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Verfahren zum Betrieb eines Zweitaktverbrennungsmotors Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb von mit Luftverdichtung, Einspritzung
flüssigen Kraftstoffes und Zeitpunktfremdzündung arbeitenden Zweitaktverbrennungsmotoren,
und zwar insbesondere auf mit mittlerer bis hoher Tourenzahl laufende Motoren dieser
Art.
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Aus der USA.-Patentschrift 2 484 009 ist es bekannt, eine klopffreie
Verbrennung in einem Verbrennungsmotor mit scheibenförmigem Verbrennungsraum durchzuführen.
Hierbei wird die Luft in den Zvli.nder derart eingeführt, daß ein Luftwirbel von
hoher Geschwindigkeit entsteht, der während des Verdichtungstaktes des Kolbens anhält;
es wird flüssiger Kraftstoff in einen örtlich begrenzten Teil des komprimierten
Luftwirbels mit Beginn bei 75 bis 30 Kurbelwinkelgraden vor dem oberen Totpunkt
des Verdichtungstaktes eingespritzt und der erste Teil des eingespritzten Kraftstoffes
an einer Stelle, die weniger als 9o° Wirbelbewegung des Gemischsegments von der
Einspritzstelle entfernt liegt, unter Bildung einer Flammfront gezündet; die Einspritzung
des Kraftstoffes erfolgt dauernd bei jedem Umlauf in örtlich begrenzte Teile des
frischen komprimierten Luftwirbels unmittelbar vor der gebildeten Flaminfront, wodurch
das brennbare Gemisch durch die Flammfront sofort gezündet wird und im wesentlichen
sofort bei seiner Bildung verbrennt. Diese klopffreie Verbrennung wird auch für
einen Zweitaktverbrennungsmotor mit Gleichstromspülung vorgeschlagen.
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Es sind auch Zweitaktdieselmotoren mit Gleichstromspülung bekannt,
z. B. aus der USA.-Patentschrift 2 058 35o, bei denen der Ausstoß der Verbrennungsprodukte
und ebenfalls die Luftzufuhr während des letzten Teiles des Arbeitstaktes des Kolbens
mit einer zeitlichen 'Verzögerung nach Beginn
des Ausstoßens eingeleitet
wird, wobei die Luft unter Bildung eines Luftwirbels eingeführt wird, der sich in
gleichgerichtetem Strom in einer Säule durch den Zylinder vorwärts bewegt und die
Verbrennungsprodukte durch den am entgegengesetzten Ende befindlichen Auslaß hinausspült.
Derartige Dieselmotoren arbeiten jedoch mit Kompressionszündung, und die Verbrennung
verläuft vollkommen andersartig. Wenn versucht wird, die bekannte Gleichstromspülung
bei einem Motor mit klopf freierVerbrennung gemäß USA.-Patentschrift 2 484 oog anzuwenden,
so ergeben sich andersartige Probleme. Diese entstehen aus der Kotwendigkeit, daß
im Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung ein regelm.äßi-gerLuftwirbel vorhanden ist,
der sich wie ein fester Körper dreht bei gleicher Winkelgeschwindigkeit über dem
Radius des Verbrennungsraumes, wobeidieZündungundVerbrennung soforterfolgen, so
daß die örtlich begrenzten Segmente des komprimierten Luftwirbels augenblicklich
mit dem Kraftstoff komprimiert werden können, der unter Beachtung eines bestimmten
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, zwecks sofortiger Zündung eingespritzt wird.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Probleme in einem Zweitaktverbrennungsmotor
gemäß USA.-Patentschrift 2 d.84 oog mit Gleichstromspülung und klopffreier Verbrennung
dadurch gelöst werden, daß a) der Auslaß während des ersten Teils des Verdichtungstaktes
geschlossen wird und die Luft noch eine gewisse Zeit lang nach dem Schließen des
Auslasses weiter einströmt, b) für den Auslaß und die Lufteinströmung zusammen eine
Gesamtzeit von mindestens ioo Kurbelwinl@elgraden verwendet wird und c) die Zeiten
des Beginnes der Kraftstoffeinspritzung und der Zündung mit der Geschwindigkeit
und Dauer der Einspritzung koordiniert werden. Hierbei erfolgt die Verbrennung gemäß
dem Ottomotorenzyklus mit einem höchsten Druckanstieg nahe der oberen Totpunktstellung
des Kolbens. Die erfindungsgemäßen Vorteile bestehen in einer wirksamen Verbrennung
bei gleichzeitiger Kraftstoffersparnis, einer griindlichen Durchspülung des Zylinders,
die auch bei geringerer Belastung stattfindet, und in dem im wesentlichen vollständigen
Ausbleiben von Frühzündungen und Klopferscheinungen.
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Besonders vorteilhafte Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind folgende: Bei einer Maschine mit horizontal gegenüberliegenden Kolben, wobei
der die Auslässe steuernde Kolben mit seiner Kurbel so versetzt ist, daß er dem
den Luftzugang steuernden Kolben um io bis 2o Kurbelwinkelgrade vorläuft; bei einer
Maschine, in der die Lufteinlässe sich am Kopfende des Zylinders befinden und. durch
verkleidete Ein:laßventile gesteuert werden, und bei einer Maschine mit Schieberventil,
in der der Schieber im Winkel stehende Einlässe in der Zylinderwand nahe dem Kopfende
des Zylinders steuert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Luft in der Nähe des äußeren
Totpunktes des Arbeitskolbens des Motors in der Weise eingeführt, daß der Luft in
dem Zylinder eine mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Wirbelbewegung mitgeteilt
wird, um die Verbrennungsprodukte vor der wirbelnden Luftsäule her und durch die
im Zylinderkopf befindliche Auslaßventilkammer im Wege der Gleichstromspülung hinauszudrücken.
Auf diese `''eise wird genügend Luft eingeführt, um vor dem Schließen der Auslaßöffnung
bzw. -öffnungen ein im wesentlichen vollständiges Spülen zu bewirken. Zach dein
Schließen des Auslasses werden heim Verdichtungstakt die Lufteinlaßöffnungen durch
den Kolben geschlossen, um eine volle Ladung Verbrennungsluft zu haben oder, wenn
gewünscht, um bei jedem Kreisprozeß ein Vorverdichten in dein Motorzylinder zu gestatten.
Diese Ladung wirbelnder Luft wird dann nach dem Schließen der Lufteinlaßöffnungen
während der weiteren Bewegung des Kolbens bei dem Verdichtungshub verdichtet, während
die mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Wirbelbewegung der verdichteten Luft aufrechterhalten
wird. Bei 75 bis 3o Kurbelwinkelgraden vor der oberen (inneren) Totpunktstellung
des Kolbens bei dessen N'erdichtungstakt wird die Einspritzung flüssigen Kraftstoffes
in einen örtlich begrenzten Teil der verdichteten, wirbelnden Luft eingeleitet,
um ein örtlich begrenztes Segment der wirbelnden Luft auf der einen Seite des scli2iirenförm.igen
Verbrennungsraumes mit Kraftstoff zu durchsetzen, wenn die sich drehende Luft an
der Kraftstoffeinspritzdüse vorbeiströmt. Unmittelbar nach der Einleitung der Kraftstoffeinspritzung
wird die erste Teilmenge von eingespritztem Kraftstoff elektrisch gezündet, und
zwar mehr als 2o° und weniger als 9o° der Drehbewegung des kraftstoffdurchsetzten
Segments von dem Einspritzpunkt entfernt und im wesentlichen. sobald ein brennbares
Kraftstoff-Luft-Gemisch darauf gebildet und dementsprechend bevor eine nicht gesteuerte
Frühzündung möglich ist. Dadurch wird eine Flammenfront der Verbrennung gebildet,
die durch das örtlich begrenzte Gemischsegment hindurch und entgegen der Richtung
des Luftwirbels wandert. Danach wird die Einspritzung von flüssigem Kraftstoff in
weitere nachfolgende örtlich begrenzte Teile frischer verdichteter Luft, die an
dem Einspritzpunkt vorbeiwirbeln und sich im Sinne der Drehrichtung der Luftwirbelun.g
unmittelbar hinter der wandernden Flammenfront befinden, fortgesetzt, und zwar mit
dem Ergebnis, daß fortschreitend zusätzliches brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch
gebildet und unmittelbar von der wandernden Flammenfront entzündet und im wesentlichen
so schnell wie gebildet auch verbrannt wird.
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Der Zeitpunkt der Einleitung der Einspritzung des Kraftstoffes und
die Einspritzungsgeschwindigkeit und -dauer werden so aufeinander abgestimmt, daß
eine Erhöhung des Verbrennungsspitzendruckes im Sinne eines typischen Ottoprozesses
dicht bei der oberen (inneren) Totpunktstellung des Kolbens erzielt wird, worauf
dann bei dem Arbeitstakt bis zum Öffnen der Auslaßöffnungen die Expansion erfolgt.
Die Auslaßöffnungen werden während des letzten Teiles des Arbeitstaktes geöffnet,
sind
dies aber schon eine geraume Zeit vor dessen heendigung und vor demjenigen Zeitpunkt
während des Arbeitstaktes, an dem die Lufteinlaßöffnungen zum Spülen geöffnet werden.
Der Kreisprozeß wird dann wiederholt.
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Während der Verbrennungsphase des Kreisproz@sses bewegen sich die
Verbrennungsprodukte drehend von der Flammenfront weg, da sich frische verdichtete
Luftmasse drehend auf die Flammenfront zu bewegt. Die wandernde Flammenfront wird
so an ihrer Rückseite von einer Schicht der mannten Verbrennungsprodukte und an
ihrer Vorderseite durch eine Schicht von unbrennbarem Gas begrenzt. Auf Grund der
Tatsache, daß die Verbrennun- unmittelbar nach dem Beginn der lsraftstoffeinspritzung
eingeleitet wird, «-elch letztere so gesteuert wird, daß nur ein örtlich begrenztes
Segment der wirbelnden Luft mit Kraftstoff durchsetzt wird, entsteht eine Ansammlung
von brennharein Kraftstoff-Luft-Gemisch zum Zeitpunkt der gesteuerten Zündung, die
ungeachtet der Oktan-oder Cetanzahl des verwendeten Treibstoffes, der Flüchtigkeit
des Treibstoffes innerhalb eines großen Bereichs, des Verdichtungsverhältnisses,
des Kraftstoff-Luft-Gemischverhältnisses und der Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches
nicht ausreicht, utn ein Klopfern des Motors hervorzurufen. Da die gesteuerte Zündung
im wesentlichen dann eintritt, sobald irgendein brennbares Gemisch gebildet ist,
ist auch eine unkontrollierte Frühzündung nicht möglich, selbst -,nenn die Spülung
nicht vollständig wäre. Auf Grund der vollen Beschickung mit Luft ohne Berücksichtigung
der Leistung und der in dein Kreisprozeß vorgesehenen Zeitdauer des Spülens, wird
bei allen Leistungen eine gute Spülung gewährleistet, so daß die Gefahr einer unkontrollierten
Frühzündung in wirksamer `"eise vermieden wird. Weiterhin ist auf Grund der Tatsache,
daß das fortschreitend gebildete Kraftstoff-Luft-Gemisch während des Andauerns der
Einspritzung im wesentlichen ebenso schnell durch Verbrennung verbraucht wird, wie
es gebildet wird, keine Gelegenheit zur Anhäufung von hochverdichteten und stark
erwärmten, aus brennbarem Kraftstoff-Luft-Geinisch bestehenden Breinigasen. vorhanden.,
die spontan gezündet werden könnten, und ein Klopfen ist unmöglich.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die bevorzugte Ausführungsformen
zeigt.
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Fig. i der Zeichnung ist die Ansicht eines teilweisen senkrechten
Schnittes in der Ebene der Linie. i-i von Fig. 2 eines erfindungsgemäß gel;auten
Zweitaktmotor: mit hin- und hergehendem Kolben und durch den Kolben gesteuerten.
Lufteinlaßöffnungei in der Zylinderwa,n.d sowie Auslaßöffnungen its dem Zylinderkopf,
die: von. zwangläufig betätigten Tellerventilen gesteuert werden; Fig.2 ist die
Ansicht eines ho,rizon.taleil Schnittes in der Ebene der Linie 2-2 von Fig. i ;
Fig. 3 ist dieAnsicht eines senkrechten Schnittes durch einen abgeänderten., erfindungsgemäß
gebauten Motor von der Art der Motoren mit einander horizontal ge@eniiberliegenden
Kolben; Fig. -. ist die Ansicht eines teilweisen senkrechten Schnittes, wie in Fig.
i einer anderen Abänderung mit in dem Zylinderkopf befindlichen, von mit einem Schirm
versehenen Ansaugventilen gesteuerten Lufteinlaßöffnungen und von dem Kolben gesteuerten
Auslaßöffn.ungen in der Zylinderwand, wobei der Schnitt in. der Ebene der Linie
.I-4 von Fig. 5 geführt ist; Fig.5 ist die Ansicht eines waagerechten Schnittes
in der Ebene der Linie 5-5 von Fig. .4; Fig.6 ist die Ansicht eines teilweisen senkrechten
Schnittes, wie in Fig. i und 4, einer weiteren Abänderung mit einer axialen. Lufteinlaßöffnung
im Zylinderkopf, die von einem Tellerventil mit Leitaufsatz und Auslaßöffnungen
in der Zylinderwand, die von den Kolben gesteuert werden, und wobei der Schnitt
in der Ebene der Linie 6-6 von Fig. 7 geführt ist; Fig.7 ist ein horizontaler Schnitt,
der in der Ebene der Linie 7-7 von Fig. 6 geführt ist; Fig.8 ist die Ansicht eines
teilweisen senkrechten Schnittes eines gemäß der vorliegenden Erfindung gebauten
Zweitaktmotors mit einem mit Öffnungen versehenen Steuerschieber, wobei der Schnitt
in der Ebene der Linie 8-8 von Fig. 9 geführt ist; Fig.9 ist die Ansicht eines waagerechten
Schnittes in der Ebene der Linie 9-9 von Fig. 8, und Fig. io ist ein typisches Druck-Volumen-Indikatordiagramin
des erfindungsgemäßen Motors.
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In Fig. i und 2 ist bei 12 der Motorzylinder mit einem Kühlmantel
13, einem Kolben 1d. und einer Pleuelstange 15 dargestellt, welche zu der üblichen
(nicht gezeigten) Kurbelwelle führt. Der Zylinder ist mit zwei Auslaßöffnungen 17
ausgestattet, welche von den Tellerventilen 18 gesteuert werden, die von der MotorkurbeIwelle
über eine geeignete Nockenwelle: und einen Ventilstößelantrieb. auf übliche `''eise
betrieben werden. Die Auslaßöffnungen 17 führen in. Auslaßdurchgänge i9, die zu
einem gemeinsamen Auspuffkanal führen. Der Zvlinder 12 ist mit einer Reihe von Lufteinlaßöffnungen
20 versehen, die sich rings um seinen Umfang und durch seine Wand hindurch. erstrecken
und mit einem Luftzuführungskanal2i :in Verbindung stehen. Wie gezeigt, sind die
Öffnungen. 2o an dem dein Auslaßöffnun.gen 17 gegenüberliegenden Zylinderende angeordnet.;
die Einlaßöffnungen 20 sind etwas über der unteren (äußeren) T otpunktstellung des
Kolbens 14. bei der Beendigung des Arbeitstaktes angeordnet. Die Hin- und Herbewegung
des Kolbens steuert so das Öffners und Schließen der Lufteinlaßöffnungen, während.
der Nocken- und Ventilstößela.ntrieb die Auslaßöffnungen. steuert.
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Bei der gewöhnlichen. Bauweise werden die Ausla.ßöffnungen 17 so,
gesteuert, daß sie sich ungefähr 55 his 8o° vor der unteren. (äußeren) Totpunktstellung
des Kolbens bei dem Arbeitstakt öffnen. Die Einla.ßöffnungen 2o beginnen dann, sich
nach dem Öffnen der Ausla.ßöffnungen auf weitere Bewegung des Kolbens bei seinem
Arbeitstakt hin zu
öffnen, und zwar im allgemeinen 45 bis 65° vor
dem unteren (äußeren) Totpunkt. Wie mehr im einzelnen in Fig. 2 gezeigt, sind die
Seitenflächen jeder der Einlaßöffnungen.2o in. bezug auf den Umfang des Zylinders,
wie bei 22 angegeben, geneigt, um der in den Zylinder eintretenden Luft eine gerichtete,
fast tangentiale Bewegung zum Zylinderumfang zu verleihen.. Dadurch wird in dem
Zylinder ein sich mit hoher Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles 23 drehender
Luftwirbel erzeugt. Die; wirbelnde Luftmasse erhebt sich säülenförinig in dem Zylinder
im Anschluß an, die Öffnung der Einlaßöffnungen 2o und drückt die aus dem vorausgegangenen
Kreisprozeß stammenden Verbrennungsprodukte im Gleichstrom durch die Auslaßöffnungen:
17 hinaus. Durch die Schaffung mehrerer Ausla.ßöffnungen 17 in Verbindung mit der
schichtbildenden Wirkung der wirbelnden Luftmasse, die als Säule in die Höhe steigt
und weitgehend ein nennenswertes Mischen, der eintretenden Luft mit den. Verbrennungsprodukten
verhütet, sowie in Verhindung mit der unabhängigen Reglung der Steuerung der Auslaß-
und Einla,ßöffnungen kann bei jedem Kreisprozeß ungeachtet der Leistung und Geschwindigkeit
des Motors ein im wesentlichen vollständiges Spülen des Zylinders erzielt werden.
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Bei dem Rücklauf des Kolbens 14 während des Verdichtungstaktes werden
die Auslaßöffnungen 17 durch den Nockenan.trieb ungefähr 35 bis q.5° nach. dem unteren
Totpunkt und bevor der Kolben. die Lu:fteinlaßöffnungen 2o wieder vollkommen bedeckt
hat, geschlossen. Zu dem Zeitpunkt, wo, sich dieAuslaßöffn.ungen schließen, hat
die aufsteigende Säule wirbelnder Luft den Ort der Auslaßöffnungen erreicht und
auf diese Weise praktisch sämtliche Verbrelmungsprodukte in den Auspuffkanal hinausgedrückt.
Im allgemeinen ist die Anordnung so, daß der Kolben die Einlaßäffn.ungen 20 ungefähr
io bis 2o° der Kurbelwinkelbewegung nach dem Schließen der Auslaßöffnungen schließt.
Natürlich werden sie bei dieser Form, wo. der Kolben die Einla,ßöffnungen 2o steuert,
mit demselben Zeitabstand nach. dem unteren. Totpunkt geschlossen, mit dem sie vor
dem unteren Totpunkt geöffnet wurden., was, wie oben bemerkt, im allgemeinen bei
.a.5 bis 65° der Fall ist. Auf jeden Fall jedoch öffnen sich die Auslaßöffnungen
beim Arbeitstakt zuerst und werden bei dem folgenden Verdichtungstakt auch wieder
zuerst geschlossen; die voneinander unabhängige Steuerung des Ein-und Auslasses
gestattet, daß sie während einer wesentlichen Periode des Kreisprozesses im Bereich
von ioo bis i2o° oder mehr der Kurbelwinkelbewegung geöffnet bleiben, was sogar
bei hochtourigen Motoren eine gute Spülunfr und; eine volle Luftbeschickung gewährleistet.
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Indem die Lufteinlaßöffnungen 2o während eines Zeitraums während des
Verdichtungstaktes nach dem Schließen. der Auslaßöffnungen offen gehalten werden,
wird innerhalb des Zylinders eine volle Luftbeschickung für jeden Kreisprozeß ungeachtet
der Leistung des Motors auf Grund der Bewegung der aus dein Kanal 21 hereinstürzenden
Luft gewährleistet. Der Kanal2i ist mit einem Vorverdichter verbunden. Auf die bei
dem Verdichtungstakt nach dem Schließen. der Lufteinlaßöffnungen 2o fortgeführte
Bewegung des Kolbens 14 hin, wird die im Zylinder befindliche Beschickung wirbelnder
Luft in dem zwischen Zylinderumfang, Zylinderdeckelinnenfläche und Kolben eingeschlossenen
scheibenförmigen Verbrennungsraum 25 verdichtet. Darüber hinaus wird die wirbelnde
Bewegung der Luft während dieses Zeitraums aufrechterhalten..
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Eine Kraftstoffeinspritzdüse 26 erstreckt sich durch eine geeignete
Öffnung 27 in den Zylinderkopf und ist, wie gezeigt, so gerichtet, da,ß sie den
Kraftstoff in. den scheibenförmigen Verbrennungsraum 25 in. einer im allgemeinen
ta,ngentia,len Richtung und in Richtung des Luftwirbels abgibt. Der flüssige Kraftstoff
wird durch eine geeignete von dein Motor auf übliche Weise angetriebene Kraftstoffpumpe
der Einspritzleitung 28 zugeführt. Die Kraftstoffeinspritzdüse 26 ist mit dem üblichen,
durch Druck betriebenen Absperr- oder Rückschla.gventil ausgerüstet, das sich bei
dem hohen Druck derKraftstoffzufuhr während derEinspritzperiode öffnet und bewirkt,
da.ß der Kraftstoff in sehr feiner Sprühform 29 an der Seite des Verbrennungsraums
25 in diesen. eingeführt wird.. Zum Unterschied von der Zweitaktdieselbetriebsweise,
bei der Kraftstoff nahe der oberen (inneren) Totpunktstellung des Kolbens, wie z.
B. bei 18 bis 10° vor dem oberen Totpunkt, eingespritzt wird, sieht die vorliegende
Erfindung die Einleitung der Einspritzung ungefähr 75 bis 30 Kurbelwinkelgra,de
vor dem oberen Totpunkt vor. Weiterhin wird die Einspritzung so gesteuert, daß sie
nur ein örtlich begrenztes Segment der wirbelnden Luftmasse an der einen Seite des
Verbrennungsraums mit Kraftstoff durchsetzt, und dieses Segment wird nahe bei dein
Kraftstoffeinspritzpunkt, d. h. weniger als 9o° der Wirbelbewegung von dem Einspritzpunkt
entfernt, durch gesteuerte elektrische Zündung gezündet.
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Zu diesem Zweck ist eine Zündkerze 30 mit nahe an dem Umfang
des Verbrennungsraums 25 angeordneten Elektroden 3i in. die Zylinderwand eingebaut.
Die Zündkerze 30 wird durch einen Zuführdraht 32 an, einen üblichen Zündstromkreis
angeschlossen, der gleichläufig mit dem Motor betätigt wird, um dann an den. Elektroden
31 einen Funkers. zu erzeugen., wenn die erste, aus der Düse 26 eingespritzte Kraftstoffmenge
brennbares Kraft -stoff-Luft-Gemisch _. gebildet hat und gezündet werden kann. Man
sieht, daß die Lage der Zündkerze 30 zu der Lage der Düse 26 und der Geschwindigkeit
des Luftwirbels in gemeinsame wechselseitige Beziehung gebracht worden ist, damit
sie sich innerhalb des örtlich begrenzten kraftstoffdurchsetzten Seginen.ts, in,
dein zuerst Kraftstoff-Luft-Gemisch. gebildet wird., befindet. Sehr zufriedenstellender
Betrieb, wird bei der gezeigten Anordnung erzielt, bei der die; Elektroden 31 mehr
als 2o° und weniger als 9o°, vorzugsweise ungefähr
30 bis
45° des radialen Winkels von dem Kraftstoffe:inspritzungspunkt entfernt angeordnet
werden. Darüber hinaus wird die Düse 26 vorzugsweise. so gerichtet, daß sie in fächer-
oder kegelartiger Form sprüht und daß der äußere Rand des Sprühfächers oder -kegels
ganz dicht an die Elektroden.31 heranreicht. Da der äußere Rand des Sprühfächers
oder -kegels im allgemeinen feiner zerstreut ist, nimmt die wirbelnde Luft diesen.
Teil des Kraftstoffes unter schneller Verdampfung desselben auf und bildet ein brennbares
Gemisch, das im wesentlichen, sobald es gebildet ist, mit den Elektroden 31 in Berührung
gelangt. Bei der gezeigten Anordnung sichert die Schaffung eines Funkens an den
Elektroden 31 ungefähr 4 bis 1o Kurbelwinkelgrade nach der Einleitung der Einspritzung
eine Zündung, bei der sich die Flamme dann schnell über das örtlich begrenzte!,
treibstoffdurchsetzte Segment verbreitet und die bei 34 angegebene Flammenfront
erzeugt.
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Es ist festzustellen., daß die Verbrennung in diesem Fall die eines
vorher gebildeten brennbaren Gemisches ist, die der Verbrennung bei Vergasermotoren
nach dem Ottokreisproze:ß gleicht. Statt daß jedoch der Verbrennungsraum 25 zu der
Zeit der Zündung mit vorher gebildetem brennbarem Gemisch gefüllt oder im wesentlichen
gefüllt ist und die entstehende Flammenfront von. dem Zündpunkt aus auswärts einen.
im allgemeinen sphärischen Weg durch das brennbare Gemisch nimmt, befindet sich
erfindungsgemäß zur Zeit der Zündung der Zündkerze 30 gegenüber nur das kleine örtlich
begrenzte-Gemischsegment. Die Flammenfront verbreitet sich so quer durch das brennbare
Segment und wandert entgegen der Richtung des Luftwirbels durch aufeinanderfolgende
Teile brennbaren, Gemisches, die mit dem Andauern der Einspritzung unmittelbar vor
der Flammenfront gebildet werden. Die; zuerst gebildeten und bei 35 angegebenen
Verbrennungsprodukte drehen sich mit der wirbelnden Masse von der Flammenfront 34
weg, da sich frische, treibstoffdurchsetzte, verdichtete Luft auf die Flammenfront
zu dreht. Die errichtete, Flammenfront 34 neigt dazu, auf die Düse 26 zu zu wandern;
da.ß diese: Bewegung aber tatsächlich stattfindet, wird durch die schnelle Wirbelbewegung
in dem Verbrennungsraum und durch die Tatsache verhindert, daß das örtlich begrenzte
treibstoffdurchsetzte Segment. bei geringerer Entfernung von der Düse zu reich an
Treibstoff ist, um brennbar zu sein. Infolgedessen kann die Flammenfront 34 in bezug
auf die Zylinderwand, die Treibstoffdüse und die Zündkerze verhältnismäßig feststehend
sein, obgleich sie durch die dünne Schicht des wirbelnden, brennbaren Gemisches
wandert.
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Es ist weiterhin festzustellen, daß die Geschwindigkeit und die Dauer
der Kraftstoffeinspritzung bei jedem Kreisprozeß in. üblicher Weise unter der Steuerung
der Kraftstoffpumpe steht. Darüber hinaus tritt durch frühzeitig genug erfolgendes
Einleiten der Einspritzung im Kreisprozeß vor dem oberen Totpunkt, durch Steuern
der Einspritzgeschwindigkeit und der Verteilung des eingespritzten Kraftstoffes
durch die ganze wirbelnde Luftmasse hindurch an einer Seite des Verbrennungsraums
zur Schaffung eines gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und durch Steuerung
der Einspritzungsdauer in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit der Drehbewegung
der Luft zur Durchsetzung des für die jeweilige Leistung des Motors erforderliche
Menge der Luftmasse die Spitzendruckerhöhung ganz nasse bei der oberen Totpunktstellung
des Kolbens ein. Dies ist im besonderen in Fig. io dargestellt, die, ein typisches
Druck-Volumen-Diagramm des Zweitaktmotors der vorliegenden Erfindung ist (Ordinate-Druck;
Abszisse-Volumen). Hier gibt das Hinwe.iszeichen 36 die adiaba.tische Verdichtung
der wirbelnden Luftmasse nach dem Schließen der Lufteinlaßöffnungen. 2o an. Hinweiszeichen
37 be:-zeichnet den Punkt des Kreisprozesses für die Zündung und die Einleitung
der Verbrennung, welcher Punkt im wesentlichen vor dem oberen Totpunkt liegt, und
die entstehende schnelle Druckerhöhung wird bei 38 bis zum oberen Totpunkt 39 sowie
die Spitzendruckerhöhung bei 4o angegeben, die sehr bald nach dein oberen Totpunkt
eintritt. Das bedeutet, daß die Verbrennung bei Erreichen des oberen Totpunktes
schon zu ungefähr zwei Dritteln vollendet ist, wodurch die Spitzendruckerhöhung
ihre größte Wirkung in bezug auf den Antrieb des Kolbens während seines Arbeitstaktes
hat. Am Punkt 41 des Arbeitstaktes ist die Verbrennung im wesentlichen, zu. Ende,
und darauf folgt die adia,ba,tische Expansion 42 abwärts, bis zum Punkt 43, wo sich
die Auslaßventile öffnen, um den Druck rasch:, wie bei 4.4. angegeben,, herabzusetzen.
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Weiter ist darauf hinzuweisen, da.ß die Brennstoffstrahlform 29, die
Strahla.u.flösung und die Geschwindigkeit zwischen Zündkerze und. Düsenspitze abgeändert
werden. können, um den. gewünschten klopffesten Betrieb zu erzielen. Im allgemeinen
kann festgestellt werden, daß der zwischen der Düsenspitze, Zylinderachse und den
Zündkerzenelektroden, eingeschlossene Winkel größer als ungefähr 20° sein, und nicht
mehr als 9o° betragen sollte. Auf diese Weise wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch fast
in demselben Augenblick gezündet, in dem es gebildet wird und bevor dem eingespritzten.
Kraftstoff Gelegenheit gegeben ist, sich über ein. wesentliches Ausmaß des Verbrennungsraums
hin mit Luft zu vermischen. Infolgedessen wird das brennbare Kraftstoff-Luft-Gemisch
nur in einer örtlich begrenzten Zone, die an die Zündkerze 3o angrenzt, erzeugt,
und diese Gemisch wird an seiner Rückseite! von nicht brennbarer Luft oder nicht
brennbaren Verbrennungsprodukten und an seiner Vorderseite auf die, Düse zu von
einem nicht brennbaren, weil zu kraftstoffreichen Gemisch umgeben und gepuffert.
Wenn der Verbrennungsraum 25 als »scheibenförmig« bcschrieben wurde, ist das so
zu verstehen, da.ß dieser Ausdruck in. weiterem Sinn einen. Verbrennungsraum von
im allgemeinen rundem Querschnitt bedeutet,
wie er durch. das Drehen
einer ge.oinetrischen Figur um ihre Achse erzeugt wird, der jedoch im axialen Schnitt
auf Grund der nach innen oder nach außen zeigenden Wölbung des Kolbens oder des
Zylinderkopfes oder beider verschiedene Gestalt besitzen kann.
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Bei dem Betrieb des Motors nach Fig. i und 2, der damit beginnt, daß
sich der Kolben bei einem Arbeitstakt abwärts bewegt, sind die Ventile 18 vorzugsweise
bei ungefähr 6o° Kurbelwinkel vor dem unteren Totpunkt geöffnet. Die Verbrennungsprodukte
beginnen durch die Auslaßdurchgänge i9 in den Auspuffkanal abzufließen und setzen
dadurch den Druck unter denjenigen Druck herab, der in dem Luftka@na,l2i herrscht.
Bei ungefähr 5o'-' vor dein unteren Totpunkt beginnen die Lufteinlaßäffnungen 2o
sich zu öffnen und bleiben geöffnet. bis nach dem Schließen. der Auslaßöffnungen
17 bei ungefähr 4.o° nach dem unteren Totpunkt. Während dieser längeren Periode
des Kreisprozesses drückt die in die Höhe steigende Säule wirbelnder Luft die verbleibenden
Verb.reiinungsprodukte vor sich her durch. die Öffnungen 17 zu Gien Auslaßdurchgängen.
Die Einlaßäffnungeli 2o werden dann, von dein Kolben. 5o° nach dem unteren Totpunkt
geschlossen, und die- in dein Zylinder verbleibende wirbelnde Luftmasse wird dann
in dem Verbrennungsraum 25 ungefähr zu der Zeit der Treibstoffeinspritzung bei dein
Verdichtungstakt verdichtet, was im wesentlichen der Stellung der in Fig. i gezeigten
Teile: entspricht. hei einem Betrieb mit voller Belastung zur Erzielung einer Höchstleistung
beginnt die Einleitung der Einspritzung ungefähr 50° vor dein oberen Totpunkt, wobei
die Verbrennung fast sofort 1>"-ginnt und die Dauer der Einspritzung, die: von der
Geschwindigkeit des Wirbe:lns der Luft abhängt, ungefähr 55 bis 6o° beträgt, um
sämtliche in dem Zylinder wirbelnde Luft während einer Umdrehung des Wirbels im
wesentlichen vollständig zu durchsetzen. Der Kolben, wird so, bei einem neuen Arbeitstakt
vorwärts getrieben und der Kreisprozeß wiederholt.
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Fig 3 zeigt eine Abänderung der vorliegenden Erfindung, wobei ein
Motor, der im Gleichstrom und mit gegenläufigen Kolben arbeitet, verwendet wird.
Wie gezeigt, ist ein. langgestreckter, waagerechter Zylinder 5o an seinem einen.
Ende mit einer sich rings um seinen Umfang erstreckenden Reihe von geneigten Lufteinlaßöffnungen:
51 versehen, die geeignet sind, der, wie vorstehend beschrieben, säulenförmig in
die Höhe steigenden Luft eine mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Drehbewegung
mitzuteilen. Diese Öffnungen werden von einem Kolben 52 gesteuert, der eine Pleuelstange
53 besitzt, die in üblicher Weise zu einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle am linken
Zylinderende führt. Weiter ist der Zylinder 5o an seinem anderen Ende mit einer
an seinem Umfang sich erstreckenden Reihe gerader Auslaßöffnungen 54 versehen. Diese
werden von einem Auslaßkolben 55 gesteuert, der eine Pleuelstange 56 besitzt, die
zu' einer zweiten (nicht gezeigten) Kurbelwelle ain im Sinne der Zeichnung rechten
Zylinderende führt. Es wird bemerkt, daß die beiden Kurbelwellen auf übliche Weise
durch ein geeignetes Getriebe: finit einer gen ieinsam betätigten Kurbelwelle verbunden
sind, so daß bei dein Arbeitstakt, we-nii sich die Kolben voneinander weg bewegen,
die Kraft von Leiden Kolben auf die gemeinsame Kurbelwelle übertragen wird.
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Zentral ini Zylinder ist gegenüber dem scheibenförmigen Verbremiungsraum
58 in einem Einbaublock 59 eine Kraftstoffeinspritzdüse 6o eingebaut. die so gerichtet
ist, daß sie Kraftstoff in einer im allgemeinen ta.ngentia.len Richtung zum Verbreniiungsraum
58, und zwar in Richtung der durch den Pfeil 61 angegebenen Richtung des Luftwirbels,
einspritzt. Weiterhin ist im Zylinder 5o in einer geeigneten Fassung eine Zündkerze
62 finit l-lektroden 63 eingebaut, die am Umfang des Verhrennungsraumes 58 auf der
Seite der Diise 6o, an der die Luft abwärts strömt.. in der oben für Fig. i und
2 beschriebenen. Beziehung angeordnet ist. Der Ausla.ßkolben 55 ist durch seine
Kurbel so verbunden, daß er dem Kolben 52 tun ungefähr 10 bis 20'' der Kurbelwinkelbewegung,
vorzugsweise 15c, vorläuft. Das bedeutet, daß der Auslaßholl>en 55 seine obere Totpunktstellung
kurz vor dein Kolben 52 erreicht. Jedoch ist die tatsächliche Längsbewegung der
Kolben in der Nähe seiner inneren Totpunktstellung im Vergleich zu der Kurbelwilikelbewegung
verhältnismäßig langsam, so, da.ß der Auslaßkolben bei seinem Arbeitstakt zu der
Zeit, wo, der Kolben 52 den inneren Totpunkt erreicht, nur eine geringe Entfernung
zurückgelegt hat; und dann bewegen sich die beiden Kolben heim Arbeitstakt nach
außen und voneinander weg.
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Bei dein Betrieb dieser Abänderung gibt der Auslaßkolben 55 unter
der Voraussetzung, daß sich die Kolben bei ihrean Arbeitstakt auswärts bewegen,
bei 55 bis 8o° vor dem äußeren Totpunkt des Arbeitstaktes. zuerst die Auslaßöffnungen
54. frei; diese. Zahlen beziehen sich auf die äußere Totpunktste:llung des Kolbens
52. Ungefähr io bis 20° später gibt der Kolben 52 die Lufteinlaßtiftnungen 51 frei,
woraufhin sich die Säule der wirbelnden Luft nach rechts im Gleichstrom durch den
Zylinder bewegt und die @"erbrennungsprodtikte vor sich her und bis zu dem Zeitpunkt
durch die Auslaßöffnungen 54 hin ausdrückt, wo. der Auslaßkolbeii 55 beim Verdichtungstakt
umkehrt und die Öffnungen 5.4 wieder verschließt. Dies tritt bei ungefähr 25 bis
d.5° nach dem äußeren Totpunkt des Kolbens 52 ein.; der Kolben 52 schließt dann
die Lufteinlaßöffnungen etwa 35 bis 65'' nach der äußeren Totpunktstellung. Weitere
Bewegung der Kolben aufeinander zu bewirkt die `"erdichtung der wirbelnden Luftladung,
während ihre mit hoher Geschwindigkeit vor sich gehende Wirbelbewegung aufrechterhalten
wird. Dann gclien die Kraftstoffeinspritzung und die Funkenzündung in der oben für
Fig. i und 2 beschriebenen Weise vor sich. Die in Fig.3 gezeigten Kolben befinden
sich in einer Stellung gerade vor der inneren Totpunktstellung des Kolbens 5
2 ungefähr bei Beendigung
gler hr2tftstoffein#pritzutig und
zu der Zeit, wo der Auslaßkolben 55 begonnen hat, sich bei seinem Arbeitstakt nach
außen zu bewegen.
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Statt daß die Lufteinlaßöffnungen von dein Kolben unter im Gleichstrom
erfolgender Bewegung der wirbelnden Luftsäule auf die von ini Zylinderkopf befindlichen
Tellerventilen gesteuerten Auslaßöffnungen zu gesteuert «-erden, kann eitle umgekehrte
Anordnung verwendet werden, die in Fig. .I und 5 dargestellt wird. Wie gezeigt,
ist der Zylinder 70 mit einer an seinem Umfang angeordneten Reihe von einfachen
Auslaßöffnungen 71 versehen. die etwas über dem unteren Totpunkt des Kolbens 2 angeordnet
sind. Zwei Lufteinlaßventile 73 sind in den Zylinderkopf eingebaut und werden von
einer üblichen Vorrichtung zur Betätigung der Ventilstößel gesteuert, die voll dein
-Motor angetrieben wird; beide Ventile sind mit eirein Schirm 74 ausgerüstet. der
sich auf i8o° des Umfanges jedes Ventils erstreckt. Die Schirme weisen in entgegengesetzte
Richtungen, und die Ventile sind auf einander entgegengesetzten Seileis des scheibenförmigen
Verbrennungsraumes 75 angeordnet; die Enden jedes Schigins befinden sich auf °inein
Radius des Zvlinders (Fig. 5), so daß die eintretende Luft veranylaßt wird, mit
hoher Geschwindigkeit in der von deal Pfeil 76 angegebenen Richtung zti wirbeln.
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Eine Kraftstoffeinspritzdüse 77 ist in der Seitenwand des Zylinders
70 eingebaut, und zwar in einer solchen Stellung, daß sie den Kraftstoff
in einer im allgemeinen tangentialen Richtung zum Verbrennungsraum 75 und in der
Richtung des Luftwirbels einspritzt. Eine Zündkerze 78 mit Elektroden 79 ist ebenfalls
in die Seitenwand des Zylinders 7o und an der Abwärtsstroinseite der Düse 7 in der
oben für Fig. i und 2 beschriebenen Bezieliung eingebaut. Der Betrieb dieser Forili
ist iin wesentlichen derselbe wie der von Fig. i bis 2; der Kolbell72 öffnet die
Auslaßöffnung:en 71 während des letzten Teils des Arbeitstaktes, dann öffnet die
Vorrichtung zum Betätigen der Ventilstößel die Luftvetltile 73 mit einer Verzögerung
von 10 bis. 20° von dem Öffnen der Auslaßschlitze, an, und der Kolben schließt
die Auslaßöffnungen während des Anfangsteils des @'e,rdichtuingstal~tes etwas vor
dem Schließen der Luftventile. Das in einer einzigen lZichtung stattfindende Fließeis
erfolgt in diesem Falle von dem Zylinderkopf aus zu dem entg°gengesetzten Ende des
Zylinders, was bei jedem Kreisprozeß eitlen zusätzlichen Zeitraum zum Spülen und
Kühlen der Spitze der Düse 77 und der Elektroden 9 durch die hereinwirbelac1e Säule
frischer Luft ergibst. Die klopffreie Verbrennung geht in der vorstehend
für Fig. i und-9beschriebenenWeisevorsich.
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Eine weitere Abänderung dieser letzteren Form der Erfindung ist in
Fig. 6 und 7 dargestellt. Auch hier ist der Zylinder 8o mit einer sich an seinem
Umfang erstreckenden Reihe von einfachen Auslaßöfffnungetl 81 etwas über dein unteren
(äußeren) Totpunkt des Kolbens 82 versehen; der Zylinder trägt an dein scheibenförmigen
Verbrennungsraum 83 eine tangential einmündende Kraftstofeinspritzdüse 84 und eine
Zündkerze 85 finit Elektroden 86 auf der Abwärtsstromseite der Düse 84 in der in
Fig.4 und 5 dargestellten Beziehung. In dem vorliegenden Fall jedoch trägt der Zylinderkopf
ein einziges axial angeordnetes Lufteinlaßventi187, das mit einer ?Mehrzahl von
gebogenen Leitaufsätzen 88 ausgerüstet ist. Wenn sich das Ventil 87 öffnet, erzeugen
die gebogenen Leitaufsätze 88 in dem Verbrennungsraum 83 in Richtung dies Pfeiles
89 eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Luftwirbel. Diese Bauweise ist
besonders geeignet für Zylinder finit kleinem Durchmesser, bei denen der Zylinderkopf
nur das einzige Luftventi187 voll dem erforderlichen Durchmesser aufnehmen muß,
utn eine gute Spülung und Ladung mit Luft zu erzielen. D.er Betrieb dieser Form
eines Gleichstrom-Zweitaktmotors ist derselbe wie der für Fig. d. und 5 beschriebene.
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Eine weitere Abänderung des Gleichstrom-Z«-eitaktmotors der vorliegenden
Erfindung, die besonders auf Zylinder von größerem Durchmesser Anwendung finden
kann, wird in Fig. 8 und 9 dargestellt. Diese Abänderung verwendet eine radiale
Einspritzung von einer axialen Kraftstoffdüse in einem Schiebermotor aus, wobei
der Schieber so-«-o111 eine um den Zvliilderumfang angeordnete Reihe von Auslaßöftnungen
als auch eine Reihe von um den Zylinderumfang angeordneten Lufteinlaßöffnttngen
steuert, die in der Zylinderwand, angrenzend an das entgegengesetzte Ende des Zylinders,
angeordnet sind.
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In Fig. 8 und 9 gehört zu dem Zylinder 9o der Kolben 9i und die zu
der üblichen Kurbelwelle (nicht gezeigt) führende Pleuelstange 92. Der Zylinde er
9o ist mit einer an seinem Umfang angeordneten Reihe von Auslaßöffnungen 93 versehen,
die etwas über dein unteren (äußeren) Totpunkt des Kolliers 9i mit dem Auspuffkanal
94 in Verbindung stehen. Der Zylinder 9o ist angrenzend an sein entgegengesetztes
Ende und gegenüber dem scheibenförmigen Verbrennungsraum 95 mit einer Reihe von
am Zylinderumfang angeordneten geneigten Lufteinlaßöffnungen 96 versehen. In dem
vorliegenden Falle sind nicht nur die Seitenwände der Öffnungen 96 geneigt, um der
Luft, wie durch Pf-eii197 angegeben, die Wirbelbewegung mitzuteilen, sondern auch
die obere, bei 98 gezeigte Begrenzungsfläche, wodurch eine dreieckige Öffnung geschaffen
wird.
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An dem Innenumfang des Zylinders 9o eng anliegend ist ein Steuerschieber
99 in gleitender und drehbarer Fassung angeordnet, der mit einer sich um seinen
Umfang erstreckenden Reihe von geraden quadratförmigen Auslaßöffnungen ioo und einer
sich um seinen Umfang erstreckenden Reihe von geneigten, dreieckigen Lufteinlaßöffnungen
ioi versehen isst. Die Luftöffnungen ioi stehen mit dem üblichen Luftkanal 102 in
Verbindung. Der Zylinderkopf 103 ist mit einer ringförmigen mit 104. versehen,
um für die die Hin- und Herbewegung des Ste tierschiebers 99 Raum zu schaffen.
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Der Steuerschieber 99 wird vom Motor angetriehe n, um die L'lrereinstiinmtitig
der Attslaßöffnungen
93 und ioo und die Übereinstimmung der Lufteinlaßöffnungen
96 und ioi zu den richtigen Zeiten im Kreisprozeß, wie bisher beschrieben, zu steuern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform geschieht dies durch eine vom Motor angetriebene
Antriebswelle io6, die ein Schraubenrad 107 trägt, das in ein Schraubenrad
io8 eingreift, welches auf einer angetriebenen Welle iog angebracht ist und einen
Exzenter i io trägt. Der Exzenter i io wiederum trägt einen Exzenterzapfen i i i
; dieser ist mi.t einer Rolle i 12 1-ersehen, die lose in der Rollenmuffe 113 sitzt,
die zusammen mit dem Schieber 99 aus einem Stück geformt ist. Es ergibt sich, daß,
sobald sich die angetriebene Welle iog dreht, der Exzenterzapfen i i i sich um die
Achse der Welle iog bewegt und dem Steuerschieber 99 eine Hin-und Her- und eine
Drehbewegung mitteilt, deren Größe von der Hubhöhe des Exzenterzapfens i i i abhängt.
Nahe an dem oberen und auch dem unteren Ende des Hubes des Exzenterzapfens i i i,
wo sich der Zapfen vor allen Dingen im rechten Winkel zu der Darstellungsweise
in FinG. 8 bewegt, wird eine schnelle Drehbewegung mit einer kleinen Längsbewegung
dem Steuerschieber 99 mitgeteilt. Umgekehrt erfolgt, wenn der Zapfen sich auf einer
der beiden Seiten von seindr Mittelstellung in der Fluchtrichtung der Welle iog
befindet (wie in Fi.g. 8 gezeigt), die Bewegung des Steuerschiebers 99 vor allen
Dingen in Längsrichtung bei verhältnismäßig kleiner Drefhbewegung. Die zusammengefaßte
Hin- und Her- und Drehbewegung des Steuersehi-ebers 99 wird dazu verwendet, die
Auslaß- und Einlaßöffnungen des Schiebers 99 mit den entsprechenden Öffnungen in
der Zylinderwand zu den geeigneten Zeiten im Kreisprozeß zum Decken zu bringen.
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Während des größeren Teils, der den gesamten letzten Teil des Verdichtungstaktes
des Kolbens gi umfaßt, und während des größeren Teils, der den gesamten Anfangsteil
des Arbeitstaktes des genannten Kolbens umfaßt, befindet sich der Exzenterzapfen
i i i im allgemeinen über der axialen Mittellinie der Welle iog, mit dem Ergebnis,
daß der Steuerschieber 99 in die Nut io.4 hinaufbewegt «-orden ist und daß sowohl
die Luftzinlaßöffnungen als auch die Auslaßöffnungen aus ihrer Decklage herausbew
egt worden sind. Die Einstellung des Exzenterzapfens i i i geschieht im allgemeinen
mit einer kleinen Verzögerung hinter dem Hub des Kolbens 9i in der Kurbelwinkelbewegung.
Mit anderen Worten, wenn der Kolben gi seine obere Totpunktstellung erreicht hat,
befindet sich der Exzenterzapfen i i i auf der entfernteren Seite des Exzenters
i io (wie in Fig. 8 gezeigt) und über der axialen Mittellinie der Welle iog,
muß sich aber immer noch drehen, um seine obere Totpunktstellung zu erreichen. Der
Steuerschieber befindet sich demgemäß in einer oberen Stellung der Hin-und Herbewegung,
wo er zu d esem Zeitpunkt beide Reihen der sich deckenden Öffnungen schließt, und
setzt seine Bewegung mit einer Geschwindigl:ei.t fort, die sich in dem Maße verringert,
wie er sich der oberen Totpunktstellung nähert, während seine Drehbewegung sich
fortschreitend steigert, bis sie an dein oberen Totpunkt einen Höchstwert erreicht.
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Während der bei .dem Arbeitstakt erfolgenden Weiterbewegung des Kolbens
gi nach unten bewegt sich der Exzenterzapfen i i i an seiner oberen Totpunktstellung
vorbei, und die Muffe 99 beginnt sich langsam zu senken, während ihre Drehbewegung
anhält. Die genannte Drehbewegung der Muffe 99 hat ihre Öffnungen nach rechts (wie
in. Fig.8 gezeigt) und aus dem Deckungsverhältnis mit den entsprechenden Öffnungen
der Zylinderwand herausbewegt, wobei die Lufteinlaßöffnungen durch die Drehbewegung
weiter aus dem Deckungsverhältnis herausbewegt wurden als die Auslaßöffnungen, und
zwar zu der Zeit, wo, sich der Exzenterzapfen i i i zu der näheren Seite des Exzenters
i io gedreht hat und- mit der Achse der Welle iog fluchtgerade, ist. Zu diesem Zeitpunkt
hat der Kolben gi mehr als 9o° seines Arbeitstaktes zurückgelegt, und die Muffe
g9 hat sich abwärts zu einer Stellung bewegt, wo sie die entsprechenden Öffnungen
in senkrechter Richtung in anfänglich, gleiche Fluchtrichtung bringt. Die Weiterbewegung
des Kolbens gi bei seinem Arbeitstakt mit entsprechender Drehung des Exzenterzapfens
i i i über die genannte nähere Mittelstellung hinaus leitet eine gradweise Drehbewegung
der Muffe 99 in der entgegengesetzten Richtung ein, während ihre Arbeitsbewegung
bei verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit andauert. Diese Umkehrdrehbewegung der
Muffe 99 bringt zuerst die Auslaßöffnungen 93 und ioo in Deckung; dies geschieht
etwa 65° vor dem unteren Totpunkt des Kolbens 9i. Weitere Drehbewegung des Exzenterzapfens
iii steigert die Geschwindigkeit der Drehbewegung der Muffe gg in dem Maße, wie
sich deren abwärts erfolgende Längsbewegung fortschreitend vermindert; das Ergebnis
ist, daß die Einleitung der Deckung der Lufteinlaßöffnungen 96 und ioi bei. ungefähr
5q.° vor dem unteren Totpunkt des Kolbens 9i eintritt. Das Decken der beiden Reihen
von Öffnungen dauert dann während der Vallendung des Arbeitstaktes des Kolbens gi
und während des anfänglichen Teils von dessen Verdichtungstakt an. Während dieses
Zeitraumes erreicht der Exzenterzapfen i i i seine untere Totpunktstellung, wodurch
die. Abwärtsbewegung der Muffe 99 beendet wird, während ihre Umkeh rdre'hbewegung
einen Höchstwert erreicht.
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Wenn der Exzenterzapfen i i i seine untere Totpunktstellnng durchläuft
und auf der entfernteren Seite des Exzenters iio zu steigen beginnt, fängt die Muffe
99 langsam an zu steigen, während die Umkehr-Hin- und -Herbewegung andauert. Während
dieses Zeitraumes werden die Auslaßöffnungen i io als erste nach links aus dem Deckungsverhältnis
mit den Auslässen 93 herausgedreht, um das Auslassen bei ungefähr 35° nach dem unterem
Totpunkt von Kalben gi zu beenden. Kurz danach und ungefähr 55° nach dem unteren
Totpunkt des Kolbens gi hat die fortgeführte Umkehrdrehbewegung der Muffe 99 auch
die Lufteinlaßöffnungem
ioi nach links aus dem fluchtgeraden Verhältnis
mit den Öffnungen 96 berausbewegt. Daraufhin -,vi;rd der Verdichtungstakt des Kolbens
gi fortgesetzt und der Kreisprozeß wiederholt. Es ergibt sich, daß wenn sich der
Exzenterzapfen i i i über die Achse der Welle iog hinwegdreht, die Drehbewegung
der Muffe 99 in der entgegengesetzten Richtung (der oben zuerst beschriebenen Richtung)
wieder beginnt, aber zu diesem Zeitpunkt hat sich die Muffe eine genügende Strecke
aufwärtsbewegt, so daß die Öffnungen während der wesentlichen Periode der Vollendung
des Verdichtungstaktes und des größeren-Teils des Arbeitstaktes des Kolbens 9 i
außerhalb eines vertikalen Deckverhältnisses gehalten werden.
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Axial in dem Zylinderkopf 103 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse
115 mit einer Spitze angeordnet, die aus zwei einander diametral gegenüberliegenden
Sprühöffnungen zur Erzeugung der Kraftstoffstrahlen 116 besteht. Ebenfalls in dem
Zylinderkopf eingebaut sind diametral einander gegenüberliegende Zündkerzen 117,
d. 1i. eine für jeden Strahl. Diese Zündkerzen sind mit ihren Elektroden angrenzend
an den oberen Teil des Verbrennungsraumes 95 und ziemlich nahe bei der axialen Kraftstoffdüse
i 15, etwa 2,5 bis 4,4 cm von der Düsenspitze entfernt, angeordnet. Darüber hinaus
sind die Zündkerzen so angeordnet, daß sie sich auf der Abwärtsstromseiite ihrer
jeweiligen Kraftstoffstrahlen 116 befinden, wobei der zwischen der anfänglichen
radialen Richtung der Einspritzung des Strahls 116 und dem die Elektrode 117 schneidenden
Radius eingeschlossene, Winkel ungefähr 2o bis .a.5° beträgt. Infolgedessen wird
die erste Teilmenge eingespritzten Kraftstoffes auf der Oberseite jedes Strahls
von der wirbelnden Luftmasse aufgefangen und rasch auf die genannte Eletrode zu
abgelenkt. Der Zeitpunkt der Funkenzündung jeder Zündkerze wird mit der Einleitung
der Einspritzung koordiniert, wobei beide Zündkerzen im wesentlichen gleichzeitig
Funken bilden, um die erste Teilmenge eingespritzten Kraftstoffs im wesentlichen
dann zu zünden, sobald ein brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch daraus gebildet und
von der wirbenlden Masse mit den Elektroden in Berührung gebracht worden ist. Dadurch
werden zwei Flammenfronten errichtet, die an diametral einander gegenüberliegenden
Seiten des Verbrennungsraumes 95 der Richtung des Luftwirbels entgegen «-andern.
Dann wird die Einspritzung des Kraftstoffes auf die vorstehend beschriebene Weise
bei jedem Kreisprozeß durch den Doppelstrahl fortgesetzt, der unmittelbar vor die
wandernden Flammenfronten gespritzt wird.
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Während bei der in Fig. 8 und 9 gezeigten besonderen Ausführungsform
der Steuerschieber das Offnen und Schließen der beiden -Reihen von Öffnungen steuert,
kann dies auch abgeändert werden. Zum Beispiel kann der Kolben gi das Öffnen der
Auslaßöffnungen und der Steuerschieber das Schließen der Auslaßöffnungen wie auch
das Öffnen und Schließen der Lufteinlaßöffnungen steuern. Außerdem können auch andere
übliche Konstruktionen von Steuerschiebern für Zweitaktbetrieb, verwendet werden.
Bei a11 diesen Formen wird das im Gleichstrom erfolgende Spülen beibehalten.