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U-Zylinder-Zweitaktbrennkraftmaschine mit Kurbelkastenladepumpe und
einem jenseits der Kurbelwelle liegenden Hilfszylinder Die Erfindung betrifft eine
U-Zvlinder-Zweitaktbrennkraftmaschine mit kurbelkastenladepumpe und einem jenseits
der Kurbelwelle liegenden Hilfszylinder, dessen von der Kurbelwelle angetriebener
Hilfskolben die Ladung in den Kurbelkasten einsaugen und vorverdichten hilft und
auch auf seiner dein Kurbelraum abgekehrten Stirnseite eine Pumpwirkung ausübt.
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Das Hauptmerkmal .der Erfindung besteht darin, daß .der Hilfskolben
Kanäle aufweist, durch die gegen Ende des Auswärtsganges des Hilfskolbens die von
seiner Stirnseite verdichtete Ladung als Ergänzung zu .der in den Kurbelkasten bereits
angesaugten Ladeinenge überströmt.
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Die Ausbildung der Maschine ist hierbei zweckmäßig so getroffen, daß
der Hilfskolben den Einlaß für das Gasluftgemisch in den Kurbelkasten steuert. Hierdurch
ist eine Vereinfachung der Maschine erreicht, weil die Einlaßkanäle für das in den
Kurbelraum und in den Raum unterhalb des Hilfskolbens einzuführende Gasluftgernisch
die gleichen sind. Außerdem wird erreicht, daß die an den Einlaßkanälen vorbeiströmende
vorverdichtete Hilfspumpenladung eine Injektorwirkung ausübt, die das Eintreten
der Hauptladung in den Kurbelraum beschleunigt.
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Es ist eine Maschine bekannt, bei welcher die dem Kurbelraum abgekehrte
Stirnseite des Hilfskolbens als Kompressor und als Frischgaspumpe zum Anlassen einer
zweiten Maschine dient. Das auf der Stirnseite angesaugte Gemisch wird somit nicht
zur vermehrten Leistung der Zweitaktmaschine benutzt. Alle Schlitze und Kanäle sind
bei der Maschine in den beiden oberen Arbeitszylindern untergebracht, so daß der
Nachteil vorhanden ist, daß bei großem Hubvolumen und bei hoher Drehzahl die O_uerschnitte
zu klein sind. Der Hilfskolben wird von einem Rohrschieber gesteuert, der wieder
durch zwei Schubstangen von der Kurbelwelle angetrieben wird. Diese beiden Schubstangen
setzen die Leistung der Zweitaktmaschinewesentlich herab, da sie durch Vergrößern
des Gehäusepumpenraumes den Spüldruck stark herabsetzen. Der Hilfskolben ist auch
infolge seines Bestimmungszweckes ungünstig ausgebildet und kann in der Hauptsache
nur als Gegengewicht zum Ausgleich der hin und her gehenden Massen angesehen werden.
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An sich ist auch die Anordnung von Kanälen inTumpenkolben bekannt,
durch welche gegen Ende seines Auswärtsganges eine Verbindung des Pumpenraumes mit
.dem zu ladenden Raume hergestellt wird. Die bekannte Maschine ist jedoch von völlig
anderer Bauart, insbesondere arbeiten die Pumpenkolben besonders und getrennt voneinander
für Spülluft und Gemisch. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung, die gemeinsam
arbeitenden Arbeitskolben mit Gleichstromspülung,
ohne die eine
Zweitaktmaschine mit Pumpe kaum Vorteile bietet, fehlt der Maschine völlig.
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Auch ist bereits vorgeschlagen worden, das Kurbelgehäuse gegen Ende
des Pumpensaughubes aufzuladen. Bei der bekannten Maschine ist jedoch nur ein Arbeitszylinder
vorgesehen, dessen Kolben als Stufenkolben ausgebildet ist. Die sich aus der Kolbenabstufung
ergebende Ringkammer dient als Ladepumpe für die Kurbelkastenpumpe. Der auf und
nieder gehende Kolben verändert wechselseitig die Größe der Gaskammern, wodurch
in dem Kurbelkasten eine um das kubische Fassungsvermögen der Ringkammer größere
Gemischmenge aufgenommen und somit ein höherer volumetrischer Wirkungsgrad der Kurbelkastenpumpe
erzielt werden soll. Die Spülung dieser bekannten Maschine ist unvollkommen, weil
im Zylinderkopf immer verbrannte Gase bleiben.
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An sich ist .auch .die Steuerung der Ein-und Auslaßschlitze durch
die Arbeitskolben bei Maschinen mit zwei Arbeitskolben und einem Hilfskolben bekannt.
Bei der bekannten Maschine dient jedoch nicht der Hilfskolben zum Saugen des Gasluftgemisches,
so daß die Durchlaßquerschnitte unzureichend sind.
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Durch die Erfindung ist eine Maschine hoher Leistungsfähigkeit geschaffen,
die nur einen geringen Brennstoffbedarf hat sowie störungsfrei und zuverlässig arbeitet.
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Auf der Zeichnung ist die Maschine nach der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht.
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Abb. i ist ein senkrechter Längsschnitt durch die Maschine.
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Abb.2 ist ein senkrechter Ouerschnitt durch .den unteren Teil der
Maschine mit dem Ladekolben.
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In .der in der Zeichnung dargestellten Lage befinden sich die Arbeitskolben
i und 2 in .der oberen Totlage. Die Zapfen der Kurbelwelle sind so versetzt, daß
der den Auslaß steuernde Kolben i dem den Einlaß der Frischgase steuernden Kolben
2 um 15' voreilt. Die Kurbel 4. für den Hilfskolben 3 liegt entgegengesetzt in der
Mitte zwischen den beiden Kurbelzapfen für die Arbeitskolben. Die beiden Zylinder
5, 6, in denen sich die Arbeitskolben 1.:2 befinden, haben an ihrem oberen Ende
einen gemeinsamen Verbindungskanal 7. Im Zylinder 5 befinden sich die Auspuffschlitze
8, im Zylinder 6 die Einlaßschlitze 9. Der Hilfskolben 3 überschleift .die Einlaßöffnungen
io in der unteren Totlage. Die Öffnungen io stehen mit dem Ringraum i i in Verbindung,
.der luftdicht abgeschlossen ist. An einer Öffnung 12 ist der Vergaser angeschlossen.
Das Kurbelwellengehäuse 13 ist-gleichfalls luftdicht abgeschlossen und hat zwei
Verbindungskanäle 1.4 zum Zylinder 6. Auch der Raum unterhalb des Kolbens 3 ist
nach außen abgeschlossen.
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Der Kolben 3 steuert also den Einlaß der Frischgase in den Zylinder
6,' aus dem diese durch den Kanal 7 auch in den Zylinder 5 gelangen. Der Kolben
i steuert den Auslaß der Abgase für beide Zylinder.
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In dem Kolben 3 sind Kanäle 2o vorgesehen, die am Ende des Abwärtshubes
den Raum 21 oberhalb des Kolbens 3 mit dem luftdicht abgeschlossenen Raum 22 unterhalb
des Kolbens 3 verbinden. Hierdurch ist erreicht, daß die in dem Raum 22 unter dem
Kolben 3 befindlichen Frischgase, die am Ende des Einwärtshubes durch die Öffnungen
to angesaugt und beim Abwärtshube verdichtet worden sind, über den Kolben 3 und
damit in das Kurbelgehäuse gelangen, so daß ein Aufladen. des Gemisches im Kurbelgehäuse
erfolgt. Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende: Bei der Drehung der Kurbelwelle
im Uhrzeigersinne bewegen sich die Kolben 1, 2, 3 zur Kurbelwelle hin. Der Kolben
3 verschließt die Öffnungen i o, so daß die Verbindung mit .dem Ringraum i i unterbrochen
ist. Über den Kolben i und 2 soll sich jetzt noch reine Luft befinden.
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Die in dem Kurbelgehäuse befindlichen Gase werden nun bei der weiteren
Bewegung der Kolben 1, 2 und 3 verdichtet. Infolge der Kurbelversetzung eilt .der
Kolben i dem Kolben 2 vor, so daß er die Auspuffschlitze 8 öffnet. Die Abgase, die
- in den Zylindern sind, können jetzt entweichen. Erreicht der Kolben 2 die Einlaßschlitze
9, so werden die vorverdichteten Gase im Gehäuse infolge des Überdruckes, unter
dem sie sich befinden, . durch die Kanäle 14. rasch in den Zylinder 6 gedrückt.
Die verbrannten Gase werden von den Frischgasen durch den Kanal 7 in .den Zylinder
5 gedrängt, wo sie durch die Auspuffschlitze 8 entweichen können. Alle drei Kolben
bewegen sich über den inneren Totpunkt, die Spülung dauert an, infolge der Voreilung
schließt der Kolben i als erster die Auspuffschlitze. Durch die Einströmkanäle 1.4
werden noch immer Frischgase eingedrückt, bis auch die Einströmkanäle verdeckt sind.
Beide Zylinder sind nun mit Frischgasen geladen.
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Bei der weiteren Bewegung werden die Frischgase verdichtet, die sich
über den Kolben i und 2 befinden. Gleichzeitig entsteht im Kurbelgehäuse durch die
Auswärtsbewegung aller Kolben ein Unterdruck. Gegen Ende des Verdichtungshubes gibt
der Kolben 3 die Öffnungen io frei. Die Frischgase strömen .durch -diese Öffnungen
in den Kurbelraurn.
Die Kolben i und 2 erreichen die obere Totlage,
das verdichtete Gemisch wird entzündet, die Kolben werden abwärts getrieben. Der
Kolben 3 verschließt die Öffnungen io, die Frischgase im Kurbelgehäuse werden verdichtet.
Nun erfolgt das Ausströmen der Abgase, und das Spiel beginnt von neuem.
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Die Spülung kann wegen des großen Raum-";elialtes des Kurbelgehäuses
über die ganze Ladeperiode dauern. Ebenso geschieht die Aufladung unter erhöhtem
Druck, weil die Auslaßöffnungen geschlossen, die Ladeschlitze aber infolge der Kurbelversetzung
noch geöffnet werden.
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In der unteren Totlage gibt der Kolben 3 die Öffnungen io nach dem
Kurbelgehäuse 13 frei. Gleichzeitig verbindet er durch die beiden Kanäle 2o den
Raum 22 unterhalb des Kolbens 3 mit dein Raum 21 über dem Kolben 3. Dieser bewegt
sich dann aus der unteren Totlage nach oben, so daß die Öffnungen io und die Kanäle
2o verdeckt werden. Das über dein Kolben 3 befindliche Gemisch wird verdichtet,
unter dem Kolben 3 bildet sich ein luftverdünnter Raum. Gegen Ende des Hubes wird
das vorverdichtete Gemisch in die Zylinder geschoben. Durch die gegen Hnde des Hubes
frei werdenden Öffnungen io werden Frischgase in den Raum 22 gesaugt. Der Kolben
3 kehrt dann um, die Unterkante des Kolbens verschließt die öffnungen io, wodurch
das Gemisch unter dem Kolben 3 vorverdichtet wird. Gegen Ende dieses Abwärtshubes
gibt die Oberkante des Kolbens 3 die Verbindung mit dem Raum i i frei, so daß infolge
des Unterdruckes im Gehäuse 13 Frischgase angesaugt werden. Gleichzeitig wird der
Raum 22 durch die Kanäle 2o mit dem Kurbelgehäuse 13 verbunden, so d:aß auch ein
Aufladen erfolgt und die Leistung der Maschine gesteigert wird.