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Zweitaktbrennkraftmaschine.
Die Erfindung betrifft Zweitaktbrennkraftmasehinen, bei denen nach Freigabe der Auspuff- Öffnung mindestens ein beträchtlicher Teil der Verbrennungsgase den Zylinder mit einer bedeutend höheren Geschwindigkeit, als der adiabatischen Wirkung entspricht, und in einem derart kurzen Zeitraum verlässt, dass dieser Verbrennungsgasteil als Masse aus dem Zylinder austritt und dadurch in
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In diesem Falle muss die Freigabe der Einlassöffnung mit einer entsprechenden Verzögerung nach der Freigabe der Auspufföffnung erfolgen. um das Abströmen der Verbrennungsgase durch die Auspuff- öffnung sicherzustellen und dadurch an der Einlassöffnung eine Saugwirkung hervorzurufen.
Öffnet sich nämlich bei einer derartigen Brennkraftmaschine der Auspuffkanal, so erfolgt der Austritt der Verbrennungsgase nicht sofort, sondern es bleibt zunächst die im Auspuffrohr hinter der
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periode verlassen die Verbrennungsgase mit hoher Geschwindigkeit den Zylinder als zusammenhängende Masse, wobei im Zylinder sowie in dem an den Zylinder anschliessenden Teil des Auspuffrohres ein bedeutender Unterdruck entsteht. Hierauf erfolgt eine Umkehr der Bewegungsrichtung der Verbrennungsgase, die somit in der Auspuffleitung wieder zurückströmen, den Unterdruck im genannten Auspuffrohrteil und im Falle des Offenstehen der Auspufföffnung auch im Zylinder beseitigen und einen Überdruck hervorrufen.
Der zwischen dem Beginn der Freigabe des Auspuffes und der Umkehr der Bewegungsrichtung der Verbrennungsgase verstreichende Zeitraum ist nahezu unabhängig von der Drehzahl der Maschine ; daher erstreckt sich dieser Zeitraum bei Maschinen mit hoher Drehzahl über einen grösseren Kurbelweg als bei Maschinen mit kleiner Drehzahl.
Erfolgt die Umkehr der Bewegungsrichtung der Verbrennungsgase so frühzeitig, dass die Auspufföffnung noch immer freigegeben ist. so können die Verbrennungsgase in den Zylinder wieder eintreten. Befindet sich zu diesem Zeitpunkt auch die Einlassöffnung noch in ihrer Offenstellung, so kann ein Teil der neuen Ladung aus dem Zylinder wieder herausgedrängt werden. Würde anderseits die Einlassöffnung sich schliessen, während in der Auspuffleitung noch immer ein Unterdruck herrscht und die Auspufföffnung noch offensteht, so würde ein Teil der Frisehladung aus dem Zylinder in die Auspuffvorrichtung gesaugt werden. Die erstere dieser nachteiligen Wirkungen tritt hauptsächlich bei niederen Drehzahlen und die letztere bei hohen Drehzahlen auf.
Gemäss der Erfindung wird eine bestimmte Menge von Frisehluft während des Aufpufftaktes in den Auslasskanal eingebracht. Diese Frischluft dient zur Verzögerung der Rückkehr der Verbrennungs- gase und zur Verhinderung von deren Eintritt in den Zylinder oder zur Verhinderung eines infolge
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so dass auf diese Weise das Laden des Zylinders verbessert wird.
Die Frischluft muss in den Auslasskanal eingebracht werden, während sich die Auspufföffnung noch in der Offenstellung befindet, u. zw. muss das Einbringen an einer Stelle der Auspuffleitung erfolgen, die näher zum Zylinder liegt als jene Stelle, wo die Umkehr der Bewegungsrichtung der Verbrennungsgase erfolgt. Um die gewünschte Wirkung hervorzubringen, muss das Einbringen der Frischluft nach dem Massenaustritt der Verbrennungsgase aus dem Zylinder und vor deren Rückkehr in den letzteren erfolgen.
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Erfolgt der Eintritt der Frischluft unter atmosphärischem Druck, so kann dies nur stattfinden, solange in der Auspuffleitung ein Unterdruck herrscht. Die zu diesem Zwecke verwendeten Mittel dürfen die Verbindung zwischen der Frischluft-und Auspuffleitung nur dann ermöglichen, wenn in der Auspuffleitung ein Unterdruck herrscht.
Erfolgt der Eintritt der Frischluft unter einem höheren als dem atmosphärischen Druck, so
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dies nur eine Erhöhung des zum Einbringen benötigten Druckes zur Folge haben wurde ; ferner wäre es auch nicht vorteilhaft, die Einbringung der Frischluft in den Auslasskanal nach dem Schliessen der Auspufföffnung fortzusetzen, da dies dann zwecklos ist.
Um durch das Einbringen der Frisehluft unter Druck einen Vorteil zu erreichen. muss die Menge derselben möglichst niedrig gehalten werden. Der Einführungsdruck ändert sieh je nach dem Unterdruck in der Auspuffleitung und je nach der beabsichtigten Wirkung ; auch ändert er sieh je nach der Leistung und der Maschinentyp.
Erfolgt das Einbringen der Frischluft zu dem Zwecke, um die Rückkehr der Verbrennungsgase zu verhindern oder zu verzögern, so ist es nicht vorteilhaft, die Frischluft in die Auspuffleitung in jenem Augenblick einzubringen, in welchem im Arbeitsraum und in der Auspuffleitung ein starker Unterdruck herrscht. Vielmehr hat in diesem Falle das Einbringen der Frischluft unmittelbar vor dem Auftreten der erwähnten Rückbewegung (Rückkehrwelle) zu erfolgen, um den Wiedereintritt der rüekkehrenden Verbrennungsgase in den Zylinder und das damit verbundene Verdrängen der in diesen eingebrachten neuen Ladung zu verhindern.
Die Frischluft wird zwecks Verhinderung einer Energievergeudung im allgemeinen nicht früher als in dem Augenblick eingebracht, in welchem die Rüekkehrwelle auftritt, und es muss das Einbringen längstens im Augenblick des Schliessens der Auspufföffnung beendet sein.
Sehr günstig ist es. wenn das Einbringen der Frischluft in die Auspuffleitung im oder beim unteren Totpunkt erfolgt. Gewöhnlich beginnt man damit kurz nach dem unteren Totpunkt und selbstverständlich ist es zwecklos, es nach dem Schliessen der Auspufföffnungen fortzusetzen.
Das Einbringen der Frischluft ist gegenüber dem Schliessen des Auspuffes und dem Auftreten der Rückkehr der Verbrennungsgase so geregelt, dass die letzteren die eingebrachte Frischluft in den Zylinder drängen, so dass Frischluft und nicht Verbrennungsgase in den Zylinder eintreten. Bleibt daher die Auspufföffnung länger offen als die Einlassöffnung, so könnte die im Arbeitsraum enthaltene Ladung im Augenblick des Schliessens des Auspuffes, also vor Beginn der Verdiehtungsperiode, einen geringen Überdruck aufweisen.
Ferner kann die Menge der in die Auspuffleitung eingebrachten und infolge der Rückwärtsbewegung der Auspuffgassäule in den Zylinder gedrängten Frischluft der gesamten Ladung für die Maschine entsprechen, in welchem Falle im Zylinder besondere Einlassöffnungen entfallen können.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemässen Maschine veransehau- licht. Fig. 1 zeigt im lotrechten Querschnitt eine erfindungsgemäss ausgebildete Maschine, bei der Frischluft unter Druck in das Auspuffrohr eingebracht wird. Fig. 2 stellt das Arbeitsdiagramm der Maschine dar. Fig. 3 veranschaulicht eine Teilansieht einer abgeänderten Ausführung, bei welcher Frischluft unter Atmosphärendruck über die Auspuffleitung in den Zylinder eingebracht wird.
Die veranschaulichte Maschine besteht aus dem am Kurbelgehäuse 2 befestigten Zylinder- Mock- ?, in welchem der von der Kurbelwelle 5 mittels der Schubstange 4 angetriebene Kolben 3 arbeitet.
Der Zylinder ist mit Einlasskanälen 6 und Auspuffkanälen 7 ausgestattet. Die Einlasskanäle 6 stehen mit der Aussenluft in Verbindung und öffnen sich kurz nach dem Öffnen der Auspuffkanäle. Der zwischen dem Auspufföffnen und Einlassöffnen verstreichende Zeitraum ist so bemessen, dass beim Öffnen des Einlasses die Verbrennungsgasmasse bereits durch den Auspuffkanal nach auswärts strömt und bei
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Einlasskanal 6 zusammenfällt, so dass Luft in das Kurbelgehäuse 2 eintreten kann. Dieses stellt nun durch Vermittlung eines im Zylinderblock 1 vorgesehenen Kanals 9 mit einer Düse 10 in Verbindung, die sich innerhalb des Auspuffflansches'1 in der Auslassrichtung erstreckt. Der Kanal 9 ist auf geeignete Weise, z.
B. mittels eines Drehschiebers 11, steuerbar, so dass er während des Arbeitshubes zum richtigen Zeitpunkt geöffnet und geschlossen werden kann.
Während des Arbeitshubes gibt der Kolben 1 zuerst den Auspuffkanal 7 und dann den Einlasskanal 6 frei, wobei die in das Kurbelgehäuse 2 während des vorhergehenden Aufwärtshubes des Kolbens 1 gesaugte Luft verdichtet wird.
Kurz nach dem Erreichen des unteren Totpunktes öffnet sich der Drehschieber 11 und stellt die Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse 2 und der Düse 10 her, so dass eine verdichtete Ladung von Luft aus dem Kurbelgehäuse 2 durch diese Düse in den Auspuffkanal 7 eingebraeht wird.
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Totpunkt beginnt und gleichzeitig oder im wesentlichen gleichzeitig mit dem Schliessen des Auspuffkanals endet.
Wie bereits erwähnt, erfolgt das Einbringen der Frischluft in den Auspuffkanal zu einem solchen Zeitpunkt, dass dieselbe durch die rückströmende Verbrennungsgassäule in den Zylinder gedrängt wird und dessen Ladung ergänzt.
Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform ist der Auspuffkanal 12 in der Nähe des Zylinders mit Öffnungen versehen, die durch ein selbsttätiges Ventil derart gesteuert werden, dass bei Unterdruck im Auspuffkanal der Weg für den Zutritt von Luft zu diesem freigegeben, bei Aufhören des Unterdruekes dieser Weg jedoch wieder verschlossen wird. Derartige Ventile 18 bestehen beispielsweise aus dünnen Flachfedern. Es bewirkt somit der durch den Austritt der Verbrennungsgase als Masse im Zylinder und in dem an ihn anschliessenden Teil der Auspuffleitung verursachte hohe Unterdruck ein Öffnen des Ventiles und den Eintritt von Luft in die Auspuffleitung. Schwingt die Ver-
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geschlossene Frischluft wird durch die erwähnte Rückkehrwelle in den Zylinder getrieben, so dass der letztere durch den Auspuffkanal gefüllt wird.
In diesem Falle ist ein getrennter Einlasskanal nicht erforderlich.
Im Sinne der Erfindung muss selbstverständlich der Austritt der Verbrennungsgase aus dem Zylinder als Masse gefördert werden ; dies geschieht dadurch, dass der dem Austritt der Verbrennungs- gase zur Verfügung stehende Querschnitt der Auspufföffnung so gross als möglich gemacht wird und der Zeitraum, innerhalb welchem dieser Querschnitt für den Austritt der Verbrennungsgase offen gehalten wird, so kurz als möglich bemessen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zweitaktbrennkraftmaschine, bei der mindestens ein beträchtlicher Teil der Verbrennung- gase den Zylinder mit einer bedeutend höheren Geschwindigkeit, als der adiabatischen Wirkung allein
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