DE951601C

DE951601C - Zweitakt-Motor mit Gleichstromspuelung

Info

Publication number: DE951601C
Application number: DES29644A
Authority: DE
Inventors: Walter Cambeis; Kurt Haase
Original assignee: FRIEDRICH KRUPP MOTOREN und KR
Current assignee: FRIEDRICH KRUPP MOTOREN und KR
Priority date: 1952-08-05
Filing date: 1952-08-05
Publication date: 1956-10-31

Description

Zweitakt-Motor mit Gleichstromspülung Es sind bereits sowohl Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Gleichstromspülung als auch Viertakt-Brennkraftmaschinen bekannt, deren umlaufende Steuerglieder gegenüber ihrem Antrieb verdreht werden können, um die Steuerzeiten während des Betriebs zu ändern oder den Motor auf Vorwärts- und Rückwärtslauf umzusteuern. Bei Viertakt-Motoren hat man die Verdrehung der Steuerglieder auch zur Erzielung einer Motorbremswirkung benutzt, indem die Steuerorgane in der Nähe des oberen Totpunktes geöffnet werden. Hierdurch wird die vom Motorkolben geleistete Verdichtungsarbeit vernichtet, so daß - sie beim Rückgang des Kolbens nicht zurückgewonnen werden kann. Je nach Verdrehwinkel ändert sich die Bremswirkung, bis sie bei einem bestimmten Öffnungsbeginn des Steuerorgans vor dem oberen Totpunkt ihr Maximum erreicht. Auch bei Zweitakt-Motoren ist es bekannt,. zur Motorbremsung die verdichtete Luft durch ein im Zylinderkopf angeordnetes im Takt des Motors gesteuertes Ventil abzulassen. Schließlich ist bei Zweitakt-Motoren mit Gleichstromspülung und den Auslaß steuernden, umlaufenden Steuergliedern bereits vorgeschlagen worden, die Steuerglieder während ihres Umlaufens zu verdrehen, wobei der gesamte Verdrehwinkel etwa 9o° beträgt. Auf diese Weise läßt sich der Öffnungsbeginn der Auslaßorgane entsprechend den normalen Öffnungszeiten im Motorbetrieb bis vor den oberen Totpunkt verlegen. Dabei kann als umlaufendes Steuerglied entweder eine Nockenwelle verwendet werden, welche die in den Zylinderköpfen befindlichen Auslaßventile steuert, oder die Steuerglieder können in den Zylinderköpfen- gelagerte, den Auslaß steuernde Drehschieber sein, die von der Kurbelwelle her angetrieben werden. Durch die erwähnte Verdrehung der Steuerglieder wird eine in weiten Grenzen regelbare Motorbremsung erzielt, die außerordentlich wirksam ist.
Von den bekannten und vorgeschlagenen Einrichtungen unterscheidet sich die vorliegende E rfindung dadurch, daß die umlaufenden Steuerglieder um einen erheblich größeren Winkel verdreht wer= den können. als zur Motorbremsung erforderlich ist. Es können dadurch .auch noch günstige Steuerzeiten für das Anlassen und für das Durchdrehen des Motors eingestellt werden. Demgemäß sollen bei einer Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Gleichstromspülung .die umlaufenden Steuerglieder so weit verdreht werden können, daß allein durch das Verdrehen der Öffnungsbeginn der Auslaßorgane weit vor den oberen Totpunkt, nämlich etwa 7o0 KW vom 0T verlegt werden kann und von der Einstellung für Normalbetrieb ausgehend je eine bestimmte Verdrehung im Umlaufsinne des Steuergliedes vorgenommen wird für das Durchdrehen des Motors, für das Anlassen und für die Motorbremsung.
Im folgenden sind die Gestaltung des Motors gemäß der Erfindung sowie die Betriebsverfahren nach der Erfindung beispielsweise erläutert. Dies geschieht an Hand der Kurbelkreisdiagramme I bis V; die in ihnen verwendeten Bezeichnungen bedeuten folgendes: 0T Oberer Totpunkt, UT Unterer Totpunkt, S, Beginn des Öffnens der Spüllufteinlaßschlitze, S2 Beendigung des Schließens der Schlitze, A0 Öffnungsbeginn der Auslaßorgane, AS Beendigung des Schließens der Auslaßorgane. Die Pfeile kennzeichnen die Drehrichtung des Motors.
Im Kurbelkreisdiagramm I sind die Verhältnisse für den normalen Betrieb des Motors als Kraftmaschine erläutert. Danach beginnt das Öffnen der Auslaßorgane in einem Punkt (A0), der beispielsweise etwa 85° vor dem unteren Totpunkt UT liegen kann. Der Abschluß (AS) der Auslaßorgane ist kurz nach dem Abschluß (S2)_ der Spüllufteinlaßschlitze beendet. Zur Motorbremsung wird nunmehr, wie es im Diagramm II erläutert ist, durch Verdrehen der Steuerglieder der Öffnungsbeginn der Auslaßorgane in einen vor dem oberen Totpunkt liegenden Punkt (A0) des Diagramms verlegt. Diese Vorverlegurg kann beispielsweise einem Kurbeldrehwinkel von etwa 3o0 entsprechen, so daß die Nockenwelle bzw. der Drehschieber bei dem -angenommenen Beispiel gegenüber den betreffenden Antriebsmitteln um etwa 1250 im Umlaufsinn verdreht werden müssen. Wenn der Öffnungsbeginn der Auslaßorgane in einem gewissen Zeitabstand vor dem oberen Totpunkt erfolgt, wird durch den Kolben eine optimale Kompressionsarbeit geleistet. In dem Kurbelkreisdiagramm III sind die Öffnungszeiten eines gegenüber dem Diagramm II noch weiter verdrehten Steuergliedes dargestellt. Dadurch entsteht zwischen dem Punkt S, und dem Punkt AS ein Winkel ö. Wie aus diesem Diagramm ersichtlich ist, werden die Auslaßorgane erheblich früher geschlossen als im Falle des Diagramms 1I, während die Spüllufteinlaßschlitze erst mit einem beträchtlichen Zeitabstand nach dem Schließen der Auslaßorgane geöffnet werden. Dabei. entspricht der Bogen AS-Si wegen seiner Lage im Kurbelkreis einem verhältnismäßig großen Kolbenweg. Infolgedessen erzeugt der Kolben bei seinem Abwärtsgang in d-er Zeit zwischen dem Abschluß der Auslaßorgane und dem Öffnen der Spüllufteinlaßschlitze einen erheblichen Unterdruck. Er muß daher eine zusätzliche Arbeit leisten, die nicht wiedergewonnen wird, da beim Öffnen der Spülluft.zinlaßschlitze der Unterdruck im Zylinder wieder ausgeglichen wird. -Dieser Arbeitsaufwand beim Abwärtsgang des Kolbens kommt zu der Arbeit, die der Kolben während des Kompressionshues (von S2 bis AO) leisten muß, hinzu. Bei diesen im Diagramm III dargestellten Steuerzeiten beginnen sich allerdings die Auslaßorgane schon so lange vor dem oberen Totpunkt zu öffnen, daß ohne besondere Vorkehrungen beim Aufwärtsgang des Kolbens keine ausreichende Kompression erzielt und infolgedessen die Bremswirkung beim Aufwärtsgang des Kolbens vermindert würde. Die Vorkehrungen zur Verhinderung dieser Einbuße an Bremsarbeit können erfindungsgemäß darin bestehen, daß bei der Umschaltung des Motors auf Kompressorbetrieb selbsttätig gleichzeitig mit der großen Verdrehung der Steuerglieder in den Weg der durch die Auslaßorgane abströmenden Luft ein Drosselglied eingeschaltet wird. Hierdurch wird erreicht, daß auch nach dem vorzeitigen Offnen der Auslaßorgane (Punkt A0 in Diagramm III) der Druck in dem Zylinder noch ansteigt, so daß der Kolben bei seinem Aufwärtsgang eine ausreichende Kompressionsarbeit leistet. Bei der Umstellung des Motors auf Kraftmaschinenbetrieb wird das Drosselglied selbsttätig wieder ausgeschaltet.
Durch eine geeignete Verdrehung der Steuerglieder gemäß der Erfindung kann auch eine Erleichterung des Anlassens des Motors erzielt werden. Zu diesemZweck werden die Steuerglieder nicht in dem Maße im Umlaufsinn verdreht, wie es beim Bremsen geschehen kann, sondern nur so weit, daß der Abschluß der Auslaßorgane vor dein Abschluß der Spüllufteinlaßschlitze durch den nach oben gehenden Kolben geschieht. Wie aus dem Diagramm IV ersichtlich ist, liegt dann der Punkt AS in Drehrichtung nahe vor dem Punkt S2. Durch diese Vorverlegung des Abschließens des Zylinders wird eine Erhöhung der Kompression erreicht, so daß der Motor leichter anspringt.
Bei Verwendung dieser Anlaßhilfe hat man es in der Hand, den Motor für ein geringeres Kompressionsverhältnis auszulegen, das bei dem normalen Arbeiten des Motors als Kraftmaschine ausreicht, um -die Zündung herbeizuführen. Die Zündung unter den erschwerten Bedingungen wird dann beim Anlassen auf jeden Fall erreicht durch die geschilderte Umstellung auf ein höheres Kompressionsverhältnis infolge der Verdrehung der Steuerglieder gemäß Diagramm IV.
Darüber hinaus hat man gemäß der Erfindung die :Möglichkeit, durch Verdrehen der Steuerglieder, und zwar im Umlaufsinn oder auch entgegen dem Umlaufsinn, das Durchdrehen des Motors bei abgestellter Brennstoffzufuhr, wie es zu Montage-und Reparaturzwecken notwendig werden kann, zu erleichtern. Dies wird dadurch erreicht, daß gemäß Diagramm V der Abschluß der Auslaßorgane in einen Zeitpunkt verlegt wird, in dem der Kolben etwa den halben Hub zurückgelegt hat, so daß beim Durchdrehen die beim Auf- und Aliwärtsgang des Kolbens aufzuwendende Arbeit insgesamt auf einen Mindestwert herabgesetzt wird.
DurchVerdrehen der Steuerglieder entgegen dem bisherigen Drehsinn des Motors kann man im Falle der Drehrichtungsumkehr in an- sich bekannter Weise erreichen, daß dieselben Steuerzeiten wie beim vorherigenDrehsinn verwirklicht werden. Zweckmäßig wird in diesem Falle eine Kopplung zwischen der Verdrehvorrichtung und einer Vorrichtung zum Umpolen des Anlassers und von Vorrichtungen zum Einstellen derBrennstoffpumpe sowie gegebenenfalls anderer Hilfsantriebe auf die neue Drehrichtung vorgesehen.
Die Erfindung ist nicht nur für Fahrzeugmotore, sondern auch für stationäre Motore sowie auch für Schiff smotore anwendbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-i. Zweitakt-Motor mit Gleichstromspülung mit denAuslaß steuernden umlaufenden Steuergliedern, die während ihrssUmlaufens verdreht werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerglieder so weit verdreht werden können, -daß allein durch das Verdrehen der Öffnungsbeginn der Auslaßorgane weit vor den oberen Totpunkt, nämlich etwa 70° KW vom 0T, verlegt werden kann und von der Einstellung für Normalbetrieb ausgehend je eine bestimmte Verdrehung im Umlaufsinne des Steuergliedes vorgenommen wird für das Durchdrehen des Motors, für das Anlassen und für die Motorbremsung.
2. Zweitakt-Motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke des Bremsens bei abgeschalteter Brennstoffzufuhr die Steuerglieder in an sich bekannter Weise so weit verdreht werden, daß die Auslaßorgane um eine solche Zeitspanne vor dem -oberen Totpunkt zu öffnen beginnen, daß eine optimale Kompressionsarbeit vernichtet wird (Diagramm II).
3. Zweitakt-Motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bremsen bei abgeschalteter Brennstoffzufuhr in den Weg der durch die Auslaßorgane abströmenden Luft selbsttätig ein Drosselglied eingeschaltet wird und die Steuerglieder so weit verdreht werden, daß der Öffnungsbeginn der Auslaßorgane (A0) weiter vor den oberen Totpunkt verlegt wird, als es der optimalen Kompressionsärbeit entspricht, und daß die beim Aufwärtsgang des Kolbens zu leistende Kompressionsarbeit und die bei seinem Abwärtsgang zur Erzeugung des Unterdruckes zu leistende Arbeit in ihrer Summe ein Optimum an Bremsarbeit ergeben (Diagramm III).
4. Zweitakt-Motor nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des Anlassens die Steuerglieder so weit verdreht werden, daß die Auslaßorgane eher geschlossen werden als beim normalen Betrieb des Motors, und zwar in bekannter Weise so weit vor dem Zeitpunkt (S2), in dem die Spüllufteinlaßschlitze durch den Kolben abgeschlossen werden, daß im Zylinder eine das Anspringen des Motors erleichternde höhere Verdichtung der Luft erzielt wird (Diagramm IV).
5. Zweitakt-Motor nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des Durchdrehens die Steuerglieder so weit verdreht werden, daß während des Durchdrehens die Summe der beim Auf- und Abwärtsgang des Kolbens aufzuwendenden Arbeit ein Minimum ist (Diagramm V). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 158915, 313 137, 388956, 482085, 572298, 744486, 84350, 803 445; schweizerische Patentschrift Nr. 32 483; »Motor-Rundschau«, 1950, S. 734.