DE905687C

DE905687C - Zweitaktbrennkraftmaschine, vorzugsweise mit Brennstoffeinspritzung und Selbstzuendung

Info

Publication number: DE905687C
Application number: DEF4682D
Authority: DE
Inventors: Pierre Farkas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1940-08-10
Filing date: 1943-01-26
Publication date: 1954-03-04

Description

Zweitaktbrennkraftmaschine, vorzugsweise mit Brennstoffeinspritzung und Selbstzündung Der Arbeitskreislauf ,der bisher bekannten Zweitaktbrennkraftmaschi.nenmit Brennstoffeinspritzung ist im wesentlichen in drei gleiche Teile von etwa 1 2o' eingeteilt, von denen der erste die Dehnung, der zweite den Auspuff mit Spülung sowie Ladung und der dritte die Verdichtung umfaßt. Die Entspannungsperiode ist somit verhältnismäßig klein. Die Verbrennungsgase werden unter einem noch hohen Druck ausgepufft und verursachen dabei einen Leistungsverlust hei starkem Auspuffgeräusch.
Bei Zweitaktbrennkraftmaschinen ist wohl schon der Versuch gemacht worden, den Dehnungshub zu verlängern. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit im Verhältnis zur Verdichtungsperiode verlängerter Dehnung. und zwar eineZweitaktbrenmkraftmasch.inevorzugsweise mit Btennstoffeinspritzung, deren wesentliches Merkmal darin besteht, daß der Auspuff vor übergang des Kolbens zum unteren Totpunkt geöffnet und etwa um 9o° nach Passieren desselben geschlossen wird, während die Spülung und Ladung in der -Nähe des unteren Totpunktes des Kolbens nach dem Öffnen des Auspuffes erfolgt und alsdann beendet wird, wobei das Einspritzen des Brennstoffes kurz vor dem oberen Totpunkt, also zu einem Zeitpunkt erfolgt, in dem sowohl die Ladung als auch der Auspuff beendet sind und die Luftladung unter starkem Verdichtungsdruck steht.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Verbrennungskammer durch in den Kolben und/oder im Zylinderkopf eingelegte Wärmeisolierkörper derart gegen Wärmeverlust geschützt, daß in dieser Kammer eine ausreichend hohe Temperatur aufrechterhalten wird, um eine ausgezeichnete Verbrennung und gegebenenfalls trotz der durch die verlängerte Dehnung verursachten wesentlichen Abkühlung die Selbstentzündung der Ladung zu gewährleisten.
Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar zeigt Fig. i ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Arbeitskreislaufes einer Einspritzzweitaktbrennkraftmaschi.ne, Fig. 2 bis 9 senkrechte Schnitte durch schematisch dargestellte Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, Fig. 10 ein weiteres Erfindungsmerkmal.
Gemäß der Fig. i arbeitet eine erfindungsgemäße Einspritzzweitaktbrennkraftmaschine wie folgt: Das Öffnen des Auspuffes erfolgt im Punkt 0E, wodurch ein Dehnungshub bis zu etwa 170° KW gewährleistet ist, während das Schließen des Auspuffes bei FE etwa 9o° KW nach Passieren des unteren Totpunktes B eintritt. Die vom oberen Totpunkt H zum Punkt 0E reichende Dehnungsperiade ist auf dieseWeise groß und nutzt die ganze Energie der Gase aus. Der Beginn des Spül- b7-w. Ladevorgangs DA erfolgt kurz nach Passieren des unteren Totpunktes, und seine Beendigung tritt bei FA ein. Der große Abstand DA-FA gewährleistet eine vollständige Spülung und Ladung, und der Verdichtungshub FA-H ist ,ausreichend, um eine Luftladung unter hohem Verdichtungsdruck zu ergeben. Das Einspritzen des Brennstoffes endlich erfolgt kurz vor dem oberen Totpunkt, wenn die Luftladung bereits verdichtet ist, so daß kein Brennstoffverlust eintritt.
Die in Fig.2 dargestellte Zweitaktbrennkraftmaschine hat einen Lufteinlaßstutzen i, der von einem Ventil 2 gesteuert wird. Dieses Ventil ist am oberen Ende des Arbeitszylinders 3 angeordnet und wird von der Nockenwelle q. über einen zweiarmigen Hebel 5 gesteuert. Eine Einspritzdüse 6 sendet den flüssigen Treibstoff in die Verbrennungskammer, falls es sich um eine Maschine mit iBrennstoffeinspritzung handelt, oder aber eine übliche Zündkerze bringt die vom Kolben verdichteten Frischgase zur Entzündung.
Das Steuerglied des Auspuffes besteht in einem umlaufenden Schieber 7 mit an .dessen Umfang angeordneten Schlitzen 8, die den auf halber Höhe des Zylinders vorgesehenen Auspufföffnungen 9 entsprechen. Die Drehung des Schiebers 7 erfolgt durch ein Getriebe aus Schnecke io und Zahnkranz i i.
Ein im Schieber 7 .gleitender Kolben 12 ist an einer .im Gehäuse 14 umlaufenden Kurbelwelle 13 eingebraut.
Die Rrenn:kraftmaschine ist derart eingestellt, daß die Schlitze 8 des umlaufenden Schiebers 7 die Öffnunaggen 9 nur in der Nähe des unteren Totpunktes des Kolbens 12 aufdecken, wodurch eine verlängerte Dehnung erzielt wird, wie mit Hilfe der Fig. 3 ,dargelegt sei. Die Öffnungs- und Schließwirkungen des Schiebers 7 und :des Ventils :2 sind derart geregelt, daß der -Arbeitskreislauf gemäß Fig. i und die bereits dargelegten Vorteile erzielt werden. Insbesondere ist es der Kolben 12 selbst, der in seinem Aufwärtshub die Auspufföffnungen absperrt.
Die Zweitaktmaschine gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von -der in tFig. 2,dargestellten Ausbildung dadurch, daß der umlaufende Schieber 7 zwei Reihen von Schlitzen 81, 82 aufweist. Die erste Reihe 81 gewährleistet den zur Verbrennung benötigten Lufteinlaß, während die zweite Reihe 82 den Auspuff der Verbrennungsgase gestattet. Diese Ausbildung gestattet den Arbeitskreislauf nach Fig. i mit Hilfe eines einzigen Gliedes, des umlaufenden Schiebers 7, der zugleich den Einlaß und den Auspuff zuläßt und auf diese Weise die Herstellung vereinfacht.
Die Zweitaktmaschine der Fig. 4. unterscheidet sich von der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Maschine dadurch, daß der Schieber 7 anstatt einer Drehbewegung um seine Achse vielmehr in der Achsrichtung im Zylinder 3 gleitet. Zu diesem Zweck ist der Schieber durch einen auf der Nockenwelle q. sitzenden Exzenter 15 angetrieben. Auf diese Weise steuert dieser hin und her gleitende Schieber die Einlaßöffmmgen i für die Verbrennungsluft und die Auspufföffnungen 9 für die Verbrennungsgase, so daß der Arbeitskreislauf der Fing. i verwirklicht wird.
Die Fig. 5 veranschaulicht eine andere Zweitaktmaschine gemäß der Erfindung, die für die Einspritzung von Benzin in vernebeltem Zustand ausgebildet ist. Diese Maschine ist ähnlich wie die in Fig. q. dargestellte Maschine, mit dem Unterschied jedoch, daß ein Verdichter 17 durch einen Luftstutzen 18 ansaugt, in welchen die Einspritzdüse eines Vergasers 19 einmündet. Das auf dies,- Weise erzielte sehr reiche Gasgemisch wird am oberen Ende des Schiebers 7 durch ein vom zweiarmigen Hebel 5 betätigtes Einlaßventil 2 eingelassen. Dieses sehr reiche Gasgemisch vermengt sich mit der durch hie Schlitze 81 in den Zylinder zugelassenen Luft und bildet auf diese Weise ein Gemisch mit für die Verbrennung geeigneten Anteilen.
Die Antriebe des Schiebers 7 und des Ventils 2 sind derart geregelt, daß auch diesmal :der Arbeitskreislauf nach Fig. i verwirklicht wird.
Diese Ausbildung gestattet den Einlaß des Brennstoffgemisches nach der Schließung der Lufteinlaßkanäle i, wodurch jeglicher Verlust an Brennstoffgemisch vermieden und folglich die genaue Dosierung der sehr flüchtigen Treibstoffe, wie Benzin, begünstigt wird.
Diese Ausbildung gestattet auch die Treibstoffspeisung einer mehrzylindrigen :Maschine durch einen einzigen Verdichter 17.
Diese Ausbildung gestattet endlich, :die Maschine mit einem gasförmigen Treibstoff zu speisen, und zwar mit Hilfe einer Pumpe oder eines Preßgasbehälters.
Die oben beispielsweise beschriebenen Zweitaktmasehinen haben entweder einen umlaufenden Schieber (Fig. 2 und 3) oder einen hin und her gehenden Schieber (Fig.4 und 5). In .der Abart nach Fig. 6 führt der Schieber eine axiale Gleitbewegung und zugleich eine teilweise Drehbewegung um seine Achse aus, so daß dieser Schieber 7 die Öffnungen des Zylinders steuert, das Schmieren begünstigt und das Aneinanderkleben der Kolbenringe, insbesondere im Falle von Schwerölmotoren verhindert.
Durch eine Drehbewegung verschiebt nämlich der Schieber die Kolbenringe in ihrer Nut und verhindert auf diese Weise jedes Festkleben dieser Kolbenringe.
Eine Ausführungsart dieser Brennkraftmaschine ist in Fig.6 dargestellt. Die Brennkraftmaschine, die in ihrer Gesamtausführung der Bauart nach Fig. 4 entspricht, hat einen Schieber 7 mit zwei Reihen von Öffnungen 81, 82. Der Antrieb dieses Schiebers erfolgt durch einen auf der Welle 4 sitzenden 'Nocken 20. Zu diesem Zweck betätigt der Nocken 20 einen Kugelzapfen 2i, der in einer Ausnehmun.g des Schiebers 7 gelagert und am Ende eines um einen festen Zapfen 22 schwingenden Hebels vorgesehen ist. Der Schieber führt auf diese Weise eine zusammengesetzte Bewegung aus, die sich aus der Überlagerung einer Drehbewegung und einer Axialverschiebung ergibt, wodurch die obenerwähnten Vorteile erreicht werden.
Eine andere Ausführungsart ist in Fig.7 .dargestellt. Ein auf der Nockenwelle 4 sitzender Exzenter 23 läuft in einem Bund 24 um. Ein Gelenkbolzen 25 ist in den Flanschen dieses Bundes eingesetzt. Ein Lenker 26 ist an diesem Gelenkbolzen 25 angelenkt und mittels eines weiteren Bolzens am Schieber 7 befestigt. Der Bund 24 nimmt infolgedessen eine oszillierende Bewegung an und teilt diese :dem Schieber 7 mit. Am Schieber 7 können auch Öffnungen vorgesehen sein, die den Einlaß des brennbaren Gases nach der Schließung der Einlaßlöcher für die Spülluft gestatten.
Die Maschine gemäß Fi:g. 8 unterscheidet sich von den bereits beschriebenen Maschinen dadurch, daß sie ein den Einlaß steuerndes Ventil 2 und ein den Auslaß steuerndes Ventil 3o aufweist. Diese beiden Ventile 2, 30 sind durch die Nockenwelle 4 betätigt, und zwar das eine über einen zweiarmigen Hebel 5 und das andere unmittelbar.
Die Regelung der Öffnung und der Schließung von Ein- und Auslaß ist derart gewählt, daß auch in diesem Falle der Arbeitskreislauf nach Fig. i erzielt wird.
Bei der Maschine nach Fig. 9 sind sowohl der vom Ventil 2 gesteuerte Einlaß i als auch der vom Ventil 30 gesteuerte Auspuff 9 am oberen Ende der Maschine angeordnet, -wobei der Einlaßstutzen i in eine Verbrennungskammer 31 mündet. Diese Maschine ist derart ausgebildet, daß ihr Gehäuse 14 eine Luftvorverdichtungskammer bildet und auch den Einlaßstutzen i mit Preßluft speist.
Um der Verbrennungskammer eine hohe Temperatur zu erhalten,was selbstzündendenE:inspritzbrennkraftmaschinen besonders zuträglich ist, werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an der Innenseite des Zylinderkopfes und/oder am Kolben Isolierstoffe angebracht, um die Wärmeabgabe zu verhindern. So ist beispielsweise im Ausführungsbeispiel nach Fig. io eine Asbestdichtung 35 am Kolben 34 mittels Schrauben 36 unter einer Scheibe 40 aus Stahl od. dgl. angebracht. Ferner ist eine Asbestfolie 37 zwischen zwei Zylinderkopfteilen 38,39 eingelegt. Diese Dichtungen verhindern auf diese Weise das Entweichen der Wärme durch :den Kolben und den Zylinderkopf. Selbstverständlich könnte die Wärmeabdichtung im Rahmen der Erfindung auf jede andere Weise erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Zweitaktbrennkraftmaschine, vorzugsweise mit Brennstoffeinspritzung und Selbstzündung, dadurch gekennzeichnet, daß der Auspuff kurz vor Übergang des Kolbens zum unteren Totpunkt geöffnet und etwa um 9o° KW nach Passieren :desselben geschlossen wird, während die Spülung bzw. Ladung in der Nähe des tmteren Totpunktes des Kolbens nach erfolgtem Öffnen des Auspuffes beginnt und alsdann beendet -wird, wobei das Einspritzen des Brennstoffes kurz vor dem oberen Totpunkt, also zu einem Zeitpunkt erfolgt, in dem sowohl die Spülung und Ladung mit Luft als auch der Auspuff beendet ist und die Luftladung .unter starkem Verdichtungsdruck steht (Fig. i).
2. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßglied in einem am oberen Ende des Zylinders eingebauten Ventil, das Auslaßglied in einem umlaufenden Schieber mit Schlitzen besteht, die auf halber Höhe im Zylinder vorgesehenen Auslaßöffnungen entsprechen, -wobei die Drehung des Schiebers die Reihenfolge der einzelnen Phasen des Arbeitskreislaufes gewährleistet, während die Schließung der Schlitze des Schiebers durch den Kolben selbst während dessen Rückhubes bewirkt wird (Fig. 2).
3. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Schieber zwei Reihen von Schlitzen aufweist, die den Öffnungen des Zylinders entsprechen, wobei die eine Reihe den Einlaß der zur Verbrennung erforderlichen Luft, die andere Reihe den Auspuff der verbrannten Gase gewährle@istet (Fig. 3).
4. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen im Zylinder hin und her gleitenden Schieber, der mit dem Kolben zusammenarbeitet und mehrere Reihen von Schlitzen aufweist, die den Öffnungen im Zylinder entsprechen und auf diese Weise den Einlaß und den Auslaß steuern (Fig. 4).
5. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 und 4, gekennzeichnet durch ein Steuerventil, das den Einlaß für ein von einem Verdichter gefördertes Treibgas, beispielsweise ein reiches Treibstoff-Luft-Gemisch, derart steuert, daß dieser Einlaß nur nach der Schließung der Lufteinlaßöffnung geöffnet und auf diese Weise jeder Treibstoffverlust selbst im Falle eines sehr flüchtigen Treibstoffes vermieden wird (Fig. 5).
6. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, @daß der mit .den .Steuerschlitzen für den Ein- und Auslaß versehene Schieber eine Axialverschiebung und zugleich eine Drehung um seine Achse .ausführt (Fig. 6 und 7).
7. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, -gekennzeichnet durch einen Exzenter, dessen an einem Bund angel.enkter Lenker durch einen Gelenkzapfen mit dem Schieber verbunden ist und auf diese Weise die Axialverschiebung des Futterrohres und zugleich dessen Verdrehung um seine Achse gewährleistet (Fig. 7) . B. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, gekennzeichnet durch- ein am oberen Ende des Zylinders angeordnetes Einlaßventil und ein Auspuffventil, welches einen Auspuffstutzen steuert, der die zu den im Zylinder auf halber Höhe desselben vorgesehenen Öffnungen entweichenden Auspuffgase auffängt (Fig.8). g. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei am oberen Ende des Zylinders angeordnete Ventile den Einl,aß bzw. den Auspuff gewährleisten, wobei die Vorverdichtung der brennbaren Gase im Kurbelgehäuse erfolgt, wo die Einführung und Herausbeförderung der Frischgase zu,den gewünschten Zeitpunkten durch die Rückseite des Arbeitskolbens bewirkt wird (Fig. g). io. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche s bis g, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer wärmeisoliert ist, unid zwar namentlich durch am Kolben und/oder im Zylinderkopf angeordnete Wärmeschutzpackungen (Fig. io).