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Zweitaktmaschine mit übereinander angeordnetem Arbeitszylinder und
Pumpenzylinder. Bei den Zweitaktmaschinen, die einen Pumpenzylinder aufweisen, in
welchen das frische Gemisch eintritt und vorverdichtet wird, und einen Arbeitszylinder,
in welchem das Geinisch weiter verdichtet und entzündet wird, besteht eine große
Schwierigkeit darin, ein Vermischen der frischen Ladung mit den verbrannten Gasen
zu verhindern.
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Um diesen tIelstand zu beseitigen, ist schon vorgeschlagen worden,
den Druckunterschied zwischen dem Arbeitszylinder und clem Pumpenzylinder in dem
Augenblick, in welchem das Gemisch vom letzteren in den ersteren übergeht, auf einen
Mindestwert zu bringen, indem man die Zylinder durch ein Ventil verband, welches
sich von selbst öffnete, sobald der Druck im Pumpenzylinder den Druck im Arbeitszylinder
überstieg.
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Gemäß der Erfindung sind die Kolben, welche sich in den Zylindern
verschieben, in bekannter Weise durch eine starre Stange verbunden, welche das selbsttätig
wirkende Ventil durchsetzt, während in dem oberen Teile des Arbeitszylinders bogenförmige
Verbreiterungen vorgesehen sind, welche das durch das Ventil auf die Zylinderwandungen
gerichtete frische Gemisch ungefähr senkrecht zur Achse dieses Zylinders unterhalb
des Ventils gelenkt wird.
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Auf diese Weise wird das Gemisch zunächst im oberen Teile des Zylinders
zusammengehalten und drängt dann beim Fortschreiten die verbrannten Gase vor sich
her, ohne sich mit ihnen zu vermischen.
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Eine beispielsweise Ausführungsform ist in den Abbildungen in einem
Schnitt durch den Arbeitszylinder und den Pumpenzylinder am Beginn eines jeden der
beiden Takte dargestellt.
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Jeder der Arbeitszylinder i des Motors ist 2 , #t 'le mit zwei
öffnun- n n --,einem unteren Tel z#e und 3 versehen. In dem Zylinder bewegt sich
ein Kolben q., an den eine Schubstange 5 angreift. Der Deckel f des Zylinders i
ist in seiner Mitte mit einer öffnung 7 versehen, die als Sitz eines sich nach dem
Inneren dieses Zylinders zu öffnenden Ventils i.. dient.
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Über dem Zylinder i ist in bekannter Weise
ein zweiter
Zylinder 8, der Pumpenzylinder, angeordnet, der in seinem unteren Teile mit zwei
Öffnungen 9 und io versehen ist. Längs der inneren Wandung dieses Zylinders gleitet
ein zylindrischer Mantel i i, dessen Höhe derart bemessen ist, daß er in seiner
Höchststellung der Öffnung 9 und io ganz freigibt. In dem Zylinder 8 verschiebt
sich der Kolben 12, dessen Arbeitsfläche der Arbeitsfläche des Kolbens 4 gegenüberliegt.
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Diese beiden Kolben sind miteinander durch die starre Stange 13 verbunden,
so daß ihre Verschiebungen vollkommen zwangläufig miteinander erfolgen. Die Stange
13 gleitet innerhalb des Ventils 14, welches sich in Ruhestellung auf den Sitz der
Öffnung 7 legt und durch eine geeignete Anordnung festgehalten wird, welche seine
Abwärtsbewegung begrenzt, z. B. durch Federn, deren Kraft um ein geringes dem Gewicht
des Ventils überlegen ist.
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Schließlich ist der Kolben 12 mit einem Ring 15 versehen, welcher
mit harter Reibung im Inneren des Mantels i i läuft.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Beim ersten Takt (Abb.
i) befinden sich die Kolben 4 und i2 an der höchsten Stelle ihres Hubes. Die Einströmöffnungen
9 und io sind geöffnet, und der Pumpenzylinder ist mit frischem Gemisch gefüllt.
Anderseits ist das Ventil 14 auf seinem Sitz festgehalten, und im Explosionsraum
16 des Zylinders i befindet sich verdichtetes Brennstoffluftgemisch. Die Explosion
erfolgt, der Kolben 4 geht abwärts, die Entspannung beginnt, der Druck der verbrannten
Gase verringert sich, und wenn der Kolben 4 beim Herabgehen die Öffnungen 2 und
3 überschritten hat, erfolgt das Ausströmen.
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ZV ährend dieser Zeit hat der Kolben 12 ebenfalls seinen Abwärtshub
begonnen, und vom Beginn dieser Bewegung an hat er durch Reibung des Ringes 15 am
Mantel i i diesen mit abwärts genommen, der nunmehr die Öffnungen 9 und io verschließt.
Sind diese Öffnungen verschlossen, so verdichtet der Kolben 12 im weiteren Verlauf
seines Abwärtshubes das frische Gemisch, dessen Druck steigt, während der Druck
der verbrannten Gase im Zylinder i abnimmt. Es tritt dann ein Augenblick ein, in
welchem der Druck des verdichteten Gemisches im Zylinder 8 größer ist als der Druck
der verbrannten Gase im Zylinder i. In diesem Augenblick öffnet sich das Ventil
14, und das frische Gemisch dringt in den Zylinder i ein und begünstigt den Austritt
der verbrannten Gase. Um soweit wie möglich die Durcheinanderwirbelung des Gemisches
mit den verbrannten Gasen zu verhindern, ist im oberen Teile des Zylinders i eine
Verbreiterung 16 vorgesehen, welche nach Art eines Kreisbogens ausgebildet ist (vgl.
Abb.3). Das vom Pumpenzylinder kommende Gemisch, das radial zur Wand des Arbeitszylinders
durch das Ventil in den Arbeitszylinder strömt, wird zufolge dieser Erweiterung
in einer Richtung zurückgeworfen, welche ungefähr dem Pfeile F unterhalb des Ventils
entspricht und nahezu senkrecht zur Zylinderachse ist. Auf diese Weise wird das
Gemisch im oberen Teile des Zylinders i zusammengehalten.
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Am Beginn des zweiten Taktes befinden sich die einzelnen Teile in
der in Abb. 2 dargestellten Lage. Die zwei Kolben 4 und 12 sind am unteren Ende
des Hubes, die Öffnungen 9 und io sind geschlossen, das Ventil 14 ist geöffnet,
und; der Zylinder i ist mit frischem Gemisch gefüllt. Der Kolben 4 verschließt beim
Beginn seines Aufwärtshubes die Auspufföffnungen 2 und 3 und beginnt sogleich danach,
das frische Gemisch zu verdichten. Das Ventil 14 schließt sich wieder, und die Verdichtung
des Gemisches im Arbeitszylinder erfolgt in dem Maße, wie der Kolben 4 sich aufwärts
bewegt.
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Während dieser Zeit steigt der Kolben 12 ebenfalls und nimmt vom Beginn
seines Aufstieges an durch die Reibung den Mantel i i mit, welcher die Öffnungen
9 und io freigibt. Beim Weiteraufstieg erzeugt der Kolben 12 einen Unterdruck, welcher
den Zutritt des frischen Gemisches in das Innere des Zylinders 8 bewirkt. Wenn die
beiden Kolben 4 und 12 den höchsten Punkt ihres Hubes erreicht haben, ist der Takt
beendet, und das Spiel kann sich von neuem wiederholen.