 16, 16''des Kolbenbodens 4 bilden in der entsprechenden Stellung des Kolbens 4 Verlängerungen der bei den Einlaßschlitzen 10, 10' mündenden Einlaßkanäle 18, 18'. In der gleichen Weise sind am Boden des Kolbens 5 Aussparungen 19, 19' sowie ein Steg 20 vorgesehen. In die Aussparungen 19, 19' münden in der entsprechenden Stellung des Kolbens 5 Einlaßkanäle 21, 21', deren Mündüngen die Einlaßschlitze 11, 11' bilden.

Zwischen den beiden- Arbeitszylindern 2 und 3 ist der Zylinder 22 einer Ladepumpe angeordnet, deren Kolben 23 ebenso wie die Kolben 4 und 5 der Arbeitszylinder von der nicht dargestellten Kurbelwelle angetrieben wird. Der Zylinder 22 ist oben durch einen Deckel 24 abgeschlossen, in dem die beispielsweise an einen nicht dargestellten Vergaser angeschlossene Gemischzuleitung 25 mündet. Das andere Ende des Ladepumpenzylinders 22 ist durch einen Deckel abgeschlossen, in dessen mittlerer Bohrung das eine Ende der rohrförmig ausgebildeten Nabe 27 des Kolbens 23 verschiebbar ist. Die Hohlnabe 27 ist an ihrem unteren Ende durch einen Deckel 28 verschlossen, der in der Bohrung des Zylinderdeckels 26 abgedichtet ist.

Am unteren Ende der Hohlnabe 27 sind Schlitze 29 und am oberen Ende der Nabe Schlitze 30 vorgesehen. Diese Schlitze stellen in der entsprechenden Stellung des Kolbens 23 die Verbindung zwischen Gemischzuleitung 25 und den beiden Zylinderräumen 31 und 32" der Ladepumpe dar. Das obere Ende der Hohlnabe 27 ist abdichtend in der mittleren Bohrung des Zylinderdeckels 24 geführt.

Der Kolben 23 weist an seinem Umfang einen Ringraum 33 auf, der durch den KoI-ben 23 gegenüber den Zylinderräumen 31 und 32 der Ladepumpe abgeschlossen ist. In den Ringraum 33 münden die Auslaßkanäle 34, die zum Auspuff führen. Der Zylinderraum 31 der Ladepumpe steht durch die Kanäle 21, 21' mit den Einlaßschlitzen 11, 11' des Zylinders 3 und der Zylinderraum 32 durch die Kanäle i8, 18' mit den Einlaßscnlitzen 10, 10' des Zylinders 2 in Verbindung.

Die beschriebene Vorrichtung wirkt wie folgt:

Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Betriebsstellung der Brennkraftmaschine ist der Kolben 4' des Arbeitszylinders 2 im Begriff, sich nach oben zu bewegen, während der KoI-ben 5 des Zylinders 3 sich nach unten bewegt. Der Kolben 23 der Ladepumpe befindet sich in seiner untersten Stellung. Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, hat der Kolben 4 die Einlaßschlitze 10, 10' des Zylinders 2 noch nicht anz geschlossen, während die Auslaßschlitze 12, 12' abgeschlossen sind. Der Auslaßschlitz

12 ist durch den Kolben 4 des Arbeitszylinders 2 und der Auslaßschlitz 12' durch den Kolben 23 der Ladepumpe abgeschlossen. Der Zylinder 2 ist nunmehr mit Frischgas gefüllt, so daß die Kompression beginnen kann, nachdem die Einlaßschlitze 10, 10' gänzlich geschlossen worden sind, was nach einer geringen Weiterbewegung des Kolbens 4 erfolgt. Der Kolben 23 der Ladepumpe bewegt sich nunmehr ebenfalls nach oben, jedoch wird der Auslaßschlitz 12' von dem Kolben 23 erst dann freigegeben, wenn dieser Schlitz durch den Kolben 4 des Arbeitszylinders 2 abgedeckt ist.

In der Zwischenzeit bewegt sich der Kolben S nach unten. In dem Augenblick, in dem der obere Rand des Bodens des Kolbens 5 den Auslaßschlitz 13' zu überlaufen beginnt, hat der Kolben 23 der Ladepumpe eine solche Stellung eingenommen, daß die Auslaßschlitze 13, 13' in den Ringraum 33 des Kolbens 23 münden. Infolgedessen können die im Zylinder 3 verbrannten Gase durch die Auslaßschlitze 13, 13' sowie den Ringraum 33 hindurch in die Auspuffleitung 34 abgeführt werden. Bei weiterer Abwärtsbewegung des Kolbens 5 werden sodann die Einlaßkanäle 11, 11' geöffnet, und zwar in der Weise, daß zunächst das den Auslaßschlitzen 13, 13' abgewandte Ende der Einlaßschlitze 11,11' geöffnet wird. Dies ist deswegen der Fall, weil, wie aus Fig. 1 deutlich hervorgeht, die obere Kante der Einlaßschlitze 11, 11' sowie auch die der Einlaßschlitze 10, 10' schräg verlaufen. Dadurch wird erreicht, daß die Frischgase zuerst ganz nahe an der Zylinderwand hochgeführt werden, so daß eine Vermischung der Frischgase mit den verbrannten Gasen nicht stattfindet. Die Frischgase schieben sich vielmehr wie ein Keil an dem den Auslaßschlitzen gegenüberliegenden Teil der Zylinderwand nach oben und drücken die verbrannten Gase auf die Auslaßöffnung der Zylinder zu.

Bewegt sich der Kolben 4 des Arheitszylinders 2, nachdem er seine oberste Stellung erreicht hat, wieder nach unten, so wird zunächst der Auslaßschlitz 12' freigegeben, der in diesem Augenblick frei in den Ringraum 33 mündet. Die verbrannten Gase können daher entspannt werden, bevor die Einlaßkanäle 10, 10' geöffnet werden. Umgekehrt werden bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 5 des Arbeitszylinders 3 die Auslaßschlitze 13, 13' durch die Kolben 5 und 23 früher geschlossen als die Einlaßkanäle 11, 11', so daß die Frischgase zum Zwecke der Überladung des Zylinders unter Druck in den Zylinder eingeführt werden können, ohne daß eine Entspannung der Gase durch die Auslaßöffnung hindurch eintreten könnte.

Die Zuführung der Frischgase erfolgt in Richtung des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeiles χ durch die öffnung 25 des. Zylinderdekkels 24 hindurch in die Hohlnabe 27 hinein, von der aus die Frischgase durch die Schlitze 29 bzw. 30 hindurch entweder in den Zylinderraum 32 oder 31 geleitet werden.

Wird von der in Fig. 1 dargestellten Lage des Pumpenkolbens 23 ausgegangen, so wird das in den Zylinderraum 31 eingesaugte Arbeitsmittel bei der nun folgenden Aufwärtsbewegung des Kolbens 23 zusammengepreßt, nachdem die Schlitze 30 durch die Nabe des Zylinderdeckels 24 abgedeckt worden sind. In der gleichen Zeit bildet sich in dem Zylinderraum 32 ein Vakuum, das bei der Öffnung der Schlitze 29 der Hohlnabe 27 das Füllen des Zylinderraums 32 mit Frischgasen ermöglicht.

Die Bewegungen des Kolbens 23 der Ladepumpe werden noch dadurch unterstützt, daß die aus den Arbeitszylindern 2 und 3 durch die Auslaßschlitze 12, 12' bzw. 13, 13' hindurch austretenden verbrannten Gase infolge der Schrägführung der Auslaßschlitze auf die Begrenzungswand der Ringkammer 33 stoßen, bevor sie in die Auspuffleitungen 34 entweichen. Die Strömungsenergie der austretenden Gase wird durch den Aufprall auf die Wandung des Ringraums 33 in Bewegung umgesetzt, die dem Kolben 23 zugute kommt. Es sei noch erwähnt, daß bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 der Kolben der Ladepumpe den Zylinderkolben um etwa 45° nacheilt.

Die vom Ladepumpenzylinder zu den Arbeitszylindern führenden Einlaßkanäle 18, 18' bzw. 21, 21' münden an zwei einander gegenüberliegenden Stellen des Zylinders 2 bzw. 3. Dadurch stoßen die in die Arbeitszylinder einströmenden Frischgase aneinander und werden dachförmig nach oben geschleudert. Durch die Keilwirkung des einströmenden Frischgasstromes werden die im Zylinder vorhandenen verbrannten Gase, ohne sich mit den Frischgasen zu mischen, zur Seite in Richtung auf die Auslaßschlitze zu gedrückt.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform sind die Stege (in Fig. 5 ist lediglich der Steg 17 dargestellt) der Arbeitskolbenböden wesentlich niedriger gehalten als bei dem vorher dargestellten Ausführungsbeispiel. Um trotz der niedrigen Stege zu erreichen, daß die in die Arbeitszylinder 2, 3 einströmenden Frischgase an den zylinderwänden nach oben gelenkt werden, münden die Einlaßkanäle für das Frischgas in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise schräg in die Arbeitszylinder. Damit ist erreicht, daß die Frischgase wie bei dem vorher dargestellten Ausführungsbeispiel keilartig an

den Zylinderwänden emporströmen, während wegen der niedrigen Stege das Gewicht der Kolben 4 und 5 wesentlich verringert ist. Außerdem ist auch der Verbrennungsraum günstiger ausgebildet.

Bei dieser Ausführungsform ist ein abgeänderter Kolben 39 verwendet, der einen regelmäßig geformten mittleren Hohlraum 40. aufweist. Dieser mittlere Hohlraum 40 steht ίο mit der Auspuffleitung 34 in Verbindung. Von den Auslaßschlitzen können nur die Teilschlitze 12', 13' mit dem Hohlraum 40 in Verbindung gebracht werden, während die Schlitze 12, 13 (s. Fig. 5) unmittelbar mit der Auspuffleitung 34 verbunden sind. Die Verbindung zwischen dem Hohlraum 40 und der Auspuffleitung 34 wird durch Schlitze 50 hergestellt, die in der Wandung des Pumpenzylinders vorgesehen sind. Durch diese Ändeao rung ist dem Pumpenkolben 39 eine symmetrisch und wesentlich einfachere und kürzere Form gegeben.

Die Zuführung der Frischgase erfolgt durch Kanäle 41 und 42 hindurch, die mit der Veras gaserleitung 43 in Verbindung stehen. Zwischen die Kanäle 41, 42 und die gemeinsame Vergaserleitung 43 ist ein doppelt wirkender Einlaßschieber 44 eingeschaltet. Dieser Schieber stellt die Verbindung zwischen der Vergaserleitung 43 und einem der Einlaßkanäle 41, 42 dar, während gleichzeitig die Verbindung zwischen der Vergaserleitung 43 und dem anderen der Kanäle 41,42 unterbrochen ist.

Der Einlaßschieber (Fig. 6) besteht aus zwei in sich geschlossenen leichten Schiebern 44, die durch Stäbe 45 miteinander verbunden sind. Der Antrieb des Schiebers 44 kann sowohl zwangsläufig von der Kurbelwelle aus als auch wie beim gewählten Ausführungsbeispiel selbsttätig erfolgen. Im letzteren Falle wird der Schieber 44 unter dem Einfluß des jeweiligen Überdruckes in dem einen Pumpenraum und des gleichzeitigen Unterdruckes in dem anderen Pumpenraum gesteuert. Die Schließ- und Öffnungsbewegungen des Schiebers 44 werden durch Federn 46 unterstützt. Die Federn 46 sind um Filzpuffer 47 herumgeführt, die an dem Gehäuse 48 bzw. dem Deckel 49 befestigt sind. In der Ruhelage nimmt das Ventil 44 unter dem Einfluß der Federn 46 eine Mittelstellung ein, in der beide Einlaßkanäle geschlossen sind. Das Ventil, das im Gegensatz zu den gewöhnlichen Ventilen geräuschlos arbeitet, kann für zwei, ja sogar für vier Pumpenräume verwendet werden, wenn zwei doppelt wirkende Pumpen Anwendung finden, die um i8o° zueinander versetzt arbeiten.

Die neue Bauart ist sowohl für Gas- und Benzinmotoren als auch für Dieselmotoren verwendbar. Bei eirizjdindrigen Motoren könnte die Steuerung der Ein- oder Auslaßschlitze des Zylinders durch besondere Schieber erfolgen, die beispielsweise von der Kurbeiwelle des Motors aus mittels Nocken steuerbar sind.

Claims (6)

Patentansprüche :

1. SchlitzgesteuerteZweitaktbrennkraftmaschine mit einer neben dem Arbeitszylinder angeordneten Spül- und Ladepumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßschlitze (10, 10'; 11, ir' bzw. 12, 12'; 13, 13') des Arbeitszylinders (2, 3) in dem gleichen Ringabschnitt des Arbeitszylinders liegen und der Kolben (23) der Ladepumpe (22) zusätzlich den oder die Auslaßschlitze steuert.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß des oder jedes Arbeitszylinders (2, 3) aus zwei oder mehreren Schlitzen (12, 12'^ 13, 13') besteht, die durch parallel zur Steuerkante des oder der Arbeitszylinderkolben (4, 5) verlaufende, in den Zyliniderwandungen gebildete Stege (i4j 15) voneinander getrennt sind.

3. Maschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Arbeitszylindern (2, 3) in den Ladepumpenzylinder (22) führenden Auslaßkanäle oder Teilkanäle (12,12'; I3_ri3') zu einer an der Stelle der Auslaßkanäle durch die Zylinder hindurchgelegten Radialebene in einer solchen Richtung geneigt sind, daß die aus den Kanälen ausströmenden Abgase auf die einen Ringraum (33) des Ladepumpenkolbens (23) begrenzende Kolbenwand stoßen und die Steuerbewegung des Kolbens unterstützen.

4. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (12,12'; 13,13') der Arbeitszylinder (2, 3) teils unmittelbar teils über eine im Ladepumpenkolben (39) vorgesehene mittlere Kammer (40) mit dem Auspuff (34) zusammenwirken, während die Frischgaszufuhr zur Ladepumpe durch ein unter dem Einfluß der Bewegungen des Ladepumpenkolbens (39) gesteuertes und ■ in die Vergaserleitung (43) eingeschaltetes Ventil (44) regelbar ist (Fig. 6).

5. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ladepumpenzylinder (22) aus zu jedem Arbeitszylinder (2, 3) zwei Einlaßkanäle (18, 18' bzw. 21, 21') führen, die an sich gegenüberliegenden Stellen eines jeden Arbeitszylinders in diesen einmünden, und daß ferner der wirksame Kolbenboden Auskerbungen (16, 16' bzw. 19, 19') auf-

weist, die im Sinne der in die Arbeitszylinder einmündenden Enden der Einlaßkanäle verlaufen und durch je eine Lenkwand (17 bzw. 20) voneinander getrennt sind, die sich quer zur Einströmrichtung des in die Arbeitsz3'linder eingeführten Arbeitsmittels erstreckt.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am Boden eines jeden Arbeitszylinderkolbens (4, 5) vorgesehene Lenkwand (17, 20) für das in den Arbeitszylinder (2, 3) einströmende Arbeitsmittel von der Mitte des Kolbenbodens bis zu dessen Rand verläuft.

Hierzu r Blatt Zeichnungen