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Zweitaktbrennkraftmaschine mit kolbengesteuerten Auspuff- und Einlaßschlitzen
Die Erfindung bezieht sich auf solche Zweitaktbrennkraftmaschinen, und zwar auf
einfach wirkende, wie auf doppelt -#virkende Maschinen, bei welchen die Auspuff-
und Einlaßschlitze im Zylinder einander gegenüberstehen und vom Kolben gesteuert
werden und bei welchen die Einlaßschlitze so gerichtet sind, daß sich die Luftstrahlen
der äußern Schlitze zur Hauptsache in der einlaßseitigen Zylinderhälfte treffen
und von Luftstrahlen der innern Schlitze zum großen Teil über die Zylindermitte
hinaus abgelenkt werden. Sie bezweckt, während des ersten Teils der Einlaßzeit den
Luftstrom derart aufzurichten, daß er zur Hauptsache in der einlaßseitigen Zylinderhälfte
hochsteigt und dabei eine sogenannte Bogenspülung ergibt. Während des übrigen Teils
der Einlaßzeit soll dagegen dem Luftstrom eine ausgesprochene Schrägstellung erteilt
werden, d. h. seine Richtung soll von den Einlaßschlitzen ausgehend schräg aufwärts
etwa gegen die Ecke, welche vom Zylinderdeckel und der auspuffseitigen Zylinderwand
gebildet wird, verlaufen, zum Zwecke, die Umlaufbewegung der vorausgegangenen Bogenspülung
zum Stillstand zu bringen oder sie in eine Gegenbewegung umzuwandeln. Die Erfindung
erreicht diese doppelte Aufgabe, ohne beispielsweise das bekannte Mittel der Ablenkung
durch höher gespannte Zusatzluft anwenden zu müssen, in einfacher Weise durch eine
Reglung der Luft der innern Einlaßschlitze. Diese Reglung besteht in einer Verzögerung
des Luftdurchtrittes oder in einer Drosselung während des ersten Teils der Einlaßzeit,
wodurch die Ablenkwirkung der Mittelstrahlen auf die übrige Luft gänzlich oder größtenteils
aufgehoben wird und daher der Gesamtluftstrom in der einlaßseitigen Zylinderhälfte
hochzusteigen veranlaßt wird. Während des übrigen Teils der Einlaßzeit wird dagegen
die Drosselung aufgehoben, wodurch die Ablenkwirkung der mittleren Luftstrahlen
voll zur Geltung kommt und dem Luftstrom die erforderliche Schrägstellung erteilt
wird. Der zeitliche Ablauf der Geraderichtung des Luftstromes und der anschließenden
Schrägstellung kann beliebig gewählt werden. Es kann beispielsweise auch ein allmählicher
Übergang im Richtungswechsel vorgesehen werden.
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Die Einlaßschlitze können eine beliebige übliche Neigung gegen die
Zylinderachse besitzen. Die obere Begrenzungsfläche kann beispielsweise bei allen
Schlitzen gleich sein und q.5° Neigung haben. Die Schlitze sind aber dabei immer
so zu gestalten, daß bei vollem Zusammenwirken aller Schlitze der größte Teil der
Luft den obern Teil des Zylindern
in der auspuffseitigen Hälfte
erreicht oder daß sogar eine noch stärkere Schrägstellung erzielt wird.
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In der Regel wird es erwünscht sein, die Aufrichtung des Luftstromes
während des ersten Teils der Einlaßzeit noch besonders' sicherzustellen. Dies läßt
sich erreichen, wenn der Querschnitt der äußeren Schlitze möglichst groß bemessen
wird, oder es kann eine derartige Gestaltung der Schlitze und eine gleichzeitige
Reglung ihrer Luftstrahlen vorgesehen sein, daß die lebendige Kraft der den Schlitzen
entströmenden Luftmassen von den äußern bis zu den innern Schlitzen abnehmend verschieden
ist.
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Für die Durchführung der vorstehend beschriebenen Reglungsverfahren
würde es genügen, wenn der Ladeluftbehälter durch Ventile oder ähnlich wirkende
Abschlußorgane und mittels eines gemeinsamen Luftraumes mit den Schlitzen in Verbindung
stände. Dies würde aber bedingen, die Reglungsvorrichtungen unmittelbar bei den
Schlitzen anzuordnen. Wird jedoch derLuftraum in axialer Richtung durch Trennungswände
in mehrere Kammern zerlegt, so ermöglicht dies, die Reglungsorgane an beliebigen
Stellen anzuordnen oder die Abschlußorgane selber zur Reglung dienstbar zu machen.
Die Einteilung der Luftkammern wird in der Regel so zu wählen sein, daß für die
mittleren Schlitze eine gemeinsame Luftkammer besteht. Es können aber auch zwei
oder mehrere Mittelluftkammern vorgesehen sein. Die Trennungswände brauchen nicht
gasdicht zu sein. Eingeschobene Wände ohne besondere Fugendichtung würden .beispielsweise
eine genügende Abgrenzung gewährleisten.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.
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Abb. i und z stellen ein erstes Ausführungsbeispiel dar, wobei es
sich um fünf Luftkammern handelt.
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Abb. i ist ein senkrechter, Abb. 2 ein waagerechter Querschnitt.
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A ist der Zylinder, B der Ladeluftbehälter, P der Kolben,
C sind die Auspuffschlitze, S ist die Auspuffableitung. Die drei innern Einlaßschlitze
D reichen höher hinaus als die Auspuffschlitze. Von den äußeren Einlaßschlitzen
El und E2 reichen die letzteren auf die Höhe der Auspuffschlitze, während die ersteren
niedriger sind. F, F1 und F2 sind die fünf Luftkammern, H, H1 und H2 die zugehörigen
Ventile, welche die Verbindung mit dem Ladeluftbehälter B herstellen. Diese Ventile
können selbsttätig sein oder, wie in Abb. i angegeben, durch umlaufende Steuernocken
oder anderswie betätigt werden. Die Ventile H2 sind größer bemessen als die Ventile
H1. Für jede Luftkammer können auch zwei oder mehrere Ventile vorgesehen werden.
Der Spül- und Ladevorgang spielt sich in folgender Weise ab: Beim Niedergehen des
Kolbens P öffnen sich zuerst die Schlitze D, später die Auspuffschlitze C und gleichzeitig
die Einlaßschlitze E2. Ein Rückströmen von Auspuffgasen in den Ladeluftbehälter
B wird dadurch verhindert, daß die Ventile H, H1 und H2 geschlossen gehalten werden,
bis sich der Abgasdruck unter den Spül- bzw. Ladedruck abgesenkt hat. Dies wird
ungefähr der Fall sein, wenn die niedrigen EinlaßschlitzeEl sich zu öffnen beginnen.
Jetzt werden die Ventile Hl und H2 geöffnet, gleichzeitig oder etwas später öffnet
sich ebenfalls Ventil H in der Weise, daß während des ersten Teils der Einlaßzeit
der Schlitze El und E2 aus den Schlitzen D gar keine oder nur wenig Luft ausströmt.
Der Gesamtluftstrom steigt deshalb in der einlaßseitigen Zylinderhälfte empor, wendet
sich, am Zylinderdeckel angelangt, gegen die Auspuffseite hin und strömt schließlich
gegen die Auspuffschlitze hinunter, die Abgase vor sich her schiebend. Eine Reglung
des Luftdruckes in den Einlaßschlitzen derart, daß er bei den Schlitzen E2 am .höchsten
ist und gegen die Mittelschlitze hin abnimmt, wird einesteils durch die Ventile
H, Hl und H2 selber, andernteils durch die Ablenkwand N in der Mittelkammer F bewirkt.
Durch diese Druckreglung und weil die Schlitze E2 mehr Querschnitt besitzen als
die Schlitze El wird erreicht, daß die lebendige Kraft der den Schlitzen entströmenden
Luftmassen von den äußern bis zu den inneren Schlitzen abnehmend verschieden ist
und infolgedessen der Ladestrom mit großer Sicherheit in der einlaßseitigen Zylinderhälfte
hochsteigt.
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Im zweiten Teil der Einlaßzeit, welcher in der Regel mindestens etwa
die Hälfte der ganzen Einlaßzeit ausmacht, wird die Drosselung der Mittelstrahlen
auf das erreichbare Mindestmaß vermindert. Dabei wächst die Stärke der Mittelstrahlen
und somit ihre Ablenkwirkung, und der Gesamtladestrom neigt sich mehr und mehr gegen
die Auspuffseite hin, und die Umlaufbewegung der Luft, deren Richtung hier dem Uhrzeigersinn
entgegengesetzt ist, wird abgebremst.
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Abb. 3 und q. zeigen ebenfalls eine Anordnung mit fünf Luftkammern.
Die Einlaßschlitze G1 und G2 sind hier alle etwas höher als die Auspuffschlitze
C, da sie nach Schluß der letzteren als Nachladeschlitze dienen sollen. In den Luftkammern
F1 sollen die Ablenkschaufeln N die Luft nach außen hin abdrängen. Das Abschlußorgan
H der Luftkammer F ist hier als selbsttätiges Ventil gedacht, und durch ein gesteuertes
Tellerventil
1V1 wird der Luftdurchtritt zu Beginn der Einlaßzeit
gedrosselt. Eine Drosselung könnte auch ohne dieses Organ 1W beispielsweise
dadurch erzielt werden, daß das Ventil H mit größerer Masse versehen würde als die
Ventile Hl und H2, wodurch sich die Anhubdauer des Ventils H entsprechend verlängern
ließe.
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Bei den angeführten Beispielen können an Stelle je eines Ventils H
für die Luftkammern F auch deren zwei oder mehrere gewählt werden, und ebensowohl
kann eine Mehrzahl von Reglungsorganen M vorgesehen sein. Als Abschlußorgane der
Luftkammern können an Stelle der beschriebenen Ventile auch andere Steuerungsvorrichtungen,
wie beispielsweise Drehschieber, eingebaut sein. Die Erfindung bezieht sich auch
auf solche Fälle, wo ein Teil der Luft der Außenschlitze nicht der Ablenkwirkung
durch die Mittelluft unterworfen ist.