Zweitaktmotor mit Kurbelkastenspülung. Die Erfindung betrifft einen Zweitakt motor mit Kurbelkastenspültung. Bei bekann ten Zweitaktmotoren werden die Einlass-Über- ström- und Auslassöffnungen ausschliesslich dlurclh den Arbeitskolben selbst gesteuert. Diese Steuerung ergibt, über dem Kurbelweg in Winkelgraden aufgetragen, ein starres, synm- metrisehes Diagramnnm, symmetrisch zum obern und untern Totpunkt in seinen Öffnungs und Schliessungswinkeln.
Ein starres, symmetrisches Steuerdiagramm passt jedloeli auf eine Maschine nur bei einer lbestinmmten Drehzahl. Der sogenannte Zeit- qtuerschnitt in Abhängigkeit von der Dreh zahl graphisclh dargestellt, ergibt eine hyper- bolisclhe Kurve. Dies bedeutet, dass unterhalb einer bestimmten Drehzahl Verluste durch Wiederausströmen des Frischgases eintreten. Oberhalb dieser Drehzahl entfernen sich die Abgase unvollständig. Die frische Ladung wird gedrosselt. Die Folge davon ist starker Abfall der Leistung bei tiefer und bei hoher Drehzahl. Der erstgenannte Mangel ist bei der erfinclungsgemässen Maschine vermindert.
Der zweitgenannte könnte behoben werden (littreh eine Steuerung der Schlitze nicht durch den Kolben allein, sondern durch zu sätzliche Ventile, Schieber und dergleichen, die in Abhängigkeit von der Drehzahl bei verschiedenen Kurbelwinkeln schliessen und öffnen. Dies würde ein veränderliches, un- symmetrisches Steuerdiagramm zur Folge haben. Einfache Steuerungen sind für das An saugen in die Kurbelkammer gefunden wor den, da hier die thermischen Belastungen der Steuerorgane, unbeeinflusst von Explo sionstemperaturen und -drücken, beherrsch bar waren.
Beim Zweitaktmotor gemäss der Erfin dung erfolgt das Ansaugen in den Kurbel kasten und das Überströmen in den Zylin der unsymmetrisch zum obern bzw. untern Totpunkt des Arbeitskolbens. Erfindungsge mäss ist im Überströmkanal ein Drehschieber vorgesehen, der die Verbindung des Kurbel kastens mit dem Zylinder periodisch herstellt.
Die Zeichnung betrifft ein Ausführungs beispiel des Zweitaktmotors niit Kurbelkasten spülung nach der Erfindung. Es zeigen: Fig.l das Steuerdiagramm, Fig. 2 bis 5 schematisch einen Einzylinder motor im Schnitt in vier verschiedenen Kol benstellungen, Fig. 6 und 7 ein Detail im Schnitt bzw. in Seitenansicht, Fig. 8 einen Schnitt durch eine beispiels weise Ausführungsform einer Vorrichtung zum automatischen Verstellen des Drehschie bers in Abhängigkeit von der Drehzahl.
Aus dem Steuerdiagramm, Fig. 1, für, den Motor nach Fig. 2 bis 5, ist zu ersehen, dass das Ansaugen des Frischgases in die Kurbel kammer vor dem obern Totpunkt 1 länger dauert als nach ihm. Das Ansaugen geschieht daher im günstigeren Zeitpunkt als bei Kon- struktionen mit symmetrischem Steuerdia gramm, nämlich beim Hochgehen des Arbeits kolbens. Daraus kann sich eine verbesserte Füllung des Kurbelgehäuses mit Frischgas einstellen, die sich in höheren mittleren Spül- dnrüicken und höheren Arbeitsdrücken bei der Verbrennung auswirkt. Das Überströmen des Frischgases aus der Kurbelkammer in den Zy linder dauert weniger lang vor dem untern Totpunkt II als nach ihm.
Das Überströmen be ginnt also zu einem Zeitpunkt, wo der Aus puffvorgang schon ziemlich abgeklungen ist. Die Folge davon ist ein geringerer Ge gendruck der noch im Zylinder befindlichen, verbrauchten Gase, ein kleinerer Energieauf- wand für die Spülung und eine bessere Zy linderfüllung mit Frischgas. Die Schliessung des Auspuffkanals erfolgt vor der Schliessung des Überströmkanals, was den Frischgasverlust durch den sonst meist zu lange offenstehenden Auspuffkanal, insbesondere bei niederen Dreh zahlen, vermindert und eine bessere Nach ladung mit Frischgas als bei dem nur kür zere Zeit geöffneten Überströmkanal ermög licht. Infolge der längeren Fülldauer des Zylinders kann sich ein höherer Arbeits druck und eine höhere Leistung ergeben.
Nach Fig.2 bis 5 ist 1 der Zylinder, 2 der Kolben, 3 das Ansaugrohr, 4 das Aus puffrohr, 5 das Kurbelgehäuse, 6 die rotie rende Steuerscheibe, 7 das Pleuellager, 8 der Drehschieber, 9 die Kurbelwelle, 10 das Kur belwellenlager, 11 der Schieberantrieb, 12 die automatische Schieberverstellung und 13 die Zündkerze.
In der Stellung gemäss Fig. 3 ist der Kol ben am untern Totpunkt. Der Auspuff schlitz 4 und der Überströmschlitz 14 sind durch den Kolben 2 völlig freigegeben. Der Schieber 8 besitzt z. B. Längsnuten und liegt im Überströmkanal vom Kurbelgehäuse 5 zum Zylinder 1. Auspuffgase werden durch über strömendes Frischgas ausgeschoben (Spü lung). Die Ansaugöffnung 3 vom nicht ge zeichneten Vergaser ist geschlossen.
In der Stellung nach Fig. 4 ist der Aus puffschlitz 4 vom aufwärtsgehenden Kolben 2 geschlossen. Der Überströmschlitz 14 ist zum Teil noch frei und der Schieber 8 ist noch in der Öffnungsstellung. Der Zylinder 1 wird bei geschlossenem Auspuff mit Frischgas aus dem Kurbelgehäuse 5 nachgeladen. Die An saugöffnung 3 in den Kurbelkasten 15 steht kurz vor der Freigabe durch das Fenster 17 in der Steuerscheibe 6.
Bei der Kolbenstellung nach Fig. 5 erfolgt im Zylinder die Kompression des Frischgases. Auspuff- und Überströmschlitz 4 bzw. 14 sind verdeckt, der Schieber 8 ist in der Schliess stellung. Das Fenster 17 in der Steuer scheibe 6 steht vor der Ansaugöffnung 3. Der hochgehende Kolben 2 saugt Frischgas in den Kurbelkasten 15.
Der Arbeitskolben verdeckt den Über- strömschlitz fast während des ganzen Ver brennungsvorganges, wodurch der hinter dem Überströmschlitz befindliche Schieber vor hohen Drücken und Temperaturen 'geschützt wird.
Es wird wohl durch die Oberkante des heruntergehenden Kolbens der Überströni- schlitz vor dem Auspuffschlitz freigelegt, da er ja auch später verdeckt werden soll als letzterer, wenn der Kolben wieder hochgeht, doch ist der überströmsehlitz beim Herab gehen des Kolbens noch durch den Schieber geschlossen, der erst. jetzt.
den bereits stark verminderten Druck- und Temperaturwerten der Verbrennungsfräse ausgesetzt wird, welche bei dem nach wenigen Kurbelwellen-Winkel- graden eintretenden Öffnen des Auspuff schlitzes durch den weiter abwärts gehenden Kolben dann rasch weiter abfallen.
Da der Schieber, der zweckmässig nur mit. 1<B><U> < ,</U></B> oder'/." der Kurbelwellendrehzahl rotiert und der von den kalten Frischgasen durchströmt wird, während einer Kurbelwellenumdrehnng nur mit einem geringen Teil seiner Oberfläche den Verbrennungsgasen ausgesetzt ist und ausser dem genügend Wärmeableitungsfläche besitzt, bleibt er thermisch niedrig belastet.
Der Schieber besteht aus einem zylindri schen, um seine Achse drehbaren Körper, zweckmässig aus Leichtmetall mit einer oder mehreren Längsnuten, die jeweils das Über strömen vom Kurbelkasten zum Zylinder er möglichen. Er wird von der Kurbelwelle aus angetrieben. Eine Vorrichtung im Schieber antrieb gestattet den Öffnungs- und den Schliessungszeitpunkt des Überströmschlitzes parallel zu verändern.
Diese Schieberverstell- vorriehtung kann automatisch in Abhängig keit zur Kurbelwellendrehzahl arbeiten oder von Hand einstellbar sein, so dass bezüglich des Überströmens die Unsymmetrie des Steuer- diagramnmes veränderlich ist.
Der vorliegende Einzy lindermotor besitzt an Stelle des bisher fast allgemein verwen deten Kurbeltriebwerkes mit zwei Kurbelwan gen pro Kurbelzapfen ein Kurbeltriebwerk mit einer Kurbelwange (Stirnkurbel). Die Steuerscheibe 6, z. B. aus Blech, ist mit dem Kurbelzapfen 18 fest verschraubt und mit einem Fenster 17 versehen. Sie liegt am Einlassstutzen in der dem Kurbelwellenlager 10 abgekehrten Wand 20 des Kurbelkastens 15 an.
Das Pleuel befindet sich zwischen der Steuerscheibe 6 und der Kurbelwange 19 ( Fig. 6). Die über den Kurbelzapfen 18 mit dem Teil 22 der Welle 9 fest verbundene Steuerscheibe 6 dreht sieh mit dieser und legt bei bestimmter Kurbelwellenstellung durch ihre Fensteröffnung 17 den Ansaug kanal 3 frei, um ihn nach einem bestimmten Kurbelwellenweg wieder zu schliessen. Da die Gleitgeschwindigkeiten, Drücke und Tem peraturen sieh in niedrigen Grenzen halten, hat sieh diese einfache Vorrichtung ausge zeichnet bewährt.
Die Steuerscheibe könnte auch mit einer Kurbelwange verbunden sein.
Der Auspuff wird auf bekannte Art durch die Kolbenoberkante symmetrisch zum un tern Totpunkt gesteuert.
In Fig.8 ist ein Schnitt durch eine bei spielsweise Ausführungsform einer Vorrich tung zum automatischen Verstellen des Schie bers in Abhängigkeit von der Drehzahl dar gestellt. Der Zweizylindermotor weist zwi schen den beiden Zylindern einen zweifenstri- gen Drehschieber 23 auf. Die beiden Fenster des Schiebers 23 korrespondieren mit den entsprechenden Schlitzen 24 in den Zylindern 25 und 26. Der Schieber 23 ist drehbar und axial verschiebbar in dem Zylinderblock 27 gelagert. Er wird über das Kegelrad 28 und die hohle Welle 29, die in dem Lager 30 gehalten wird, mitgenommen. Die Übertra gung der Drehbewegung der Welle 29 auf den Schieber 23 erfolgt durch zwei um 180 ver setzte Stifte 31, die in entsprechende Schlitze 32 des Schiebers 23 greifen.
Die Schlitze 32 sind kurvenföinnig ausgebildet, um den Schie ber 23 bei einer Längsverschiebung auch ge genüber der Welle 29 zu drehen. In den Zy lindern 25 und 26 gleiten die beiden Kolben 33 mit den Pleuelstangen 34. Die Auspuff gase entweichen durch die Schlitze 35. Im Zylinderblock 27 befinden sich auch die La gerung und Abdichtung der Welle 36, welche den Schieber 23 mit. der automatischen Ver stelle orrichtung verbindet. Das Kugellager 37 ist in einer Büchse 39 gehalten, die eine Dichtung 40 trägt und in der Bohrung 38 des Zylinderblocks sitzt.
Die automatische Verstellvorrichtung befindet sich über den Zylindern im Teil 41 und besteht aus zwei Fliehgewichten 42, die über die Achsen 43 und den Federteller 44 mit. der Welle 36 starr verbunden sind. Die Fliehgewichte 42 stützen sich mit der Nase 45 auf das Drucklager 46 ab. Letzteres ist in dem Abschlussdeckel 47 angebracht, welcher auch noch ein Gleitlager 48 für einen Zapfen des Federtellers auf weist. Die auf die Fliehgewichte 42 einwir kende Fliehkraft. bewirkt. infolge der Hebel wirkung eine Längsverschiebung des Feder tellers 44 und damit der Welle 36. Dieser Bewegung wirkt die Kraft der Feder 49 ent gegen, die in der Schale 50 gelagert ist, über welche der Federteller 44 verschoben werden kann.
Das Drucklager 51 nimmt: die axialen Kräfte auf.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist derart, dass mit zunehmender Drehzahl durch entsprechende Längsverschiebung des Schie bers der zur Verfügung stehende Überström- querchnitt bis zu seiner maximalen Grösse bei voller Öffnung gesteigert wird. Auf diese Weise wird die Forderung erfüllt, dass selbst bei hohen Drehzahlen und kurzen Öffnungs zeiten durch den vergrösserten Überströmquer- schnitt eine ausreichende Füllung des Zylin ders mit Frischgas erfolgt.