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Zweitaktbrennkraftmaschine mit Luftspülung und Gemischnachladung Gegenstand
des Hauptpatentes 917 645 ist eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit Luftspülung und
Gemischnachladung, bei der das Kraftstoff-Luft-Gemisch getrennt vom Arbeitszylinder
angesaugt, dann auf einen Druck höher als der gleichzeitig im Arbeitszylinder herrschende
Druck verdichtet und nach Schließen der Abgasauslaßschlitze des Arbeitszylinders
in den Arbeitszylinder übergeschoben und dort mittels einer Zündkerze entzundet
wird, wozu jedem Arbeitszylinder ein Ladezylinder zum Ansaugen, Verdichten und überschieben
des Kraftstoff-Luft-Gemisches zugeordnet und zwischen Arbeits- und Nachladezylinder
zur zeitweiligen räumlichen Verbindung ein mit dem Ladekolben eine Einheit bildender
Rohrschieber angeordnet .ist, der einen Gemischüberströmkanal steuert, dessen Seitenflächen
tangential oder annähernd tangential zum Arbeitszylinder angeordnet sind, so daß
das einströmende Kraftstoff-Luft-Gemisch um die Arbeitszylinderachse kreist.
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Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung des Betriebes der Zw eitaktbrennkraftmaschine
nach dem Hauptpatent sowie eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit.
Die mit flüssigen Kraftstoffen betriebenen Otto-Brennkraftmaschinen stellen, um
betriebssicher, wirtschaftlich und ohne zu großen Verschleiß arbeiten zu können,
an die Kraftstoffe große Anforderungen bezüglich der Leichtflüchtigkeit, d. h. sie
erfordern leichte Vergasbarkeit bei niederen Temperaturen sowie Klopffestigkeit,
die mit der Oktanzahl des Kraftstoffes zusammenhängt. Es war daher zu erwarten,
daß auch die Maschine nach dem Hauptpatent nur mit leichtflüchtigen Kraftstoffen
betrieben
werden kann. Gegen die Verwendung schwerflüchtiger Kraftstoffe
mußte ein Vorurteil bestehen, da bereits Maschinen bekanntgeworden waren, bei denen
man einen schwerflüchtigen Kraftstoff in einen besonderen Kolbenverdichter eingespritzt
und auf hohen Druck vorverdichtet hat, so daß beim Überschieben in den Verbrennungsraum
eines Arbeitszylinders Selbstentzündung eintritt. - Diese Maschinen konnten sich
jedoch nicht durchsetzen, da bei ihnen mit ebenso hohen Drücken und Verdichtungsverhältnissen
gearbeitet werden muß wie bei Brennkraftmaschinen mit Hochdruckeinspritzung. Es
ist auch bereits eine Maschine bekanntgeworden, bei der ein schwerflüchtiger Kraftstoff
mittels einer dem Gemischeinlaßkanal vorgeschalteten Vernebelungs- und Dosierungseinrichtung
der von einer Kolbenpumpe angesaugten Luft beigemischt wird, wobei das Gemisch in
der Pumpe so hoch verdichtet wird, -daß eine Verdichtungstemperatur entsteht, bei
welcher der Kraftstoff schon weitgehend' vergast, worauf dann im Arbeitszylinder
die Entzündung der brennbaren Ladung durch den Funken einer Zündkerze erfolgt. Obwohl
dieses Prinzip einen gewissen Fortschritt hinsichtlich der Verwendung schwerflüchtiger
Kraftstoffe brachte, zeigte sich bei, .der praktischen Benutzung, daß die Gemischaufbereitung
noch sehr mangelhaft war und ein Betrieb ohne zusätzliche Vorwärmung nicht durchgeführt
werden konnte. Man mußte daher zu einer Notlösung greifen und die heißen Auspuffgase
zur angesaugten Luft zumischen, um den mitgerissenen Brennstoff zu erhitzen und
die Verdichtung des Gemisches in der Pumpe mit höherer Temperatur zu beginnen.
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Gemäß der Erfindung werden die Mängel der bekannten Maschinen dadurch
beseitigt, daß man bei einer Zweitaktbrennkraftmaschine nach dem Hauptpatent einen
schwerflüchtigen Kraftstoff, wie Motorenpetroleum, Gasöl @od. dgl. verwendet, der
in an sich bekannter Weise mittels einer Vernebelungs-und Dosierungseinrichtung
der vom Kolben des Nachladezylinders angesaugten Luft beigemischt wird, wobei dieses
Kraftstoff-Luft-Gemisch im N achladezylinder so hoch verdichtet wird, daß eine Verdichtungstemperatur
beim Beginn des vom Nachladezylinder in den Arbeitszylinder stattfindenden Überströmvorganges
entsteht, bei der der Kraftstoff schon weitgehend vergast. Die Verwendung von Schweröl
bei einer Maschine mit den Merkmalen des Hauptpatentes ist besonders vorteilhaft,
da nach der thermischen Aufbereitung des Kraftstoffs im Nachladezylinder die besondere
Art der Verwirbelung des einströmenden Kraftstoff-Luft-Gemisches im Arbeitszylinder
eine Verbesserung der Gemischbildung zur Folge hat, die eine sichere Entzündung
der brennbaren Ladung ermöglicht. Dies beruht zu einem wesentlichen Teil auf der
im Hauptpatent vorgesehenen Lage des Gemischüberströmkanals, dessen Seitenflächen
tangential oder annähernd tangential zum Arbeitszylinders angeordnet sind,sodaßdaseinströmendeKraftstoff
Luft-Gemisch um die Arbeitszylinderächse kreist. Bei Brennkraftmaschinen ist an
sich eine solche Ausgestaltung und Formgebung des Verbrennungsraumes, daß eine Art
Wirbelung und Turbulenz erzielt wird, bereits bekannt, jedoch handelt es sich dabei
immer um Maschinen, die ohne einen Nachlade- und Überströmvorgang arbeiten. Gerade
in Verbindung mit der im Hauptpatent und bei der Erfindung vorgesehenen Nachladung
bedingt aber die Wirbelung einen überraschenden technischen Fortschritt und ermöglicht
neben anderen Vorzügen die vorteilhafte Aufbereitung von schweren Kraftstoffen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand von Zeichnungen
näher erläutert, und zwar zeigt Fig. i einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße
Zweitaktbrennkraftmaschine und Fig. 2 einen Horizontalschnitt in Richtung A-B der
Fig. i.
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Ein Rohrschieber i bildet mit dem Ladekolben 2 eine Einheit und dient
als Steuerorgan. Der Ladezylinder 3 ist nach der Deckelseite durch einen mit Kolbenringen
27 versehenen Dichtungskolben 4 abgeschlossen, der in den Kühlkreislauf 5 einbezogen
werden kann. Der Rohrschieber i ist mit einem Gemischüberströmschlitz 6 und einem
Gemischeinlaßschlitz 7 versehen. Zur Abdichtung des Ladezylinders 3 gegen das Kurbelgehäuse
8 trägt der Ladekolben 2 Kolbenringe g. Zur zeitweiligen räumlichen Verbindung von
Arbeitszylinder io und Ladezylinder 3 ist die Zylinderzwischenwand mit einem Gemischüberströmkanal
i i versehen. Die Oberkante 12 dieses Kanals i i im Arbeitszylinder io ist in gleicher
Höhe oder etwas tiefer wie der Zündpunkt der größten erforderlichen Vorzündung angeordnet.
Die Lage der Unterkante 13 im Arbeitszylinder wird von der erwünschten Einströmrichtung
und dem erforderlichen Zeitquerschnitt bestimmt. Die Oberkante 23 des Gemischüberströmkanals
i i im Ladezylinder 3 ist in annähernd gleicher Höhe wie die Unterkante 14 des Ge-mischüberströmschlitzes
6 im Rohrschieber i bei äußerer Totpunktstellung des Ladekolbens 2. Die Unterkante
15 des Gemischüberströmkanals i i im Ladezylinder 3 bestimmt in ihrer Höhenlage
zusammen mit der Oberkante 16 des Gemischüberströmschlitzes 6 im Rohrschieber i
den Beginn des Gemischüberströmvorganges. Die Höhenlage der Oberkante 16 des Gemischüberströmschlitzes
6 ist so festgelegt, daß der Rohrschieber i dann denn Gemischüberströmkanal i i
zu schließen beginmt, -wenn. der nacheilende Arbeitskolben 17 mit seiner Kolben!bodenoberkante
18 wieder den Gemischüberströmkanal i i erreicht. Die Höhe des Gemischeinlaßschlitzes
7 ist gleich der Höhe des. Gemischeinlaßkanals ig im Ladezylinder 3. Diesem Kanal
ig ist erfindungsgemäß eine nicht dargestellte Vernebelungs- und Dosierungseinrichtung
vorgeschaltet, für die ein S augvergaser oder eineNiederdruck-Einspritzanlage verwendet
werden kann, welche die jeweils erforderliche Menge an schwerem Kraftstoff in den
Gemischeinlaßkanal ig einspritzt. Der Spüllufteinlaßkanal 2o wird in bekannter Weise
durch die Unterkante 21 des Ladekolbens 2 gesteuert. Der Auslaßkanal
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des Arbeitszylinders io wird vom Arbeitskolben 17 gesteuert. Die Spülluft tritt
aus dem Spülluftüberströmkanal a4 aus. Die Seitenwände 25, 26 des überströmkanals
i i sind, wie in Fig. 2 gezeigt, tangential oder annähernd tangential zum Arbeitszylinder
io angeordnet. Hierdurch wird erreicht, däß das Brennstoff-Luft-Gemisch mit Drall
um die Arbeitszylinderlängsachse in den Arbeitszylinder io einströmt und dadurch
vermöge der Wirbelung die Vermischung von Spülluft und Brennstoff-Luft-Gemisch im
Arbeitszylinder io unterstützt. Das vom Ladezylinder angesaugte Gemisch von Luft
und schwerflüchtigem Kraftstoff ist so kraftstoffreich, daß es bei seiner Vermischung
mit der im Arbeitszylinder befindlichen Spülluft ein brennbares .und durch den Funken
einer Zündkerze entzündbares Gemisch bildet. In dem nun folgenden Arbeitstakt wird
das angesaugte Gemisch vom Kolben 2 des Nachladezylinders 3. verdichtet und bei
Freigabe des Überströmkanals i i durch den Rohrschieber i in den Arbeitszylinder
io übergeschoben. Dabei wird dem überströmenden Gemisch eine Richtung verliehen,
die in. Verbindung mit der Geschwindigkeit des Gasstromes bewirkt, daß dieser dem
Umfang des annähernd halbkugeligen Verbrennungsraumes folgt und in turbulente Wirbel:ung
gerät. Die Turbulenz im Brennraum bewirkt, daß eine innige Vermischung des vom Ladezylinder
in den Arbeitszylinder. eingeströmten Kraftstoff-Luft-Gemisches mit der dort befindlichen
Spülluft eintritt. Bei diesem Vorgang wird weiter bewirkt, daß der gesamte Brennraum
bis zum Zeitpunkt der Zündung annähernd gleiche Temperaturen aufweist. Die Ausbreitung
der Flammenfront von der Zündkerze aus wird auf diese Weise ,unterstützt, so daß
,eine praktisch gleichzeitige »weiche« Verbrennung der gesamten Zylinderladung erfolgt,
@ bei der auch bei Verwendung von Kraftstoffen niederer Oktanzahlen kein Kraftstoffklopfen
eintritt. Die Gemischäufbereitung in der erfindungsgemäßen Maschine ermöglicht die
Entzündung des Gemisches mit hoher Siedetemperatur durch eine Zündkerze und somit
die Steuerung des Verbrennungsbeginnes in dem für die Gesamtverhältnisse des Motors
günstigsten Zeitpunkt. Man erzielt somit bei größerer Hubraumleistung und günstigerem
Leitungsgewicht mit schwerflüchtigen Kraftstoffen annähernd gleichen Kraftstoffverbrauch
und geringere Beanspruchung des Kurbeltriebes infolge kleinerer Verdichtung gegenüber
bekannten Motorenbauarten, die mit gleichen Kraftstoffen betrieben werden.