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Bei Brennkraftmaschinen bilden die bei Verbrennung der Ladung entstehenden Verbrennungsgase eine Masse von hoher Anfangsgeschwindigkeit mit Eigenschaften, ähnlich wie sie ein elastischer Körper aufweist, so dass bei Freigabe der Auspufföffnung diese Masse den Zylinder als Ganzes verlässt, wobei in letzterem ein Vakuum bzw. ein hoher Unterdruck zurückbleibt.
Die Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmasehine, bei welcher dieses Vakuum bzw. dieser Unterdruck zum Wiederladen des Zylinders ausgenutzt wird. Der Erfinder hat festgestellt, dass der erwähnte Austritt der Verbrennungsgase als Masse nicht sofort mit Beginn der Freigabe der Auspuff- öffnung erfolgt, sondern erst nach diesem Zeitpunkt. Ist nun der Austritt erfolgt, so findet eine Umkehr der Bewegungsrichtung der abströmenden Verbrennungsgase statt, die, falls sie in den Zylinder wieder eintreten, den in diesem herrschenden Unterdruck zerstören.
Der Erfinder hat nun ein Verfahren zum Laden von Zweitaktbrennkraftmaschinen angegeben, gemäss welchem die Freigabe des Einlasses zum Einbringen der Frischladung nach dem Öffnen des Auslasses mit jener Verzögerung erfolgt, dass in diesem Zeitpunkt die Verbrennungsgase infolge ihres Massenaustrittes aus dem Zylinder durch die Auspuffeinrichtung abströmen und eine Saugwirkung auf den Einlass ausüben.
Der Erfinder hat auch festgestellt, dass sowohl der Zeitraum zwischen dem Beginn der Freigabe des Auslasses und dem Massenaustritt der Verbrennungsgase als auch jener zwischen dem Massenaustritt der Verbrennungsgase und der Umkehr der Strömungsrichtung dieser Gase im wesentlichen unverändert bleiben, somit von der Drehzahl unabhängig sind und sich daher bei hohen Drehzahlen über einen grösseren Kurbelwinkel erstrecken als bei niederen Drehzahlen.
Sind daher die Kurbelwinkel für den Beginn des Auspuffes und den Beginn des Einlasses uiiver- änderlich und wurden sie nach obigen Gesichtspunkten festgelegt, so arbeitet die Maschine nur inner- halb eines bestimmten kleinen Drehzahlbereiches mit entsprechendem Wirkungsgrad.
Um den Drehzahlbereich einer Maschine mit unveränderlicher Steuerung zu vergrössern, wurde vom Erfinder bereits vorgeschlagen, die Eigenschaften der Auspuffeinrichtung zu ändern, wodurch die obenerwähnten Zeiträume derart regelbar sind, dass sie den bei veränderlichen Drehzahlen zwischen Auspuff- und Einlassfreigabe verstreichenden verschiedenen Zeiträumen entsprechen, so dass die Maschine bei verschiedenen Drehzahlen mit gleich gutem Wirkungsgrad arbeitet.
Gemäss der Erfindung findet bei einer nach obigem Verfahren mit verschiedenen Drehzahlen arbeitenden Zweitaktbrennkraftmaschine eine Einrichtung Anwendung, durch welche die der Freigabe der Auspufföffnung und der Einlassöffnung entsprechenden Kurbelwinkel den verschiedenen Drehzahlen angepasst werden.
Wenn N die Dauer eines Motortaktes und x der auf den Zeitraum zwischen Auspufffreigabe und Einlassfreigabe entfallende Bruchteil des Taktes ist, so beträgt die für den guten Wirkungsgrad erforderliche Zeitspanne dieses Taktteiles
Da nun durch die mittels der erfindungsgemässen Einrichtung verursachten Änderung der Steuerzeiten der Wert x geändert wird, kann auch die Drehzahl des Motors so weit geändert werden, dass der Wert N wieder den ursprünglichen günstigsten Wert annimmt.
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Die erfindungsgemässe Maschine kann selbstverständlich auch zusätzlich mit einer Einrichtung zum Ändern der Eigenschaften der Auspuffeinriehtung ausgestattet werden.
In dem auf der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemässe Maschine im Schnitt und Fig. 2 ein Diagramm, das die Wirkung der Vorrichtung zum Ver- ändern der Kurbelwinkel für den Beginn des Auslasses und Einlasses zeigt.
In dem Zylinder 1 der dargestellten Maschine gleiten zwei einander gegenüberliegende Kolben 2, 3.
Der Einlass erfolgt durch zwei in der Wand des Zylinders 1 vorgesehene Leitungen 4, die in Öffnungen 5 des Zvlinders münden. Der Auspuff findet durch eine an die Öffnung 7 der Wand des Zylinders 1 an- schliessende Leitung 6 statt. Beide Öffnungen 5 und 7 werden durch die Kolben 2 bzw. 3 freigegeben, sobald die letzteren sich ihrer äusseren Totpunktlage nähern.
Am Ende des Arbeitshubes beginnt die Freigabe der Auslassöffnung 7 durch den Kolben 3. Es findet dann die eingangs erwähnte Verzögerung des Gasaustrittes statt, so dass während eines kurzen, der Öffnung des Auslasses folgenden Zeitraumes trotz dem im Zylinder herrschenden hohen Druck in der unmittelbar ausserhalb der Auspufföffnung vorhandenen Luft keine nennenswerte Bewegung stattfindet ; erst nach diesem Zeitraum beginnen die Gase den Zylinder in der Gestalt einer rasch ausströmenden zusammenhängenden Masse zu verlassen, so dass im Zylinder ein Vakuum bzw. hoher Unterdruck entsteht.
Die Steuerung des Einlasses 5 durch den Kolben 2 erfolgt nun so, dass die Einlassöffnungen 5 im Augenblick des Massenaustrittes der Verbrennungsgase aus dem Zylinder freigegeben werden, so dass der Zylinder vollständig oder fast vollständig aufgeladen wird. Findet nun eine Rückkehr der auf die Aussenluft stossenden Verbrennungsgase statt, so wird deren Wiedereintritt in den Zylinder durch die Ladung der eben eingeströmten Frischluft (oder des Gasgemisches) verhindert.
Gemäss der Erfindung wird nun bei Änderung der Geschwindigkeit der Maschine eine Einstellvorrichtung betätigt, mittels welcher die Zeitspanne zwischen dem Auspuffbeginn und dem Einlassbeginn regelbar ist.
Diese Einstellung erfolgt mittels zweier im Zylinder 1 zwischen dessen Wand und den Kolben 2 und 3 eingesetzter Gleithülsen 8 bzw. 9, die gegenüber den Öffnungen 5 und 7 in der Zylinderwand mit Schlitzen 10 bzw. 11 ausgestattet sind.
Die Lage der Öffnungen bzw. Schlitze ist derart getroffen, dass durch Verstellen der Gleithülsen 8, 9 im Zylinder die Kurbelwinkel des Einlasses und Auspuffes regelbar sind. Durch Verschieben der Gleithülse 8 in der Pfeilrichtung FI wird das Öffnen des Einlasses verzögert und umgekehrt, während durch Verschieben der Gleithülse 9 in der Pfeilrichtung F2 eine Verzögerung des Auspuffbeginnes stattfindet und umgekehrt.
Das Verschieben der Gleithülsen 8 und 9 erfolgt durch Zahnräder 12 bzw. 13, die in Zahnstangen 14 bzw. 15 der Gleithülsen eingreifen.
Fig. 2 zeigt ein Kreisdiagramm mit verschiedenen Kurbelwinkeln für Einlass und Auspuff.
F bezeichnet die Drehriehtung des 1rlotors, OEI, OE2, OEa bezeichnen verschiedene Kurbelwinkel des
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Ist die Lage der Gleithülsen 8, 9 derart, dass der Auspuff bei OBi, der Einlass hingegen bei 0. 11 geöffnet wird, so ist die Kurbelwinkeldifferenz o, zwischen Einlass und Auspuff verhältnismässig gross.
Diese Lage entspricht einer grossen Drehzahl des Motors, weil der grosse Kurbelweg in jener kurzen Zeitspanne durcheilt werden muss, die der vorhin erwähnten Verzögerung des Entstehens der Saug- wirkung beim Einlass infolge des Massenaustrittes der Verbrennungsgase entspricht, damit also das Laden bereits beendet ist, wenn die Auspuffgassäule auf ihrem Rückweg mit dem hinteren Ende den Zylinder erreicht.
Wird die Gleithülse 9 in der Pfeilrichtung F2 verschoben, so verzögert sieh das Öffnen des Auspuffkanals und der Auspuff findet beispielsweise bei OE2 statt. Wird die Gleithülse 8 in der der Pfeilrichtung Fj entgegengesetzten Richtung verschoben, so findet ein früheres Öffnen des Einlasses, beispielsweise bei OA-, statt. Dieser neuen Stellung der Hülsen entspricht nunmehr die Kurbelwinkeldifferenz, die einer geringeren Drehzahl des Motors zugehörig ist.
Endlich entspricht die Stellung OEg-OA, in dem in Fig. 2 veranschaulichten Diagramm einer noch kleineren Kurbelwinkeldifferenz (, die einer noch niedrigeren Drehzahl zugehörig ist.
Die Trieblinge 12, 13 können selbstverständlich durch irgendeine von andern Regeleinrichtungen unabhängige oder mit letzteren verbundene Einrichtung betätigt werden. Beispielsweise können die Trieblinge mit dem Gashebel der Maschine oder dem Drosselklappenhebel des Vergasers bzw. der Regelungseinrichtung für die Einspritzung verbunden werden. Die beiden Trieblinge 12, 13 können entweder gleichzeitig oder getrennt angetrieben werden, wodurch der Einstellbereich ein möglichst grosser ist.
Statt am Einlass und am Auspuff je eine Einstellvorrichtung vorzusehen, kann der Einfachheit halber nur die eine oder die andere Einstellvorrichtung Anwendung finden.
Das Einstellen der Gleithülsen kann, anstatt durch das beschriebene Zahnstangengetriebe, auch mittels einer andern entsprechenden Vorrichtung erfolgen. Auch können die Gleithülsen sowie deren Einstellvorriehtung durch andere Vorrichtungen zum Steuern des Einlasses und des Auspuffes sowie
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der Steuerwinkel verdrehbar sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zweitaktbrennkraftmaschine, bei welcher der Auslass und nach diesem der Einlass zu einem solchen Zeitpunkt freigegeben werden, dass durch die Wirkung der Verbrennungsgase, die den Brennraum als Masse und mit höherer Geschwindigkeit verlassen als der adiabatische Ausdehnung entspricht, beim Einlass ein Vakuum oder hoher Unterdruck im Zylinder hervorgerufen wird, der das Ansaugen der neuen Ladung bewirkt, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung, beispielsweise rohrförmige Gleitteile, welche die Freigabe des Auslasses und des Einlasses derart regeln, dass die Kurbelwinkeldifferenz zwischen der Freigabe des Auslasses und der Freigabe des Einlasses bei hohen Geschwindigkeiten vergrössert, hingegen bei niederen Geschwindigkeiten verkleinert wird.