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Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine mit zwei gegenläufigen
Kolben Es sind bereits schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschinen mit zwei gegenläufigen
Kolben bekannt, von denen der eine die Zylindereinlaß- und der andere die Zylind!erauslaßschlitze
steuert. Der eine ist dabei mit dem Kolben einer Ladepumpe verbunden, die an :einen
Pumpenverdichtungsraum angeschlossen ist. Bei den bekannten Maschinen ist der Pumpenverdichtungsraum
zum größten Teil hinter der Pumpe angeordnet, und zwar m einer den Arbeitszylinder
umgebenden Kammer, die auch das Kurbelgehäuse einschließen kann. Bei den bekannten
Einrichtungen entstehen beim Hubwechsel des Pumpenkolbens notwendigerweise Druckschwankungen
an den Arbeitszylindereinlaßschlitzen.
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Nach der Erfindung befindet sich der Pumpe.nverdichtungsraum zum größten
Teil vor der Pumpe, und zwar in einer Hilfskammer, die mit dem Pumpenzylinder durch
einen verhältnismäßig langen Kanal verbunden ist. Die 'Hilfskammer oder - bei Motoren
mit mehreren Zylindern - die Hilfskammern können im Kurbelgehäuse selbst angeordnet
sein. Durch diese Anordnung wird nicht nur der sich sonst beim Hubwechsel des Pumpenkolbens
und aus dem statischen Druckabfall bei der Verbindung des Pumpenverdichtungsraumes
mit dem Arbeitszylinder ergebende Druckabfall ausgeglichen, sondern es wird auch
eine Druckzunahme der überströmenden Ladung durch dynamische Wirkung ermöglicht,
so daß die Leistung des Motors gesteigert wird.
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Der Brennstoff gelangt in die Hilfskammer mittels eines Drehschiebers,
der erfindungsgemäß unmittelbar neben dieser Kammer angeordnet ist, und zwar um
eine fortlaufende Bewegung der Gassäule in gleicher Richtung zu erhalten, die in
dem die Kammer mit dem Pumpenzylinder verbindenden Kanal enthalten ist.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
dargestellt; es zeigen, insbesondere bei der Anwendung auf ein Motorrad: Abb. i
einen Schnitt durch den Motorzylinder und sein Kurbelgehäuse nach der Erfindung,
Abb.2 ein Diagramm, Abb.3 eine Seitenansicht eines Zweizylinderblockmotors nach
Abb. i mit einem Kurbelgehäuse nach der Erfindung, das verschiedene bekannte Einrichtungen
enthält, die neuartig -und gemäß der Erfindung angeordnet sind, und , Abb. q. einen
senkrechten Schnitt des Blockmotors nach Linie IV-IV von Abb.31 Nach Abb.
i besitzt ein Zylinder 2 beinest Zweitaktmotors zwei gegenüberliegende Kolben 3
und ¢, die durch Kolbenstangen 5 und 6
mit den entsprechenden Kurbelzapfen
einer Kurbelwelle y verbunden sind. Der Zylinder 2 besitzt in seinem oberen Teile
einen Teil; 2a, der einen größeren Durchmesser besitzt als der Zylinder 2. In diesen
Teile bewegt sich ein Kolben 3a, der mit dem Kolben 3 fest verbunden ist. Von dem
Kolben 3a wird die Zylinderladung angesaugt und vorverdichtet.
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Während der Abwärtsbewegung des Kolbens 3a und unter der sich daraus
ergebenden Saugwirkung wird durch einen Vergaser gebildetes Brennstoffluftgemisch
angesaugt. Der Zylinder 2a ist durch einen Kanal ga, eine Kammer 9 und einen Kanal
45a mit einer Kammer 45b eines Drehschiebers 46 bekannter Art verbunden. Die Kammer
451' steht unmittelbar mit dem Vergaser in Verbindung.
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Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens 3a, der' dem Arbeitshub des
Kolbens 3 entspricht, und nach Abschluß des Kanal-es 45- durch den Schieber 46 wird
das angesaugte Gemisch verdichtet. Der Pumpenzylinder steht mit dem Arbeitszylinder
durch einen Kanal 2b in Verbindung, der vom Arbeitskolben 3 gesteuert wird.
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Die Arbeitsweise des Motors erfolgt nach dem bekannten Kreislauf:
Einlaß von vorverdichtetem frischem Gas durch die öffnung 2c'; anschließend Verdichtung
der frischen Ladung nach Abschluß dies Zylinderauslasses; darauf Entzündung der
Ladung durch eine Zündkerze 8 mit anschließender Expansion und schließlich Austritt
.der Verbrennungsgase durch den Auslaß 2(r am Ende des Hubes, worauf die Abgase
durch die frische Gemischladung; wie vorher angegeben, ausgespült werden.
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Während der Einlaßperiod-e der frischen Ladung in den Zylinder schwankt
der Druck an der öffnung 2C zwischen zwei bestimmten Grenzen; er ist beim -Beginn
des Einlasse am größten und unter dem Einfluß des Druckabfalles, der durch Umkehr
der Bewegungsrichtung des Kolbens-3a und durch Verengung der Durchtrittsöffnungeintritt,
am geringsten. Es unterliegt keinem Zweifel, daß die beste Füllung des Zylinders
erhalten wird, wenn der Druck der überströmenden Ladung bei 2c konstant bleibt.
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Zum Vermeiden von Druckschwankungen und Zuführung der Ladung unter
einem Druck, der möglichst gleich dem Endverdichtungsdruck ist, ist erfindungsgemäß
der Pumpenverdichtungsxaum zum größten Teil in einer Kammer 9 vorgesehen, die mit
dem Pumpenzylinder 2a durch einen Kanal 9a verbunden ist. Die Druckgassäule in diesem
Kanal hat das Bestreben, den Druckabfall auszugleichen, den das Frischgas beim öffnen
des Einlaßschlitzes 2c .erfährt. Man erhält auf, diese Weise einen nahezu. gleichbleibenden
Druck an den Zylindereinlaßschlitzern während der Einlaßperiode.
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Wie in Abb. i dargestellt, befindet sich die Kammer 9 und der Drehschieber
in der Nähe des Kurbelgehäuses.
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Zwecks Regelung besitzt die in Abb, i dargestellte Maschine einen
Drosselkörper i o in Form eines Ventils, mittels dessen der Querschnitt einer Durchtrittsöffnung
ioa verändert werden kann.
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Die Diagramme nach Abb.2, deren allgemeine Form nur in Betracht zu
ziehen ist, zeigen die Wirkung.
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In dieser Abbildung entsprechen die Abszissen der Winkelbewegung der
Kurbel und die Ordinaten den Drücken an der Einlaßöffnung für die Kurven a-b-f,
a-b-c und a-b--rz. Die Kurve g-i-h stellt das Gesetz dar, nach dem sich das öffnen
und Schließen der öffnung 2c vollzieht.-, Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 3a
wird die Pumpenladung nach der Kurve a-b verdichtet. Bei einer Pumpenkammer der
üblichen Art würde die Expansionsperiode, welche der öffnungsperi,ode des Einlaßschlitzes
entspricht, durch eine Kurve bi-d dargestellt werden, an die sich ein Teil,,
z. B. d,n, anschließen würde, wenn die Öffnung des Einlaßschlitzes eine konstante
Größe behielte. Da vom Punktei an die öffnung sich zu verkleinern beginnt und gleichzeitig
bei der Kolbenumkehr ein Spannungsabfall eintritt,, so wird die Kurve tiefer liegen
müssen und etwa dem Kurvenast d-f entsprechen.
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Infolge der Anordnung nach der Erfindung wird die Spannungs,ab@fallkurve
während des Einlasses wieder . gehoben,, und zwar so, wie es die Kurve b-m-n darstellt.
Nach dieser ist der Enddruck höher als bev der üblichen Ausbildung des Pump:enverdichtungsraumes.
Damit nähert man sich bedeutend mehr einer Zylinderfüllung unter angenähert gleichem
Druck während. der Einlaßperiode, d. h. den besten Bedingungen.
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Der in Seitenansicht in Abb.3 dargestellte Block besteht aus zwei
Zylindern i i und 12. Diese entsprechen hinsichtlich ihrer Ausbildung denjenigen
der Abb. i. Sie sind auf einem Kurbelgehäuse angebracht, das beispielsweise aus
den Teilen 13, !4, 15 und 16 besteht.
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Durch Nebeneinanderanordnung werden verschiedene Kammern gebildet.
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Im Kanal. g ll der die Hilfskammer g mit dem Pumpenzylinder verbindet,
ist :ein Maximum kinetischer Energie aufgespeichert, wenn der Pumpenkolben
3- seinen oberen Totpunkt erreicht hat. Dies entspricht einem voll geöffneten
Schlitz 2a.
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Wenn der Kolben 3a heruntergeht, vergrößert sich der Rauminhalt des
Pumpenzylinders
2 a ' während der Durchtrittsquerschnitt
des Schlitzes 2C sich verringert. Die Gassäule im Kanal ga strömt in den Pumpenraum
2a und sucht infolge des Beharrungsvermögens ihre Austrittsgeschwindigkeit beizubehalten.
Ihre Wirkung ist größer als die des Gasvolumens, das durch den sieh verengenden
Schlitz 2c hindurchgehen kann. Infolgedessen wird das in der Kammer 9 und im Kanal
ga enthaltene Gas sich im Pumpenzylinder 2a ansammeln, und zwar bei der Abwärtsbewegung
des Kolbens 3a. Es wird dort trotz der Raumvergrößerung in 2a bei der Abwärtsbewegung
des Kolbens infolge des Beharrungsvermögens ein Druck erzeugt, der höher ist als
der statische in dieser Kammer herrschende Druck. Dieser dynamische Druck wird durch
das Ansteigen der Kurve für den statischen Druck im Pumpenraum 2 (Abb.2) dargestellt.
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Da nunmehr ein Einlassen von Gas durch den Schieber 46 in die Kammer
9 in dem Augenblick erfolgt, wo der Druckabfall merkbar 'wird, setzt die Gassäule
in dem Kanal ga ihre Bewegung nach 2a hin fort und verhindert die Entstehung eines
infolge Raumvergrößerung von 2a bei der Abwärtsbewegung des Kolbens eintretenden
Druckabfalles.
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Infolge der Anordnung des Schiebers dicht an der Kammer 9 kann die
Gassäule ihre Bewegung von ga nach dem Schlitz 2-hin in der gleichen Richtung fortsetzen.
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Beim Wiederhochgehen des Kolbens wird der Inhalt des Kanals ga und
der Hilfskammer 9 verdichtet und der Gassäule .in dem langen Kanal 9a eine gewisse
Geschwindigkeit erteilt. Auf diese Weisse entsteht eine kinetische Energie, die
eine Funktion der Gasmasse und des Quadrates der Geschwindigkeit ist. Nach Umkehr
der Bewegungsrichtung entsteht in der Kammer 9 ein Druckabfall, der einen Rücktritt
der Gase des Kanals ga in die Kammer 9 und damit einen Druckabfall am Schlitz 2c
zur Folge haben könnte.
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Um diesen Druckabfall zu verhindern,, muß der Schieber 46 dicht an
der Kammer 9 angeordnet und kurz nach der Bewegungsumkehr des Pumpenkolbens geöffnet
werden, so daß die Ladung in die Kammer 9 eintreten kann. Dadurch wird der Druckabfall
verhindert, und die Gassäule ga kann ihre Bewegung nach dem Schlitz 2c hin fortsetzen.
Auf diese Weise -erhält man eine gute Füllung des Arbeitszylinders und vernichtet
die Ansaugwirkung des Kolbens 3 während dies ersten Teils seiner Abwärtsbewegung.
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:Wäre dagegen der Schieber 46 z. B. in der Mitte des Kanales ga angeordnet,
so würde beim öffnen des Schiebers 46 kurz nach der Bewegungsumkehr des Pumpenkolhens
infolge des in der Kammer 9 vorhandenen, von der zum Pumpenzylinder strömenden Gassäule
hervorgerufenen Unterdruckes eine Stromrichtung erzeugt, die derjenigen der Gassäule
im Kanal ga ist, und damit die Strömungsenergie der letzteren abgeschwächt werden.