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Steuerung für Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Gleichstromspülung Um
bei Zweitaktbrennkraftmaschinen eine günstige Verlegung der Steuerzeiten zu erzielen,
wurde schon vorgeschlagen, anstatt der Steuerung der Ein- und Auslaßschlitze durch
den Kolben allein diese durch einen Rohrschieber zu steuern. Um beispielsweise die
Ein- und Auslaßzeiten unsymmetrisch zu den Kolbentotpunkten zu verlegen, wurde die
Steuerung der entsprechenden Schlitze bei einer bekannten Maschine schon durch das
Zusammenwirken von Kolben und einem diesen umgebenden Rohrschieber durchgeführt.
Es wurden ferner schon der Ein- und Auslaß bei einer anderen bekannten Brennkraftmaschine
ohne Mitwirkung des Kolbens allein durch den Rohrschieber gesteuert. Eine solche
Steuerung der Ein- und Auslaßschlitze am Zylinder erlaubt jedoch noch nicht ohne
weiteres, die Maschine sowohl für hohe als auch mittlere Drehzahlen geeignet zg
machen, sofernes sich um eine Maschine mit Kurbelkastenspülung handelt. Bei Maschinen
dieser Art ist vielmehr für die erreichbare Leistung in hohem Maße auch die Steuerung
der Ansaugperiode von Bedeutung, da beispielsweise bei erhöhten Drehzahlen ohne
weiteres eine entsprechende Nachöfinungszeit der Ansaugöffnung des Kurbelkastens
erwünscht ist, da die dem angesaugten Gemisch innewohnende-Bewegungsenergie ein
Wiederausstoßen des Gemisches aus dem Kurbelkasten verhindert.
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Zwar wurde schon beieiner Zweitaktbrennk:räftmaschine mit Rohrschiebersteuerung
der Rohrschieber auch zur Steuerung der Ansaugöff-nung im Kurbelgehäuse herangezogen.
Bei dieser Maschine aber erfolgte dann die
Steuerung der Schlitze
nicht mehr allein durch den Rohrschieber, sondern es wurde wiederum die Kolbenkante
mit herangezogen, und zwar derart, daß beispielsweise die Freigabe des Auslaßschlitzes
durch die Kolbenkante erfolgte, während der Abschluß des Auslaßschlitzes durch den
Rohrschieber bewirkt wurde. Für schnellaufende Maschinen ist diese bekannte Steuerung
nicht ohne weiteres anwendbar, da Kolben und Rohrschieber zeitweilig gegenläufige
Bewegungen ausführen, so daß sich vorübergehende erhöhte Kolbengeschwindigkeiten
gegenüber dem Rohrschieber ergeben, die einen stark erhöhten Verschleiß mit sich
bringen.
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Nach der Erfindung wird die Steuerung einer Zweitaktbrennlraftmaschine
vermittels eines hin und her gehenden und gleichzeitig schwingenden Rohrschiebers
ohne Mitwirkung des Kolbens dadurch erzielt, daß der Rohrschieber zusätzlich auch
noch die Ansaugöffnung zum Kurbelgehäuse für das Spül-
mittel unabhängig vorn
Kolben steuert. Diese besondere Steuerung erlaubt, den Auslaßsteuerwinkel unsymmetrisch
auf die eine Seite des Kolbentotpunktes zu verlagern, während der Steuerwinkel der
Spülkanäle nach der gegenüberliegenden Seite verschoben wird, woraus sich die Möglichkeit
einer Nachladung ergibt. Gleichzeitig erlaubt die Verwendung des Rohrschiebers zur
Steuerung der Ansaugöffnung im Kurbelgehäuse auch den Ansaugwinkel unsymmetrisch
zum Kolbentotpunkt zu legen, so daß nunmehr ein wesentlich vergrößerter Gesamtansaugwinkel
zur Verfügung steht, der einen Leistungsgewinn im Gefolge hat. Der Rohrschieber
steuert ferner auch die untere, in den Kurbelkasten mündende öffnung des Spülkanals,
wodurch ermöglicht wird, diesen Kanal schon früher zu öffnen als die Einlaßöffnung
am Zylinder, so. daß eine Vorverdichtung auch der in dem Verbindungskanal befindlichen
Spülluft erreicht werden kann, während wiederum die Steuerung der unteren Spülkanalöffnung
auch noch den Vorteil ergibt, den Spülkanal früher abzuschließen, so daß beim Verdichtungshub
ein Zurückströmen des Brennstoffgemisches in das Kurbelgehäuse vermieden werden
kann. Besonders einfach gestaltet sich der Aufbau einer solchen Rohrschiebersteu#erung
dadurch, daß die Steuerung der Ansaugöffnung des Kurbelgehäuses und der unteren
öffnung des Spülkanals durch die gleiche Offnung des Rohrschiebers bei seinem Aufwärts-
bzw. Abwärtshub erfolgt. Es ist lediglich die untere öffnung des Spülkanals und,oder
die entsprechende öffnung des Rohrschiebers größer zu bemessen als die obere Offnung
des Spülkanals.
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Die Zeichnungen veranschaulichen eine Zweitaktbrenakraftmaschine mit
Kurbelkastenspülung, die die Merkmale der Erfindung aufweist. Es zeigen Fig. i einen
Längsschnitt durch den Zylinderkurbelkasten, Fig. 2 eine Abwicklung des Rohrschielxl.-rs,
Fig. 3 bis 5 schaubildlich die Stellungen der Schieberöffnungen gegenüber
den zugehörigen Zylinderöffnungen beim Auspuff bzw. während der überströmung und
während des Ansaughubes.
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Der Zylinder i einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit Kurbelkastenspülung
ist an seinem oberen Ende mit einem über den ganzen Zylinderumfang verteilten Kranz
von Auslaßöffnungen 2 versehen. In entsprechendem Abstand unterhalb der Auslaßöffnungen
befinden sich die Einlaßöffnungen 3 für das Spülmittel, während abermals
im Abstand darunter die Ansaugöff nungen 4 für das Spül-oder Frischgas in das Kurbelgehäuse
und wiederum unter diesen die unteren, gleichfalls in das Kurbelgehäuse mündenden
Öff-
nungen 5 des Spülkanals 6 angeordnet sind. Sämtliche öffnungen
sind in bekannter Weise mit Vorteil jeweils über den ganzen Zylinder-. umfang verteilt,
wie bereits für die Auslaßöffnungen 2 angegeben. Die einzelnen Offnungsreihen münden
in je einen den Zylinder umgebenden Sammelkanal, die Auslaß'öffnungen 2 in
den Auslaßkanal 7 und die Öffnungen 4 in den Ansaugkanal 8.
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Im Zylinder ist in an sich bekannter Weise ein Schieber
9 untergebracht, der von der Kurbelwelle i o aus über ein im Verhältnis i
: i angetriebenes Zahnrad i i und einen darin gelenkig gelagerten Zapfen
12 angetrie# ben wird. Der Rohrschieber 9 selbst besitzt in seinem oberen
Teil einen Kranz von Auslaßöffnungen 13 und im Abstand darunter ebenfalls einen
Kranz von Einlaßöffnungen 14. Für die Steuerung der Einlaßöffnungen 4 und der unteren
öffnungen 5 d#.r Spülkan le besitzt der' Rohrschieber 9 nur einen
Kranz von Steueröffnüngen 15. Der Schieber führt im Zylinder in an sich bekannter
Weise nicht nur eine auf und ab gehende, sondern gleichzeitig eine in Umfangsrichtung
schwingende Bewegung aus. jeder Punkt des Rohrschiebers beschreibt daher, wie in
Fig. 2 gestrichelt angegeben, gegenüber der Zylinderwand eine jauf einer Ellipsenbahn
16 verlaufende Bewegung. Es werden auf diese Weise mit den Schieberöffnungen
15 im Bereich der oberen Totpunktstellung des Schiebers die öffnungen 4 und
im Bereich der unteren Schieberstellung die unteren öffnungen 5 der Spülkanäle
gesteuert.
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Um die Steuerzeiten je nach dem brehzahlbereich, für das die
Maschine bestimm -ist, zu legen, sind die öffnungen 13 zur Steuerung
des
Frischgaseinlasses und der Ansaugöffnungen gegenseitig in Umfangsrichtung im Schieber
versetzt angebracht. Die öffnungen im Zylinder und im Schieber bestehen in bekannter
Weise aus kreisrunden Bohrungen, wodurch erreichi wird, daß alle öffnungen sich
in einfachster Weise völlig übereinstimmend herstellen lassen, während es bei öffnungen
unrunder Form entweder eines teueren Herstellungsverfahrens bedürfte oder Ungenauigkeiten,
die sich auf die Steuerzeiten auswirken, inKauf genommenwerden müßten.
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In Fig. 3 ist die Bewegung, der Auslaßöffnung 13 des
Schiebers gegenüber der Auslaßöffnung z des Zylinders veranschaulicht. Der Schieber
befindet sich in Fig. 3 in seiner oberen Totpunktstellung. Die Auslaßöffnung
2 des Zylinders ist daher geschlossen. In Fig. 4 ist die Schieberöffnung 14 zur
Steuerung der Einlaßöffnung 3 ebenfalls in der oberen Totpunktstellung des
Schiebers wiedergegeben. In dünneren Linien ist ferner in Fig. 3 unter der'
Bezeichnung 13a die Stellung angegeben, in welcher. sich die Auslaßöffnung 13. befiÜ-det,
wenn die Einlaßöffnung 14 des Schiebers in der Stellung i4.a der Fig. 4 gerade beginnt,
die zugehörige öffnung 3 des Zylinders freizulegen. Im Vergleich damit zeigt
Fig. 4, in die rechts unten die Stellung 14 b der Einlaßöffnung 14 im Augenblick
des Abschlusses der Auslaßöffnung 2 in Stellung 13 b der öffnung 13 (Fig.
3) eingetragen ist, daß der Spülkanal 6 und damit der Gaseinlaß in
den Zylinder noch offen ist, wenn die Auspufföffnung bereits #röllig durch -den
Schieber geschlossen ist. Fig. 5 zeigt die gegenseitige Anordnung der Saugöffnung4
und der unteren öffnung 5 des Spülkanals. Die zugeordnete Schieberöffnung
15 beginnt in der in Fig. 5 oben gezeichneten Stellung die Saugöffnung4 abzuschließeh.
Aus dem linken unteren Teil der Fig. 5 ist weiter zuentnehmen, daß
- die öffnung 15 des Schiebers in ihrer Stellung i 5a die öffnung
5 bereits zum Teil freigelegt hat, wenn die öffnung 1-4 in Stellung- 14!,
der Fig. 4 gerade beginnt, die Einlaßöffnung 3 des Spülkanals freizulegen.
Des weiteren zeigt der untere rechte Teil der Fig. 5 die Stellung i 5c der
Schieberöffnung 15.
gegenüber der unteren Spülkanalöffnung 5 in dem
Augenblick, in dem die Schieberöffnung 14 in Stellung 14c der Fig. 4 gerade die
obere Einlaßöffnung 3 überschliffen hat.
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Der Spülkanal 6 wird daher gegenüber dem Kurbelkasten schon
früher geöffnet als gegenüber dem Zylinderraum, so daß während des Verdichtungshubes
schon eine Vorverdichtung des Gases auch im Spülkanal stattfinden kann. Die untere
Spülkanalöffnung 5 im Zy-
linder bzw. die üffnung 15 des Schiebers
ist im Durchmesser-größer gewählt als die obere Spülkanalöffnung 3. Der -endg#Itige
Einlaß des Frischgases in den Zylinder wird jedoch durch Freigabe der öffnung
3 durch die Schieberöffnung 14 bewirkt.
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Um trotz der Steuerung sämtlicher Zy-
linderöffnungen durch
den Rohrschieber keine unerwünscht große Bauhöhe der Maschine zu erhalten, besitzt
der Kolben 16 für den Einlaß des Frischgases in den Kurbelkasten so wie für
den übertritt des Gases aus dem Kurbelkasten in den Spülkana16 kurze überströnikanäle
17, die allerdings auch durch entsprechende Kolbenfenster ersetzt werden können.
Die Anordnung g von Überströmkanälen am Kolben an Stelle von Fenstern bringt jedoch
den Vorteil mit sich, daß der Kolben eine geschle)ssene Mantelfläche erhalten kann.
An der Steuerung des Gasübertrittes nehmen aber weder die Kanäle 17 noch etwa an
deren Stelle zu setzende Kolbenfenster teil. Die Überströmkanäle 17
sowie
die Kolbenfenster sind lediglich so angeordnet, daß die Ansaugöffnungen4 sowie die
unteren öffnungen5 der Spülkanäle im Bereich der unteren Totpunktstellung des Kolbens
freigegeben sinid. Die Steuerung dieser öffnungen erfolgt jedoch, wie oben auseinandergesetzt,
durch die öffnungen des Rohrschiebers g.
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Die Fig.3 bis 5 zeigen, daß die Freigabe sowie der Abschluß
der Steueröffnungen2,3 und 5 in der Hauptsache während der Schwingbewegung
des Rohrschiebers in Umfangsrichtung erfolgt. Dieser Umstand wirkt sich besonders
bei Freigabe der oberen öffnungen3 der Spülkanäle günstig aus. Da der Schieber eine
gewisse Stärke hat, entsteht bei Beginn der öffnung ein Spalt, der bestrebt ist,
die eintretenden Gase annähernd in waagerechter Ebene nach der einen Seite abzulenken.
Während des überschleifens der öffnungen kann der jeweilige Gasstrahl immer mehr
in radialer Richtung in den Zylinder eintreten, bis er gegen Ende des Abschlusses
der Offnung nach der anderen Seite abgelenkt wird, woraus sich eine Drallbewegung
der eintretenden Gase ergibt. Diese Drallbewegung trägt zu einer guten Durchwirbelung
der Frischgase im Zylinder bei, ohne daß infolge der Gleichstromspülung, wie beispielsweise
bei Maschinen mit Umkehrspülung, eine Vermischung mit Abgasresten eintreten könnte.