DE102018003476A1

DE102018003476A1 - Verbrennungsmotor und Verfahren zu dessen Betrieb

Info

Publication number: DE102018003476A1
Application number: DE102018003476.4A
Authority: DE
Inventors: Claus Naegele; Matthias Hehnke
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2018-04-24
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2019-10-24
Also published as: US10858985B2; EP3561257A1; CN110397498B; EP3561257B1; CN110397498A; US20190323418A1

Abstract

Ein Verbrennungsmotor (1) besitzt einen Zylinder (2), in dem ein Brennraum (3) ausgebildet ist und einen Kolben (5), der den Brennraum (3) begrenzt. Der Verbrennungsmotor (1) besitzt mindestens einen ersten Überströmkanal (14), der im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens (5) eine fluidische Verbindung zwischen einem Kurbelgehäuseinnenraum (24) eines Kurbelgehäuses (4) und dem Brennraum (3) herstellt. Der Verbrennungsmotor (1) besitzt eine Kraftstoffzuführeinrichtung, die Kraftstoff zwischen einem ersten Überströmfenster (15) des ersten Überströmkanals (14) und einer ersten Mündungsöffnung (25) des ersten Überströmkanals (14) in den ersten Überströmkanal (14) zuführt. Um einen Betrieb des Verbrennungsmotors (1) mit geringen Abgaswerten zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der erste Überströmkanal (14) eine Verbindungsöffnung (26) besitzt, an der der erste Überströmkanal (14) mit dem Kurbelgehäuseinnenraum (24) verbunden ist, und dass ein Schaltelement (22, 22') zum Schalten der Verbindungsöffnung (26) vorgesehen ist. Ein Verfahren zum Betrieb des Verbrennungsmotors (1) sieht vor, dass das Schaltelement (22, 22') in Abhängigkeit der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) zwischen einer ersten Schaltstellung (27), in der der Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung (26) freigegeben ist, und einer zweiten Schaltstellung (28), in der der Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung (26) mindestens teilweise verschlossen ist, verstellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb.
Aus der US 5,503,119 A ist ein Verbrennungsmotor, nämlich ein Zweitaktmotor, bekannt, der mehrere Überströmkanäle aufweist. In einen gegenüberliegend zum Auslass angeordneten Überströmkanal mündet ein Kraftstoffkanal, über den Kraftstoff in den Überströmkanal zugeführt wird. Die Überströmkanäle, die am Umfang des Zylinders zwischen dem kraftstoffführenden Überströmkanal und dem Auslass liegen, werden beim Abwärtshub des Kolbens zuerst geöffnet. Dadurch soll erreicht werden, dass die Abgase aus dem Brennraum im Wesentlichen von reiner Luft ausgespült werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem verbesserte Abgaswerte erreichbar sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Betrieb des Verbrennungsmotors anzugeben, das die Verbesserung der Abgaswerte ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verbrennungsmotors durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
Der Verbrennungsmotor weist einen Zylinder, ein Kurbelgehäuse sowie mindestens einen ersten Überströmkanal auf. Der Überströmkanal stellt im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens eine fluidische Verbindung zwischen einem Kurbelgehäuseinnenraum und einem im Zylinder ausgebildeten Brennraum her. Der erste Überströmkanal ist über eine erste Mündungsöffnung mit dem Kurbelgehäuseinnenraum verbunden und mündet mit mindestens einem ersten Überströmfenster in den Brennraum. Der Überströmkanal kann dabei als unverzweigter Kanal ausgebildet sein oder verzweigt sein und mehrere Überströmfenster aufweisen. Der Verbrennungsmotor besitzt eine Kraftstoffzuführeinrichtung, die Kraftstoff zwischen dem ersten Überströmfenster und der ersten Mündungsöffnung in den ersten Überströmkanal zuführt. Um geringe Abgaswerte zu erreichen, ist vorgesehen, dass der erste Überströmkanal zusätzlich zu der Mündungsöffnung und dem ersten Überströmfenster eine Verbindungsöffnung besitzt, an der der erste Überströmkanal mit dem Kurbelgehäuseinnenraum verbunden ist. Die Verbindungsöffnung ist mit einem Schaltelement zum Schalten der Verbindungsöffnung versehen.
Die Mündungsöffnung bezeichnet die Öffnung aus dem Kurbelgehäuse in den ersten Überströmkanal. Die Mündungsöffnung kann im Kurbelgehäuse vorgesehen sein oder vorteilhaft zwischen Kurbelgehäuse und Zylinder ausgebildet sein.
Vorteilhaft ist die Verbindungsöffnung des Überströmkanals zum Kurbelgehäuse bei geschlossenem Schaltelement geschlossen. Bei geschlossener Verbindungsöffnung gelangt vorzugsweise kein Kraftstoff/Luft-Gemisch bzw. keine reine Luft durch die Verbindungsöffnung in das Kurbelgehäuse.
Die Kraftstoffzuführeinrichtung kann ein Vergaser, ein elektronisch gesteuerter Vergaser oder eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung sein. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann den Kraftstoff vorteilhaft in den Ansaugkanal, in das Kurbelgehäuse und/oder in mindestens einen Überströmkanal einspritzen.
Die Kraftstoffzuführeinrichtung ist zur Zufuhr von Kraftstoff zwischen dem ersten Überströmfenster und der Mündungsöffnung in den ersten Überströmkanal vorgesehen.
Dadurch kann der Kraftstoff je nach Schaltstellung des Schaltelements in den ersten Überströmkanal oder durch den ersten Überströmkanal in den Kurbelgehäuseinnenraum zugeführt werden. Ist die Verbindungsöffnung geschlossen, so kann beispielsweise Kraftstoff, Kraftstoff/Luft-Gemisch oder Luft in den Überströmkanal zugeführt werden.
In den Kurbelgehäuseinnenraum gelangt bei geschlossener Verbindungsöffnung vorteilhaft kein Kraftstoff/Luft-Gemisch. Alternativ kann ein geringer Anteil von Kraftstoff/Luft-Gemisch in den Kurbelgehäuseinnenraum zugeführt werden. In diesem Fall gelangt das Kraftstoff/Luft-Gemisch vorteilhaft über die Mündungsöffnung in den Kurbelgehäuseinnenraum. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass ein Restquerschnitt der Verbindungsöffnung geöffnet bleibt, über den Kraftstoff/Luft-Gemisch in den Kurbelgehäuseinnenraum zugeführt wird.
Bei vorteilhaften alternativen Ausführungsbeispielen mit weiteren Überströmkanälen kann vorgesehen sein, dass über diese weiteren Überströmkanäle bei geschlossener Verbindungsöffnung vorteilhaft im Wesentlichen kraftstofffreie Luft zugeführt wird. Diese Luft dient vorteilhaft zum Ausspülen von Abgasen aus dem Brennraum. Dies ist insbesondere bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors, beispielsweise im Leerlauf, vorteilhaft. Der Kraftstoff wird bei geschlossener oder überwiegend geschlossener Verbindungsöffnung vorteilhaft im Wesentlichen über den ersten Überströmkanal in den Brennraum zugeführt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch bei niedrigen Drehzahlen eine ausreichende Kraftstoffmenge in den Brennraum gelangt.
Die je Motorzyklus zugeführte Kraftstoffmenge ist vorteilhaft die zu diesem Motorzyklus eingespritzte Kraftstoffmenge, da vorteilhaft bei jedem Motorzyklus die in den ersten Überströmkanal eingespritzte Kraftstoffmenge in den Brennraum zugeführt wird. Dadurch ist eine genaue Dosierung des Kraftstoffs je Motorzyklus insbesondere bei warmem Verbrennungsmotor möglich. Insbesondere bei kaltem Verbrennungsmotor kann die in den Brennraum zugeführte Kraftstoffmenge dabei von der eingespritzen Kraftstoffmenge abweichen, beispielsweise, wenn sich Kraftstoff an kalten Wänden des Ansaugkanals, des Überströmkanals oder des Kurbelgehäuses niederschlägt und dadurch nicht bei diesem Motorzyklus in den Brennraum zugeführt wird.
Eine Vermischung mit Kraftstoff/Luft-Gemisch aus vorangegangenen Motorzyklen im Kurbelgehäuseinnenraum kann bei geschlossener Verbindungsöffnung vorteilhaft vermieden werden. Die im Leerlauf benötigten vergleichsweise geringen Mengen von Kraftstoff können bei geschlossener Verbindungsöffnung gut dosiert und insbesondere bei einer Zufuhr des Kraftstoffs unmittelbar in den Überströmkanal zyklusgenau zum Brennraum zugeführt werden. Es ist insbesondere möglich, bei Motorzyklen, zu denen keine Verbrennung erfolgen soll, keinen Kraftstoff mittels der Kraftstoffzuführeinrichtung zuzuführen. Da vorteilhaft auch im Kurbelgehäuse keine nennenswerte Menge von Kraftstoff vorhanden ist, wird der Brennraum mit weitgehend kraftstofffreier Luft gespült, und Spülverluste im Leerlauf werden verringert.
Insbesondere bei hohen Drehzahlen ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Verbindungsöffnung geöffnet ist. Über die geöffnete Verbindungsöffnung kann Kraftstoff/LuftGemisch durch den ersten Überströmkanal in den Kurbelgehäuseinnenraum zugeführt werden. Das Kraftstoff/Luft-Gemisch gewährleistet beispielsweise eine ausreichende Schmierung der bewegten Teile im Kurbelgehäuseinnenraum. Bei geöffneter Verbindungsöffnung ist der Abschnitt des ersten Überströmkanals zwischen der Verbindungsöffnung und der Mündungsöffnung vorteilhaft funktionslos. Ist der Verbrennungsmotor ein Spülvorlagenmotor, so steht weitgehend das gesamte Volumen des Überströmkanals zwischen dem mindestens einen Überströmfenster und der Verbindungsöffnung für vorgelagerte Luft zur Verfügung. Dies ist insbesondere bei hohen Drehzahlen, bevorzugt bei Volllast zweckmäßig.
Der Verbrennungsmotor ist vorteilhaft ein Spülvorlagenmotor. Der Verbrennungsmotor ist vorteilhaft ein mittels eines Kolbens schlitzgesteuerter Spülvorlagenmotor. Der Verbrennungsmotor besitzt vorteilhaft einen Zuführkanal für Luft. Der Zuführkanal für Luft ist vorteilhaft im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens mit den Überströmkanälen nahe der Überströmfenster verbunden. Der Zuführkanal für Luft führt vorteilhaft in mindestens einen Überströmkanal, insbesondere in alle auslassnahen Überströmkanäle kraftstofffreie oder weitgehend kraftstofffreie Luft zu. Diese weitgehend kraftstofffreie Luft tritt, sobald die Überströmfenster beim Abwärtshub des Kolbens in den Brennraum öffnen, in den Brennraum über und spült die Abgase aus dem Brennraum aus. Anschließend strömt vorteilhaft Kraftstoff/Luft-Gemisch in den Brennraum ein. Dadurch werden Spülverluste, also der Anteil unverbrannten Kraftstoffs, der durch den Auslass entweicht, verringert.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Schaltelement in einer ersten Schaltstellung den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung freigibt. Vorteilhaft verschließt das Schaltventil in einer zweiten Schaltstellung den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung mindestens teilweise. Auch Zwischenstellungen des Schaltelements, bei denen die Verbindungsöffnung teilweise geöffnet ist, können vorteilhaft sein.
In besonders bevorzugter Gestaltung verschließt das Schaltelement in der zweiten Schaltstellung den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung vollständig. Dadurch wird in der zweiten Schaltstellung die gesamte Kraftstoffmenge in den Überströmkanal zugeführt. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass das Schaltelement in der zweiten Schaltstellung einen geringen Restströmungsquerschnitt der Verbindungsöffnung offen lässt, so dass geringe Kraftstoffmengen zur Schmierung der bewegten Teile im Kurbelgehäuse in den Kurbelgehäuseinnenraum übertreten können.
Ein vollständiges Verschließen der Verbindungsöffnung durch das Schaltelement in der zweiten Schaltstellung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Verbrennungsmotor neben dem ersten Überströmkanal weitere Überströmkanäle aufweist. Dadurch, dass das Schaltelement in der zweiten Schaltstellung den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung vollständig verschließt, wird vermieden, dass über die weiteren Überströmkanäle Kraftstoff aus dem Kurbelgehäuseinnenraum in den Brennraum gelangen kann. Die Kraftstoffzufuhr kann in solch einem weiteren Ausführungsbeispiel also über den mittels des Schaltelements gesteuerten ersten Überströmkanal erfolgen. Dadurch kann die Brennraumspülung verbessert und das Übertreten von unverbranntem Kraftstoff in den Auslass des Verbrennungsmotors verringert werden.
In vorteilhafter Gestaltung ist das Schaltelement ein mechanisches Schaltelement. Das Schaltelement kann dabei insbesondere ein Drehventil, ein Schieber oder eine Klappe sein.
Vorteilhaft ist das Schaltelement unabhängig von der Drehlage der Kurbelwelle zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung verstellbar. In vorteilhafter Gestaltung ist eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Schaltelements vorgesehen. Die Steuereinrichtung kann dabei vorteilhaft eine elektrische oder elektronische Steuereinrichtung sein. Auch eine mechanische Ansteuerung des Schaltelements kann vorteilhaft sein.
In vorteilhafter Ausführung ist die Steuereinrichtung zur Betätigung des Schaltelements in Abhängigkeit der Drehzahl des Verbrennungsmotors ausgebildet. Vorteilhaft befindet sich das Schaltelement bei niedrigen Drehzahlen, insbesondere im Leerlauf, in der zweiten Schaltstellung, in der das Schaltelement den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung mindestens teilweise verschließt. Dadurch wird der Kraftstoff bei niedrigen Drehzahlen überwiegend, insbesondere vollständig in den ersten Überströmkanal eingebracht.
Bei hohen Drehzahlen, insbesondere bei Volllast, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass sich das Schaltelement in der ersten Schaltstellung befindet. In der ersten Schaltstellung ist die Verbindungsöffnung vorteilhaft geöffnet. Dadurch kann bei hohen Drehzahlen der Kraftstoff in den Kurbelgehäuseinnenraum eingebracht werden, und es wird eine ausreichende Schmierung der bewegten Teile im Kurbelgehäuseinnenraum ermöglicht.
Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Schaltelement sich beim Beschleunigen in der zweiten Schaltstellung befindet. In der zweiten Schaltstellung ist die Verbindungsöffnung dabei vorteilhaft geschlossen. Dadurch gelangt in den ersten Überströmkanal zugeführter Kraftstoff schnell in den Brennraum, und der Verbrennungsmotor reagiert schnell auf einen Beschleunigungswunsch des Bedieners.
Es kann auch vorteilhaft sein, dass sich das Schaltelement im Bereich der Enddrehzahl zumindest zeitweise in der zweiten Schaltstellung befindet. Dadurch kann eine umdrehungsgenaue Dosierung von Kraftstoff in den Brennraum erfolgen. Vorteilhaft befindet sich das Schaltelement im Bereich der Enddrehzahl nur kurzzeitig in der zweiten Schaltstellung und zumindest zeitweise auch in der ersten Schaltstellung, um eine ausreichende Schmierung der bewegten Teile im Kurbelgehäuse zu gewährleisten.
Es kann vorgesehen sein, dass beim Verzögern, also beim Come Down, die Kraftstoffzufuhr vollständig ausgesetzt wird. Vorteilhaft befindet sich das Schaltelement in der zweiten Schaltstellung, wenn bei einer folgenden Beschleunigung erneut Kraftstoff zugeführt wird. Dadurch, dass sich das Schaltelement in der zweiten Schaltstellung befindet, gelangt in den ersten Überströmkanal zugeführter Kraftstoff schnell in den Brennraum. Dadurch wird eine Verzögerung bei der erneuten Beschleunigung vermieden.
Der Verbrennungsmotor besitzt vorteilhaft ein Drosselelement, das zur Steuerung von mindestens einer Teilmenge der dem Verbrennungsmotor zugeführten Verbrennungsluftmenge dient. Die Verbrennungsluft kann dabei als reine Luft oder in Form von Kraftstoff/Luft-Gemisch zugeführt werden. Das Drosselelement kann insbesondere in einem Ansaugkanal für Luft oder einem Zuführkanal für Kraftstoff/Luft-Gemisch angeordnet sein und von einem Bediener angesteuert werden. Die Steuereinrichtung ist in vorteilhafter Gestaltung zur Betätigung des Schaltelements in Abhängigkeit der Stellung des Drosselelements ausgebildet. Das Schaltelement kann in Abhängigkeit der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder in Abhängigkeit der Stellung des Drosselelements betätigt sein.
Vorteilhaft besitzt der Verbrennungsmotor Mittel, die in der ersten Schaltstellung des Schaltelements die Verbindung des Kurbelgehäuseinnenraums mit dem Brennraum über den ersten Überströmkanal mindestens teilweise, insbesondere vollständig unterbrechen. In besonders bevorzugter Ausführung bildet das Schaltelement selbst die Mittel zur Unterbrechung der Verbindung des Kurbelgehäuseinnenraums mit dem Brennraum über den ersten Überströmkanal. Der erste Überströmkanal kann vorteilhaft in einen ersten Kanalabschnitt und mindestens einen zweiten Kanalabschnitt aufgeteilt werden. Der erste Kanalabschnitt des ersten Überströmkanals weist vorteilhaft die Verbindungsöffnung zum Kurbelgehäuse auf. Der erste Kanalabschnitt des ersten Überströmkanals erstreckt sich vorteilhaft von der Mündungsöffnung bis unterhalb des Schaltelements bzw. bis zur Verbindungsöffnung. Der zweite Kanalabschnitt des Überströmkanals erstreckt sich vorteilhaft bis zum Überströmfenster, insbesondere von oberhalb des Schaltelements bis zum Überströmfenster. Vorteilhaft verschließt das Schaltelement in der ersten Schaltstellung den zweiten Kanalabschnitt des ersten Überströmkanals. Dadurch ist vorteilhaft zumindest der zweite Kanalabschnitt des ersten Überströmkanals in der ersten Schaltstellung des Schaltelements funktionslos. Der zweite Kanalabschnitt des ersten Überströmkanals zwischen Verbindungsöffnung und Überströmfenster ist verschlossen. Der erste Kanalabschnitt zwischen Mündungsöffnung und Verbindungsöffnung ist vorteilhaft mit beiden Enden mit dem Kurbelgehäuseinnenraum verbunden und damit ebenfalls funktionslos.
Vorteilhaft weist die Kraftstoffzuführeinrichtung ein Kraftstoffventil auf. Das Kraftstoffventil kann vorteilhaft so angesteuert werden, dass nur über einen Teil eines Motorzyklus Kraftstoff in den Überströmkanal eingebracht wird. Besonders bevorzugt wird Kraftstoff in den Überströmkanal eingebracht, während die Überströmfenster zum Brennraum geöffnet sind und Verbrennungsluft aus dem Kurbelgehäuseinnenraum über den mindestens einen Überströmkanal in den Brennraum strömt.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Kraftstoffventil den Kraftstoff in den ersten Überströmkanal zuführt. Hierzu ist das Kraftstoffventil vorteilhaft so angeordnet, dass eine Austrittsöffnung des Kraftstoffventils für Kraftstoff an dem ersten Überströmkanal angeordnet ist. Dadurch kann der Kraftstoff zyklusgenau direkt in den Überströmkanal dosiert werden. In Motorzyklen, bei denen keine Verbrennung erfolgen soll, kann die Kraftstoffzufuhr ausgesetzt werden.
In alternativer vorteilhafter Gestaltung ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor einen Ansaugkanal zur Zufuhr von Kraftstoff/Luft-Gemisch besitzt, der in den ersten Überströmkanal mündet. Dadurch kann eine verbesserte Kraftstoffaufbereitung erreicht werden. Es kann vorgesehen sein, dass der Kraftstoff in den Ansaugkanal über ein Einspritzventil zugeführt wird. Auch andere Mittel zur Zufuhr von Kraftstoff wie beispielsweise ein Vergaser können jedoch vorteilhaft sein. Aus dem Brennraum führt vorteilhaft eine Auslassöffnung. Über die Auslassöffnung können Abgase aus dem Brennraum heraus und beispielsweise in einen Schalldämpfer geführt werden. Das erste Überströmfenster ist insbesondere gegenüberliegend zu der Auslassöffnung am Zylinder angeordnet. Besonders bevorzugt ist am Umfang der Zylinderbohrung zwischen dem ersten Überströmfenster und der Auslassöffnung mindestens ein weiteres Überströmfenster eines weiteren Überströmkanals angeordnet, über das Verbrennungsluft oder Gemisch aus dem Kurbelgehäuseinnenraum in den Brennraum einströmt. Die über den mindestens einen weiteren Überströmkanal in den Brennraum strömende Verbrennungsluft trennt das über den ersten Überströmkanal in den Brennraum einströmende Gemisch von den zur Auslassöffnung strömenden Abgasen. Dadurch kann ein Übertritt von Kraftstoff unmittelbar in die Auslassöffnung vorteilhaft weitgehend vermieden werden.
Vorteilhaft ist an der ersten Mündungsöffnung ein Ventil angeordnet. Das Ventil an der ersten Mündungsöffnung ist insbesondere ein Rückschlagventil. Dadurch ist die erste Mündungsöffnung nur dann zum Kurbelgehäuseinnenraum geöffnet, wenn der Druck im Überströmkanal kleiner ist als der Druck im Kurbelgehäuse, das Überströmfenster also zum Brennraum geöffnet ist.
Zur Vorlagerung von weitgehend kraftstofffreier Luft ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor einen Zuführkanal zur Zufuhr von weitgehend kraftstofffreier Luft aufweist. Der Zuführkanal mündet vorteilhaft mit einer Eintrittsöffnung an der Zylinderbohrung. Der Zuführkanal ist vorteilhaft in mindestens einer Stellung des Kolbens, insbesondere im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens, mit mindestens einem zweiten Überströmfenster eines zweiten Überströmkanals verbunden. Dadurch kann in dem mindestens einen zweiten Überströmkanal weitgehend kraftstofffreie Luft vorgelagert werden.
Um insbesondere bei Volllast einen ausreichenden Luftdurchsatz zu ermöglichen, ist in vorteilhafter Gestaltung vorgesehen, dass die Eintrittsöffnung des Zuführkanals im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens in den Kurbelgehäuseinnenraum mündet. Hierzu ist die Eintrittsöffnung so positioniert und der Kolben so bemessen, dass das Kolbenhemd die Eintrittsöffnung an der Zylinderbohrung im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens mindestens teilweise freigibt. Mit anderen Worten gibt der Kolben die Eintrittsöffnung an der Zylinderbohrung im Bereich des oberen Totpunkts vorteilhaft mindestens teilweise frei.
Für ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors ist vorgesehen, dass das Schaltelement in einer ersten Schaltstellung den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung freigibt und in einer zweiten Schaltstellung den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung mindestens teilweise verschließt. Das Schaltelement wird vorteilhaft in Abhängigkeit der Drehzahl des Verbrennungsmotors zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung verstellt.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Schaltelement bei Überschreiten einer ersten Drehzahl, die oberhalb einer Leerlaufdrehzahl liegt und/oder bei Überschreiten eines ersten Öffnungswinkels des Drosselelements, in die erste Schaltstellung verstellt wird, und dass das Schaltelement bei Unterschreiten der ersten Drehzahl und/oder bei Unterschreiten des ersten Öffnungswinkels des Drosselelements in die zweite Schaltstellung verstellt wird. Oberhalb der ersten Drehzahl und/oder oberhalb des ersten Öffnungswinkels des Drosselelements befindet sich das Schaltelement dadurch immer in der ersten Schaltstellung, in der der Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung freigegeben ist, und unterhalb der ersten Drehzahl und/oder unterhalb des ersten Öffnungswinkels des Drosselelements in der zweiten Schaltstellung, in der das Schaltelement den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung mindestens teilweise verschließt. Dadurch kann bei niedrigen Drehzahlen, die unterhalb der ersten Drehzahl liegen, und/oder bei geringen Öffnungswinkeln des Drosselelements, die unterhalb des ersten Öffnungswinkels liegen, gezielt eine vergleichsweise geringe Kraftstoffmenge in den Überströmkanal und damit auch gezielt in den Brennraum eingebracht werden. Vorteilhaft kann durch die Einbringung der Kraftstoffmenge in den Überströmkanal insbesondere bei warmem Verbrennungsmotor sichergestellt werden, dass die gesamte zugeführte Kraftstoffmenge bei der nächsten Verbrennung im Brennraum zur Verfügung steht. Dadurch ist eine gezielte Kraftstoffdosierung insbesondere bei niedrigen Drehzahlen und/oder bei kleinen Öffnungswinkeln des Drosselelements möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verbrennungsmotors,
2a ein schematisches Diagramm, das einen exemplarischen Verlauf der Drehzahl über der Zeit angibt,
2b ein Diagramm, das Schaltstellungen des Schaltelements für den in 2a dargestellten Drehzahlverlauf über der Zeit angibt,
2c ein schematisches Diagramm, das einen exemplarischen Verlauf des Öffnungswinkels des Drosselelements über der Zeit angibt,
2d ein Diagramm, das Schaltstellungen des Schaltelements für den in 2c dargestellten Verlauf des Öffnungswinkels über der Zeit angibt,
2e ein Diagramm, das Schaltstellungen des Schaltelements für den in 2a dargestellten Drehzahlverlauf und den in 2c dargestellten Verlauf des Öffnungswinkels über der Zeit angibt,
3 bis 6 schematische Darstellungen eines Motorzyklus des Verbrennungsmotors aus 1 im Leerlauf,
7 bis 10 schematische Darstellungen eines Motorzyklus des Verbrennungsmotors aus 1 bei Volllast,
11 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verbrennungsmotors,
12 bis 15 schematische Darstellungen eines Motorzyklus des Verbrennungsmotors aus 11 im Leerlauf,
16 bis 19 schematische Darstellungen eines Motorzyklus des Verbrennungsmotors aus 11 bei Volllast.

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors 1. Der Verbrennungsmotor 1 ist vorteilhaft ein Zweitaktmotor. Im Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor 1 ein Einzylindermotor. Der Verbrennungsmotor 1 ist vorteilhaft der Antriebsmotor eines Werkzeugs eines handgeführten Arbeitsgeräts wie einer Motorsäge, eines Trennschleifers, eines Freischneiders, eines Blasgeräts oder dgl. Der Verbrennungsmotor 1 weist einen Zylinder 2 und ein Kurbelgehäuse 4 auf. In dem Kurbelgehäuse 4 ist ein Kurbelgehäuseinnenraum 24 ausgebildet, in dem eine in 1 schematisch dargestellte Kurbelwelle 7 drehbar gelagert ist. Im Zylinder 2 ist ein Kolben 5 in Richtung einer Zylinderlängsachse 49 hin- und hergehend gelagert. Der Koben 5 trennt einen im Zylinder 2 ausgebildeten Brennraum 3 vom Kurbelgehäuseinnenraum 24. Der Kolben 5 treibt über ein Pleuel 6 die Kurbelwelle 7 um eine Drehachse 8 rotierend an. Die Kurbelwelle 7 rotiert im Ausführungsbeispiel im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 in einer Drehrichtung 9. Am Zylinder 2 mündet ein Zuführkanal 10 mit einer Eintrittsöffnung 12. Die Eintrittsöffnung 12 ist vorteilhaft an einer im Zylinder 2 ausgebildeten Zylinderbohrung 31 angeordnet und vom Kolben 5 gesteuert. Im Zuführkanal 10 ist ein verstellbares Drosselelement 11 angeordnet, das vorteilhaft durch Betätigung eines Gashebels durch einen Bediener geöffnet werden kann. Das Drosselelement 11 kann eine Drosselklappe sein. Der Kolben 5 befindet sich in der in 1 gezeigten Position im Bereich des unteren Totpunkts (UT).
Der Verbrennungsmotor 1 weist einen ersten Überströmkanal 14 auf, der mit einem Überströmfenster 15 in den Brennraum 3 mündet. Das Überströmfenster 15 ist vom Kolben 5 schlitzgesteuert. An seinem anderen Ende mündet der Überströmkanal 14 mit einer ersten Mündungsöffnung 25 in den Kurbelgehäuseinnenraum 24. Die erste Mündungsöffnung 25 kann vorteilhaft von einem Ventil gesteuert sein. Im Ausführungsbeispiel ist beispielhaft ein druckgesteuertes Rückschlagventil 23 vorgesehen.
Zur Zufuhr von Kraftstoff kann ein Einspritzventil 13 vorgesehen sein. Das Einspritzventil 13 ist von einer Steuereinrichtung 29 des Verbrennungsmotors 1 gesteuert. Das Einspritzventil 13 ist vorteilhaft am Überströmkanal 14 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel führt das Einspritzventil 13 den Kraftstoff unmittelbar in den ersten Überströmkanal 14 zu. Hierzu besitzt das Einspritzventil 13 eine Kraftstofföffnung 30, die im ersten Überströmkanal 14 angeordnet ist. Aus dem Brennraum 3 führt eine Auslassöffnung 21. Im Ausführungsbeispiel sind die Auslassöffnung 21 und das Überströmfenster 15 des ersten Überströmkanals 14 bezogen auf die Zylinderlängsachse 49 einander gegenüberliegend an der Zylinderbohrung 31 angeordnet.
Der Verbrennungsmotor 1 kann gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 außerdem zwei zweite, auslassnahe Überströmkanäle 16 sowie zwei dritte, auslassferne Überströmkanäle 18 aufweisen. Von den Überströmkanälen 16 und 18 ist jeweils nur einer dargestellt. Die Überströmkanäle 16 und 18 sind zu der in 1 dargestellten schematischen Schnittebene spiegelsymmetrisch vor und hinter der Blattebene angeordnet. Die Überströmkanäle 16 münden mit Überströmfenstern 17 in den Brennraum 3. Die Überströmkanäle 18 münden mit Überströmfenstern 19 in den Brennraum 3.
Der Verbrennungsmotor 1 ist ein mit Spülvorlage arbeitender Motor. Der Zuführkanal 10 dient dazu, Luft in den Überströmkanälen 16 und 18 vorzulagern. Der Kolben 5 weist mindestens eine Kolbentasche 20 auf. Über die Kolbentasche 20 ist die Eintrittsöffnung 12 in konstruktiv vorgegebenen Stellungen des Kolbens 5 mit den Überströmfenstern 17 und 19 verbunden. Dadurch kann Luft aus dem Zuführkanal 10 über die Kolbentasche 20 in die Überströmkanäle 16 und 18 einströmen. Der Zuführkanal 10 ist lediglich indirekt mit dem ersten Überströmkanal 14 verbunden, nämlich über den Kurbelgehäuseinnenraum 24. Im Ausführungsbeispiel ist die Eintrittsöffnung 12 im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 mit den Überströmfenstern 17 und 19 verbunden (siehe 8). Die Eintrittsöffnung 12 ist vorteilhaft so angeordnet, dass sie im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 5 vom Kolbenhemd des Kolbens 5 nicht abgedeckt ist und dadurch unmittelbar in den Kurbelgehäuseinnenraum 24 mündet.
Wie 1 auch zeigt, weist das Überströmfenster 15 eine dem Kurbelgehäuseinnenraum 24 abgewandt liegende Oberkante 65 auf. Das Überströmfenster 17 weist eine Oberkante 67 auf. Das Überströmfenster 19 weist eine Oberkante 69 auf. Im Ausführungsbeispiel liegen die Oberkanten 65, 67 und 69 auf einer Höhe und werden dadurch vom Kolben 5 gleichzeitig geöffnet. In Umfangsrichtung des Zylinders 2 können die Oberkanten 65, 67, 69 in vorteilhafter Ausführungsvariante geneigt verlaufen. Bevorzugt sind die Oberkanten 65, 67 und 69 so angeordnet, dass alle Überströmfenster 15, 17 und 19 gleichzeitig beim Abwärtshub des Kolbens 5 zum Brennraum 3 geöffnet werden.
Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Oberkanten 65, 67 und 69 der Überströmfenster 15, 17 und 19 auf unterschiedlicher Höhe in den Brennraum 3 münden. Dies kann entsprechend zu geänderten Steuerzeiten durch den Kolben 5 führen. Es kann somit beispielsweise vorgesehen sein, dass die Überströmfenster 17 und 19 zuerst geöffnet werden und erst nach weiterem Abwärtshub des Kolbens 5 das Überströmfenster 15 geöffnet wird. Dadurch wird der Brennraum 3 zunächst mit weitgehend kraftstofffreier Luft aus den Überströmkanälen 17 und 19 gespült, bevor Kraftstoff/Luft-Gemisch aus dem ersten Überströmkanal 14 durch das Überströmfenster 15 in den Brennraum 3 übertritt.
Wie 1 zeigt, weist der erste Überströmkanal 14 eine Verbindungsöffnung 26 auf. Die Verbindungsöffnung 26 verbindet den ersten Überströmkanal 14 zwischen der Mündungsöffnung 25 und dem Überströmfenster 15 mit dem Kurbelgehäuseinnenraum 24. Die Verbindungsöffnung 26 des Ausführungsbeispiels ist gemäß 1 von einem Schaltelement 22 verschlossen. Das Schaltelement 22 befindet sich in der Darstellung in 1 in einer zweiten Schaltstellung 28. In der zweiten Schaltstellung 28 ist die Verbindungsöffnung 26 geschlossen.
Das Schaltelement 22 kann in eine erste Schaltstellung 27 (7) verstellt werden. In der ersten Schaltstellung 27 verbindet die Verbindungsöffnung 26 den Überströmkanal 14 mit dem Kurbelgehäuseinnenraum 24. Aufgrund der schaltbaren Verbindungsöffnung 26 kann beispielsweise das Einspritzventil 13 Kraftstoff wahlweise in den Überströmkanal 14 oder durch den Überströmkanal 14 in den Kurbelgehäuseinnenraum 24 zuführen. Die erste Schaltstellung 27 ist in 1 schematisch mit gestrichelter Linie dargestellt. Bei der Ausführungsvariante nach 1 ist vorteilhaft ein Schaltelement 22 vorgesehen, das die Verbindungsöffnung 26 vollständig verschließt.
In vorteilhafter Ausführung ist vorgesehen, dass das Schaltelement 22 in Abhängigkeit der Drehzahl zwischen der ersten Schaltstellung 27 und der zweiten Schaltstellung 28 verstellt wird. Die Ansteuerung des Schaltelements 22 erfolgt vorteilhaft über die Steuereinrichtung 29 des Verbrennungsmotors.
2a zeigt schematisch einen möglichen, exemplarischen Verlauf der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 1 über der Zeit t. Der Drehzahlverlauf ist als Linie 60 dargestellt. Wie 2a zeigt, dreht der Verbrennungsmotor 1 zunächst mit einer Leerlaufdrehzahl n_L . Die Drehzahl n steigt dann an und überschreitet zum Zeitpunkt t₁ eine erste Drehzahl n₁ . Die erste Drehzahl n₁ liegt dann über der Leerlaufdrehzahl n_L . Zu einem Zeitpunkt t₂ unterschreitet die Drehzahl n die erste Drehzahl n₁ .
2b zeigt eine beispielhafte Ausführung für die Schaltstellungen 27 und 28 bei dem in 2a dargestellten Drehzahlverlauf. Solange die Drehzahl n sich unterhalb der ersten Drehzahl n₁ befindet, befindet sich das Schaltelement 22 in der zweiten Schaltstellung 28, wie die Linie 61 zeigt. Zum Zeitpunkt t₁ , zu dem die Drehzahl n die erste Drehzahl n₁ überschreitet, wird das Schaltelement 22 in die erste Schaltstellung 27 verstellt. Bis zum Zeitpunkt t₂ liegt die Drehzahl n oberhalb der ersten Drehzahl n₁ , und das Schaltelement 22 befindet sich in der ersten Schaltstellung 27. Zum Zeitpunkt t₂ , zu dem die Drehzahl n unter die erste Drehzahl n₁ sinkt, wird das Schaltelement 22 von der ersten Schaltstellung 27 in die zweite Schaltstellung 28 verstellt. Das Schaltelement 22 kann demnach unabhängig von der Drehstellung der Kurbelwelle 7 allein in Abhängigkeit der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 1 verstellt werden.
Ergänzend zu der beschriebenen Verstellung des Schaltelements 22 in Abhängigkeit der Drehzahl n kann das Schaltelement 22 für weitere Betriebspunkte in die zweite Schaltstellung 28 verstellt werden. Das Schaltelement 22 kann beispielsweise beim Beschleunigen, in der Enddrehzahl oder beim Verzögern in die zweite Schaltstellung 28 verstellt werden. Dies ist in 2b mit punktierter Linie eingezeichnet.
Es kann vorgesehen sein, das Schaltelement 22 erst zu einem Zeitpunkt t₁' in die erste Schaltstellung 27 zu verstellen. Zum Zeitpunkt t₁' ist die Drehzahl n größer als die erste Drehzahl n₁ . Der Zeitpunkt t₁' liegt nach dem Zeitpunkt t₁ . Zum Zeitpunkt t₁' sinkt die Beschleunigung unter einen vorgegebenen Wert, die Drehzahl n steigt also weniger stark an als bei der vorangegangenen starken Beschleunigung.
Zum Zeitpunkt t₁" läuft der Verbrennungsmotor 1 mit einer Enddrehzahl, bei der eine Drehzahlbegrenzung aktiv ist. Es kann vorgesehen sein, das Schaltelement 22 kurzzeitig in die zweite Schaltstellung 28 zu verstellen, beispielsweise bis zu einem auf den Zeitpunkt t₁" folgenden Zeitpunkt t₂". Dadurch kann bei der Drehzahlbegrenzung in der Enddrehzahl eine umdrehungsgenaue Dosierung von Kraftstoff in den Brennraum 3 erfolgen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zum Abregeln nicht bei jedem Motorzyklus eine Zündung erfolgt.
Wie in 2b schematisch gezeigt, kann es vorteilhaft sein, das Schaltelement 22 bereits zu einem Zeitpunkt t₂' in die zweite Schaltstellung 28 zu verstellen, zu dem der Verbrennungsmotor 1 verzögert. Zum Zeitpunkt t₂' liegt die Drehzahl n erheblich über der ersten Drehzahl n₁ . Beim Verzögern wird die Kraftstoffzufuhr vorteilhaft vollständig unterbrochen. Durch die Verstellung des Schaltelements 22 in die zweite Schaltstellung 28 kann bei erneutem Beschleunigen eine Verzögerung vermieden werden, da Kraftstoff schnell in den Brennraum 3 gelangen kann.
In alternativer Gestaltung ist vorgesehen, dass das Schaltelement 22 nicht in Abhängigkeit der Drehzahl, sondern in Abhängigkeit eines Öffnungswinkels α des Drosselelements 11 zwischen der ersten Schaltstellung 27 und der zweiten Schaltstellung 28 verstellt wird. Der Öffnungswinkel α ist in 1 schematisch eingezeichnet und bezeichnet den Schwenkwinkel des Drosselelements 11 ausgehend von der geschlossenen Stellung des Drosselelements 11 in Richtung auf die geöffnete Stellung. Bei der in 1 gezeigten geschlossenen Stellung des Drosselelements 11 beträgt der Öffnungswinkel α 0°. In 7 ist der Öffnungswinkel α für die geöffnete Stellung des Drosselelements 11 eingezeichnet.
2c zeigt schematisch einen möglichen Verlauf für den Öffnungswinkel α als Linie 62. Das Drosselelement 11 wird von der geschlossenen Stellung geöffnet. Zum Zeitpunkt t₃ überschreitet der Öffnungswinkel α einen ersten Öffnungswinkel α₁ . Das Drosselelement 11 bleibt über einen kurzen Zeitraum vollständig geöffnet und wird dann wieder vollständig geschlossen, wobei das Drosselelement 11 zum Zeitpunkt t₄ den ersten Öffnungswinkel α₁ unterschreitet.
2d zeigt eine beispielhafte Ausführung für die Schaltstellungen 27 und 28 bei dem in 2c dargestellten Verlauf des Öffnungswinkels α. Solange der Öffnungswinkel α sich unterhalb des ersten Öffnungswinkels α₁ befindet, befindet sich das Schaltelement 22 in der zweiten Schaltstellung 28. Dies zeigt die Linie 63. Zum Zeitpunkt t₃ , zu dem der Öffnungswinkel α den ersten Öffnungswinkel α₁ überschreitet, wird das Schaltelement 22 in die erste Schaltstellung 27 verstellt. Bis zum Zeitpunkt t₃ ist das Drosselelement 11 über den ersten Öffnungswinkel α₁ hinaus geöffnet, und das Schaltelement 22 befindet sich in der ersten Schaltstellung 27. Zum Zeitpunkt t₄ , zu dem der Öffnungswinkel α kleiner wird als der Öffnungswinkel α₁ , wird das Schaltelement 22 von der ersten Schaltstellung 27 in die zweite Schaltstellung 28 verstellt. Das Schaltelement 22 kann demnach unabhängig von der Drehstellung der Kurbelwelle 7 allein in Abhängigkeit des Öffnungswinkels α des Drosselelements 11 verstellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Schaltelement 22 ergänzend zu der Verstellung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels α für weitere Betriebspunkte in die zweite Schaltstellung 28 verstellt wird.
In weiterer vorteilhafter, alternativer Gestaltung ist vorgesehen, dass das Schaltelement 22 in Abhängigkeit des Öffnungswinkels α und in Abhängigkeit der Drehzahl der Kurbelwelle 7 zwischen der ersten Schaltstellung 27 und der zweiten Schaltstellung 28 verstellt wird. Der sich ergebende Verlauf der Schaltstellungen 27 und 28 ist schematisch als Linie 64 in 2e gezeigt. Eine Verstellung des Schaltelements 22 von der zweiten Schaltstellung 28 zur ersten Schaltstellung 27 ist vorteilhaft erst dann vorgesehen, wenn sowohl die Drehzahl n die vorgegebene erste Drehzahl n₁ überschreitet als auch der Öffnungswinkel α den vorgegebenen ersten Öffnungswinkel α₁ überschreitet. Dies ist im Ausführungsbeispiel zum Zeitpunkt t₁ der Fall, da der Zeitpunkt t₃ vor dem Zeitpunkt t₁ liegt. Der Zeitpunkt t₄ , zu dem der Öffnungswinkel α kleiner als der Öffnungswinkel α₁ wird, liegt im Ausführungsbeispiel nach dem Zeitpunkt t₂ , zu dem die Drehzahl n unter die erste Drehzahl n₁ abfällt. Eine Verstellung des Schaltelements 22 von der ersten Schaltstellung 27 in die zweite Schaltstellung 28 ist vorteilhaft dann vorgesehen, wenn sowohl die Drehzahl n unter die erste Drehzahl n₁ sinkt als auch wenn der Öffnungswinkel α kleiner wird als der erste Öffnungswinkel α₁ . Dies ist im Ausführungsbeispiel zum Zeitpunkt t₄ der Fall. Zum Zeitpunkt t₄ wird das Schaltelement 22 von der ersten Schaltstellung 27 in die zweite Schaltstellung 28 verstellt. Auch hier kann ergänzend eine Verstellung des Schaltelements 22 in die zweite Schaltstellung 28 für weitere Betriebspunkte vorgesehen sein.
In den 2b, 2d und 2e ist exemplarisch ein schlagartiges Verstellen des Schaltelements 22 zwischen der ersten Schaltstellung 27 und der zweiten Schaltstellung 28 dargestellt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Schaltelement 22 zwischen der ersten Schaltstellung 27 und der zweiten Schaltstellung 28 allmählich verstellt wird, beispielsweise durch Verschwenken des Schaltelements 22. Das Verstellen des Schaltelements 22 kann so erfolgen, dass das Verstellen selbst eine Drehzahlreaktion des Verbrennungsmotors 1 erzeugt. Das Verstellen des Schaltelements 22 zwischen der ersten Schaltstellung 27 und der zweiten Schaltstellung 28 kann jedoch auch so erfolgen, dass sich keine merkliche Drehzahlreaktion des Verbrennungsmotors 1 ergibt.
In alternativer vorteilhafter Gestaltung ist vorgesehen, dass das Schaltelement 22 nur die Verbindungsöffnung 26 öffnet und verschließt, nicht jedoch den Überströmkanal 14 verschließt bzw. öffnet.
Die 3 bis 6 zeigen schematisch die sich bei dem Verbrennungsmotor 1 aus 1 im Lauf einer Umdrehung der Kurbelwelle ergebenden Strömungen von Reinluft, Gemisch und Abgasen. 3 zeigt den Verbrennungsmotor 1 kurz nach dem unteren Totpunkt (UT) des Kolbens 5. 4 zeigt den Verbrennungsmotor 1 in einer Position beim Aufwärtshub in Richtung oberer Totpunkt (OT) des Kolbens 5 kurz vor dem vollständigen Schließen der Auslassöffnung 21. 5 zeigt den Verbrennungsmotor 1 im oberen Totpunkt des Kolbens 5. 6 zeigt den Verbrennungsmotor 1 beim Abwärtshub des Kolbens 5 bei weitgehend geöffneter Auslassöffnung 21 und teilweise geöffneten Überströmfenstern 15, 17 und 19.
In 3 ist eine Ausführungsvariante des Verbrennungsmotors 1 gezeigt, die anstatt des Verbrennungsmotors 1 aus 1 vorgesehen sein kann. Die Ausführungsvariante des Verbrennungsmotors nach 3 unterscheidet sich in der Gestaltung des Schaltelements. Beim Verbrennungsmotor 1 in 3 ist ein Schaltelement 22' vorgesehen, das in der zweiten Schaltstellung 28 die Verbindungsöffnung 26 nicht vollständig, sondern nur bis auf einen Restquerschnitt verschließt. Bei der Ausführungsvariante nach 1 ist ein Schaltelement 22 vorgesehen, das die Verbindungsöffnung 26 vollständig verschließt.
Die anhand der 3 bis 6 im Folgenden beschriebene Arbeitsweise des Verbrennungsmotors 1 ist unabhängig davon, ob der Verbrennungsmotor 1 ein Schaltelement 22 oder ein Schaltelement 22' aufweist.
3 zeigt den Verbrennungsmotor 1 kurz nach dem unteren Totpunkt beim Aufwärtshub des Kolbens 5. In dieser Kolbenstellung ist das Rückschlagventil 23 an der Mündungsöffnung 25 des ersten Überströmkanals 14 geöffnet, und aus dem Kurbelgehäuseinnenraum 24 strömt weitgehend kraftstofffreie Luft in den ersten Überströmkanal 14 ein, wie durch den Pfeil 32 dargestellt ist. Im ersten Überströmkanal 14 befindet sich von der vorangegangenen Einspritzung von Kraftstoff Gemisch, das entlang der Pfeile 33 und 34 durch den ersten Überströmkanal 14 und das Überströmfenster 15 in den Brennraum 3 einströmt. Aus den Überströmkanälen 16 und 18 strömt weitgehend kraftstofffreie Luft in Richtung der Pfeile 35 in den Brennraum 3 ein. Die weitgehend kraftstofffreie Luft strömt in Richtung des Pfeils 36 in Richtung auf die Auslassöffnung 21 und spült Abgase aus dem Brennraum 3 aus. Die Abgase strömen in Richtung des Pfeils 37 durch die Auslassöffnung 21 aus.
4 zeigt den Verbrennungsmotor 1 kurz vor dem oberen Totpunkt (OT) des Kolbens 5. Die Auslassöffnung 21 ist weitgehend geschlossen und bei weiterem Aufwärtshub des Kolbens 5 wird das im Brennraum 3 vorhandene Gemisch verdichtet. Die Überströmfenster 15, 17 und 19 sind vom Kolben 5 zum Brennraum 3 hin verschlossen. Über die Kolbentasche 20 ist die Eintrittsöffnung 12 des Zuführkanals 10 mit den Überströmfenstern 17 und 19 verbunden. Der Verbrennungsmotor 1 befindet sich im Leerlauf. Im Leerlauf kann das Drosselelement 11 weitgehend, insbesondere bis auf einen konstruktiv vorgegebenen Restquerschnitt, verschlossen sein. Über den Restquerschnitt kann Reinluft in Richtung der Pfeile 38 durch den Ansaugkanal 10 und die Eintrittsöffnung 12 in die Kolbentasche 20 und von dort durch die Überströmfenster 17 und 19 in die Überströmkanäle 16 und 18 einströmen. Die Überströmkanäle 16 und 18 werden vorteilhaft vollständig mit kraftstofffreier Luft aus dem Zuführkanal 10 gespült. In den ersten Überströmkanal 14 wird vorteilhaft kurz vor dem oberen Totpunkt Kraftstoff 39 eingespritzt. Das Überströmfenster 15 ist kurz vor dem oberen Totpunkt vom Kolben 5 verschlossen, und das Rückschlagventil 23 verschließt die Mündungsöffnung 25, so dass der erste Überströmkanal 14 sowohl zum Kurbelgehäuseinnenraum 24 als auch zum Brennraum 3 hin verschlossen ist. Dadurch, dass das Rückschlagventil 23 geschlossen ist, kann der Kraftstoff 39 trotz Unterdruck im Kurbelgehäuseinnenraum 24 nicht in den Kurbelgehäuseinnenraum 24 übertreten. Bei einer Ausführung mit Schaltelement 22, das die Verbindungsöffnung 26 in der zweiten Schaltstellung 28 vollständig verschließt, ist auch ein Übertritt von Kraftstoff 39 über die Verbindungsöffnung 26 in den Kurbelgehäuseinnenraum 24 nicht möglich. Der eingespritzte Kraftstoff 39 wird dadurch sozusagen im ersten Überströmkanal 14 gespeichert.
In der in 3 gezeigten Ausführungsvariante mit Schaltelement 22' können geringe Mengen von Kraftstoff in den Kurbelgehäuseinnenraum 23 übertreten. Der in den Kurbelgehäuseinnenraum 24 übertretende Kraftstoff 39 dient beispielsweise dazu, die bewegten Teile im Kurbelgehäuseinnenraum 24 zu schmieren.
5 zeigt den Verbrennungsmotor 1 im oberen Totpunkt des Kolbens 5. Im Bereich des oberen Totpunkts wird das Gemisch im Brennraum 3 von einer in 5 schematisch dargestellten Zündkerze 48 gezündet. Wie 5 zeigt, ist die Eintrittsöffnung 12 so angeordnet, dass sie im oberen Totpunkt des Kolbens 5 zum Kurbelgehäuseinnenraum 24 hin geöffnet ist. Dadurch strömt aus dem Zuführkanal 10 weitgehend kraftstofffreie Luft durch die Eintrittsöffnung 12 unmittelbar, also nicht durch die Überströmkanäle 16 und 18, in den Kurbelgehäuseinnenraum 24 ein. Im Ausführungsbeispiel ist die Eintrittsöffnung 12 im oberen Totpunkt des Kolbens 5 vollständig zum Kurbelgehäuseinnenraum 24 geöffnet. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, dass die Eintrittsöffnung 12 im oberen Totpunkt des Kolbens 5 nur teilweise zum Kurbelgehäuseinnenraum 24 geöffnet ist. In alternativer Ausführung kann auch vorteilhaft sein, dass die Eintrittsöffnung 12 im oberen Totpunkt des Kolbens 5 zum Kurbelgehäuseinnenraum 24 hin verschlossen ist. Die Eintrittsöffnung 12 befindet sich dann vorteilhaft in einem Abschnitt der Zylinderbohrung 31, der in jeder Stellung des Kolbens 5 vom Kolbenhemd des Kolbens 5 oder der Kolbentasche 20 überdeckt ist. Dadurch ist die direkte Verbindung des Zuführkanals 10 mit dem Kurbelgehäuseinnenraum 24 über die Eintrittsöffnung 12 vom Kolben 5 verschlossen.
6 zeigt den Verbrennungsmotor 1 beim Abwärtshub des Kolbens 5. Beim Abwärtshub des Kolbens 5 öffnet die Auslassöffnung 21, und Abgase strömen in Richtung des Pfeils 37 aus dem Brennraum 3 aus. Sobald die Überströmöffnungen 15, 17 und 19 vom Kolben 5 geöffnet werden, strömt durch die Überströmkanäle 16 und 18 weitgehend kraftstofffreie Luft aus dem Kurbelgehäuseinnenraum 24 in Richtung der Pfeile 35 in den Brennraum 3 über. Aus dem ersten Überströmkanal 14 strömt Gemisch entlang der Pfeile 33 und 34 in den Brennraum 3. Aus dem Kurbelgehäuseinnenraum 24 strömt weitgehend kraftstofffreie Luft über das Rückschlagventil 23, das beim Abwärtshub des Kolbens 5 in der in 6 gezeigten Stellung geöffnet ist, entlang des Pfeils 23 in den ersten Überströmkanal 14 nach. Anschließend beginnt die nächste Umdrehung der Kurbelwelle 7 entsprechend des in den 3 bis 6 dargestellten Ablaufs. Der aus dem ersten Überströmkanal 14 in den Brennraum 3 eintretende Kraftstoff 39 (6 und 3) ist dabei der beim vorangegangenen Aufwärtshub (4) eingespritzte Kraftstoff.
Im Ausführungsbeispiel wird der Kraftstoff 39 in den ersten Überströmkanal 14 eingespritzt, wenn das Überströmfenster 15 bereits geschlossen ist. In alternativer Ausführung ist es jedoch auch möglich, den Kraftstoff 39 in den ersten Überströmkanal 14 einzuspritzen, während das Überströmfenster 15 geöffnet ist und Verbrennungsluft aus dem Kurbelgehäuseinnenraum 24 durch den ersten Überströmkanal 14 in den Brennraum 3 strömt.
Die 7 bis 10 zeigen den Verbrennungsmotor 1 bei vollständig geöffnetem Drosselelement 11, beispielsweise bei Volllast. Dabei entspricht die Kolbenstellung aus 7 der Kolbenstellung aus 3, die Kolbenstellung aus 8 entspricht der Kolbenstellung aus 4, 9 zeigt entsprechend 5 den Kolben 5 im oberen Totpunkt, und 10 zeigt eine Kolbenstellung entsprechend 6.
Wie die 7 bis 10 zeigen, befindet sich das Schaltelement 22 bei vollständig geöffnetem Drosselelement 11 in seiner ersten Schaltstellung 27. In dieser Schaltstellung ist die Verbindungsöffnung 26 vollständig zum Kurbelgehäuseinnenraum 24 hin geöffnet. Die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 1 bei vollständig geöffnetem Drosselelement 11 ist höher als die erste Drehzahl n₁ (2a und 2b) bei geschlossenem Drosselelement 11.
Beim Aufwärtshub des Kolbens 5 strömen, wie 7 zeigt, Abgase entlang des Pfeils 43 durch die Auslassöffnung 21 aus. Reinluft strömt, wie schematisch durch den Pfeil 41 dargestellt, aus dem Brennraum 3 aus und spült die Abgase aus dem Brennraum 3 aus. Aus den Überströmkanälen 16 und 18 strömt Gemisch entlang der Pfeile 40 und 42 in den Brennraum 3 ein. Der erste Überströmkanal 14 ist vom Steuerelement 22 zum Überströmfenster 15 hin verschlossen. Der erste Überströmkanal 14 bildet damit zumindest teilweise ein Totvolumen. Durch den ersten Überströmkanal 14 strömen vorteilhaft kein Gemisch und keine Reinluft in den Brennraum 3 ein.
In der in 8 gezeigten Stellung hat der Kolben 5 bei seinem Aufwärtshub die Auslassöffnung 21 weitgehend verschlossen. Die Überströmfenster 15, 17 und 19 sind zum Brennraum 3 hin verschlossen. Die Überströmfenster 17 und 19 sind über die Kolbentasche 20 mit der Eintrittsöffnung 12 des Zuführkanals 10 verbunden. Dadurch kann Reinluft entlang der Pfeile 38 durch den Zuführkanal 10 über die Eintrittsöffnung 12 in die Kolbentasche 20 und von dort durch die Überströmfenster 17 und 19 in die Überströmkanäle 16 und 18 strömen. Das Einspritzventil 13 führt Kraftstoff 39 durch den ersten Überströmkanal 14 und durch die Verbindungsöffnung 26 in den Kurbelgehäuseinnenraum 24 zu. In der gezeigten Ausführung ist das Einspritzventil 13 gegenüberliegend zur Verbindungsöffnung 26 angeordnet. Dadurch kann der Kraftstoff 39 vom Einspritzventil 13 durch den Überströmkanal 14 in den Kurbelgehäuseinnenraum 24 eingespritzt werden. Das Rückschlagventil 23 ist in den in den 7 und 8 gezeigten Stellungen des Kolbens 5 geschlossen. Das Rückschlagventil 23 ist insbesondere ein Membranventil, das aufgrund der Eigensteifigkeit der Membran in Richtung auf die geschlossene Stellung vorgespannt ist.
Wie 9 zeigt, wird das Gemisch im oberen Totpunkt des Kolbens 5 von der Zündkerze 48 gezündet. Durch die Eintrittsöffnung 12 strömt Reinluft aus dem Zuführkanal 10 in Richtung des Pfeils 44 in den Kurbelgehäuseinnenraum 24.
Wie 10 zeigt, strömen Abgase entlang der Pfeile 47 aus dem Brennraum 3 aus, sobald der Kolben 5 bei seinem Abwärtshub die Auslassöffnung 21 öffnet. Durch die Überströmkanäle 16 und 18 und die Überströmfenster 17 und 19 strömt Reinluft in Richtung der Pfeile 46 in den Brennraum 3 nach. Die Reinluft ist die in den Überströmkanälen 16 und 18 über die Kolbentasche 20 vorgelagerte Reinluft, wie zu 8 beschrieben. Aus dem Kurbelgehäuseinnenraum 24 strömt durch die Überströmkanäle 16 und 18 frisches Gemisch entlang der Pfeile 45 in den Brennraum 3 nach. Zumindest ein Kanalabschnitt des ersten Überströmkanals 14 ist bei der ersten Schaltstellung 27 des Schaltelements 22 funktionslos. Das Rückschlagventil 23 bleibt geschlossen, da beide Seiten des Rückschlagventils 23 mit dem Druck des Kurbelgehäuseinnenraums 24 beaufschlagt sind.
11 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors 1. Der Verbrennungsmotor 1 des Ausführungsbeispiels nach 11 weist einen Zuführkanal 10 und einen Ansaugkanal 50 auf. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei entsprechende Elemente wie in den vorangegangenen Figuren. Über den Ansaugkanal 50 wird Kraftstoff/Luft-Gemisch zugeführt. Im Ansaugkanal 50 ist ein Rückschlagventil 51 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel führt beispielsweise das Einspritzventil 13 Kraftstoff in den Ansaugkanal 50 zu. Alternativ können auch andere Kraftstoffzuführeinrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise ein elektronisch gesteuerter Vergaser. Der Ansaugkanal 50 öffnet mit einer Öffnung 56 in den ersten Überströmkanal 14. Die Öffnung 56 ist im Ausführungsbeispiel nach 11 gegenüberliegend zu einer Verbindungsöffnung 26 des ersten Überströmkanals 14 angeordnet. Die Verbindungsöffnung 26 verbindet den ersten Überströmkanal zwischen der Mündungsöffnung 25 und dem Überströmfenster 15 mit dem Kurbelgehäuseinnenraum 24. Im Ausführungsbeispiel nach 11 ist die Verbindungsöffnung 26 an der Zylinderbohrung 31 in einem Bereich angeordnet, der vom Kolbenhemd des Kolbens 5 während jedes Kolbenhubs überfahren wird. 11 zeigt das Schaltelement 22 in seiner zweiten Schaltstellung 28, in der die Verbindungsöffnung 26 vom Schaltelement 22 verschlossen ist.
12 bis 15 zeigen den Betrieb des Verbrennungsmotors 1 aus 11 im Leerlauf. Wie 12 zeigt, strömen zu Beginn des Aufwärtshubs des Kolbens 5 Abgase in Richtung des Pfeils 37 aus dem Brennraum 3 aus. Durch die Überströmkanäle 16 und 18 tritt Luft entlang der Pfeile 35 durch die Überströmfenster 17 und 19 in den Brennraum 3 ein. Die Luft spült die Abgase aus dem Brennraum 3 aus, wie durch den Pfeil 36 angedeutet ist. Aus dem ersten Überströmkanal 14 strömt Kraftstoff/Luft-Gemisch in den Brennraum 3 ein, wie durch die Pfeile 33 und 34 schematisch dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel nach den 11 bis 19 ist an der Mündungsöffnung 25 kein Ventil angeordnet. Die Mündungsöffnung 25 ist zum Kurbelgehäuseinnenraum 24 unabhängig von den herrschenden Druckverhältnissen immer offen.
Wie 13 zeigt, strömt, sobald der Kolben 5 beim Aufwärtshub die Eintrittsöffnung 12 mit den Überströmfenstern 17 und 19 verbunden hat, aus dem Zuführkanal 10 reine Luft über die Kolbentasche 20 durch die Überströmfenster 17 und 19 in die Überströmkanäle 16 und 18 ein. Dadurch ist in den Überströmkanälen 16 und 18 weitgehend kraftstofffreie oder vollständig kraftstofffreie Luft angeordnet, während sich im ersten Überströmkanal 14 Kraftstoff/Luft-Gemisch befindet. Dies ist in 13 durch die Pfeile 38 verdeutlicht. Das Überströmfenster 15 ist vom Kolben 5 verschlossen. In den Ansaugkanal 50 wird Reinluft entlang des Pfeils 52 angesaugt. In die Reinluft spritzt beispielsweise das Einspritzventil 13 Kraftstoff 39 ein. Das so gebildete Gemisch strömt durch die Öffnung 56 entlang der Pfeile 53 in den ersten Überströmkanal 14. Die Ansaugung wird durch den im Kurbelgehäuseinnenraum 24 herrschenden Unterdruck beim Aufwärtshub des Kolbens 5 verursacht.
14 zeigt die Anordnung im oberen Totpunkt. Das Gemisch im Brennraum 3 wird von der Zündkerze 48 gezündet. Das Kolbenhemd des Kolbens 5 endet vorteilhaft an der dem Brennraum 3 zugewandten Seite der Eintrittsöffnung 12. Die Eintrittsöffnung 12 ist zum Kurbelgehäuseinnenraum 24 hin offen, so dass durch die Eintrittsöffnung 12 Reinluft in den Kurbelgehäuseinnenraum 24 einströmen kann.
Beim Abwärtshub des Kolbens 5 (15) strömen, sobald die Auslassöffnung 21 geöffnet ist, Abgase entlang des Pfeils 37 aus dem Brennraum 3 aus. Aus den Überströmkanälen 16 und 18 strömt reine Luft entlang der Pfeile 35 in den Brennraum 3 ein. Aus dem ersten Überströmkanal 14 strömt Gemisch entlang der Pfeile 33 und 34 in den Brennraum 3 ein. Da die Überströmfenster 17 und 19 näher an der Auslassöffnung 21 angeordnet sind als das Überströmfenster 15, trennt die Reinluft die Abgase vom einströmenden Frischgemisch. Über die Mündungsöffnung 25 strömt Reinluft entlang des Pfeils 32 in den ersten Überströmkanal 14 nach.
Die 16 bis 19 zeigen die Anordnung des weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels bei Volllast. Die Drehzahl n bei geöffnetem Drosselelement 11 ist höher als die erste Drehzahl n₁ . Das Schaltelement 22 befindet sich bei Volllast in seiner ersten Schaltstellung 27, in der das Schaltelement 22 die Verbindungsöffnung 26 freigibt. Besonders bevorzugt ist in der ersten Schaltstellung 27 der erste Überströmkanal 14 zwischen der Verbindungsöffnung 26 und dem Überströmfenster 15 zum Brennraum 3 verschlossen. In dieser Schaltstellung ist der erste Überströmkanal 14 zumindest teilweise funktionslos. Beim Aufwärtshub des Kolbens 5 strömen Abgase bei geöffneter Auslassöffnung 21 in Richtung des Pfeils 43 aus dem Brennraum 3 aus. Die Abgase werden von Reinluft, die entlang des Pfeils 41 strömt, aus dem Brennraum 3 ausgespült. Die entlang des Pfeils 41 strömende Reinluft ist die in den Überströmkanälen 16 und 18 vorgelagerte Luft, wie im Folgenden noch zu 17 beschrieben wird. Anschließend strömt aus dem Kurbelgehäuseinnenraum 24 durch die Überströmkanäle 16 und 18 Gemisch entlang der Pfeile 40 und 42 in den Brennraum 3 ein.
17 zeigt den Kolben 5 bei weiterer Aufwärtsbewegung in Richtung oberer Totpunkt (OT). Bei weiterem Aufwärtshub des Kolbens 5 wird die Eintrittsöffnung 12 von der Kolbentasche 20 mit den Überströmfenstern 17 und 19 verbunden. Dadurch strömt Reinluft aus dem Zuführkanal 10 entlang der Pfeile 38 über die Eintrittsöffnung 12, die Kolbentasche 20 und die Überströmfenster 17 und 19 in die Überströmkanäle 16 und 18 ein und wird dort vorgelagert. Diese vorgelagerte Reinluft trennt in 16 die entlang des Pfeils 43 strömenden Abgase von dem entlang der Pfeile 40 und 42 einströmenden Frischgemisch.
Die Verbindungsöffnung 26 ist in der in 17 gezeigten Kolbenstellung geöffnet und verbindet den Ansaugkanal 50 mit dem Kurbelgehäuseinnenraum 24. In den Ansaugkanal 50 wird Reinluft entlang des Pfeils 52 angesaugt. In die Reinluft spritzt vorteilhaft das Einspritzventil 13 Kraftstoff 39. Das so gebildete Gemisch strömt entlang des Pfeils 53 zur Öffnung 56 und von dort entlang der Pfeile 54 in den ersten Überströmkanal 14 und durch die Durchtrittsöffnung 26 in den Kurbelgehäuseinnenraum 24. Ein Teil des Gemischs strömt dabei im ersten Überströmkanal 14 in Richtung auf die Mündungsöffnung 25. In Strömungsrichtung zum Überströmfenster 15 kann der erste Überströmkanal 14 vom Schaltelement 22 verschlossen sein.
18 zeigt die Anordnung des weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels im oberen Totpunkt. Im Brennraum 3 wird das Gemisch im Bereich des oberen Totpunkts von der Zündkerze 48 gezündet. Vorteilhaft erfolgt die Zündung kurz vor dem oberen Totpunkt. Die Eintrittsöffnung 12 ist zum Kurbelgehäuseinnenraum 24 hin offen, so dass durch die Eintrittsöffnung 12 Luft aus dem Zuführkanal 10 in den Kurbelgehäuseinnenraum 24 strömen kann.
19 zeigt die Anordnung nach weiterem Abwärtshub des Kolbens 5. Die Auslassöffnung 21 ist geöffnet, so dass Abgase entlang der Pfeile 47 aus dem Brennraum 3 ausströmen können. Durch die Überströmkanäle 16 und 18 strömt zunächst die in den Überströmkanälen 16 und 18 vorgelagerte Reinluft entlang der Pfeile 46 in den Brennraum 3 ein und spült die Abgase aus dem Brennraum 3 aus. Aus dem Kurbelgehäuseinnenraum 24 strömt anschließend Gemisch entlang der Pfeile 45 durch die Überströmkanäle 16 und 18 in den Brennraum 3 nach. Dann beginnt die nächste Umdrehung der Kurbelwelle 7, wie durch die 16 bis 19 dargestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5503119 A [0002]

Claims

Verbrennungsmotor mit einem Zylinder (2), in dem ein Brennraum (3) ausgebildet ist, mit einem Kolben (5), der den Brennraum (3) begrenzt und der in dem Zylinder (2) hin- und hergehend gelagert ist, mit einem Kurbelgehäuse (4), in dem eine Kurbelwelle (7) um eine Drehachse (8) drehbar gelagert ist, wobei die Kurbelwelle (7) von dem Kolben (5) um die Drehachse (8) rotierend angetrieben ist, mit mindestens einem ersten Überströmkanal (14), der im Bereich des unteren Totpunkts des Kolbens (5) eine fluidische Verbindung zwischen einem Kurbelgehäuseinnenraum (24) und dem Brennraum (3) herstellt, wobei der erste Überströmkanal (14) über eine erste Mündungsöffnung (25) mit dem Kurbelgehäuseinnenraum (24) verbunden ist und mit mindestens einem ersten Überströmfenster (15) in den Brennraum (3) mündet, wobei der Verbrennungsmotor (1) eine Kraftstoffzuführeinrichtung besitzt, die Kraftstoff zwischen dem ersten Überströmfenster (15) und der ersten Mündungsöffnung (25) in den ersten Überströmkanal (14) zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Überströmkanal (14) zusätzlich zu der Mündungsöffnung (25) und dem ersten Überströmfenster (15) eine Verbindungsöffnung (26) besitzt, wobei der erste Überströmkanal (14) an der Verbindungsöffnung (26) mit dem Kurbelgehäuseinnenraum (24) verbunden ist, und dass ein Schaltelement (22, 22') zum Schalten der Verbindungsöffnung (26) vorgesehen ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (22, 22') in einer ersten Schaltstellung (27) den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung (26) freigibt und in einer zweiten Schaltstellung (28) den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung (26) mindestens teilweise verschließt.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (22) den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung (26) in der zweiten Schaltstellung (28) vollständig verschließt.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (22, 22') ein mechanisches Schaltelement (22, 22') ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (22, 22') unabhängig von der Drehlage der Kurbelwelle zwischen der ersten Schaltstellung (27) und der zweiten Schaltstellung (28) verstellbar ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (29) zur Ansteuerung des Schaltelements (22, 22') vorgesehen ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (29) zur Betätigung des Schaltelements (22, 22') in Abhängigkeit der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) ausgebildet ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) ein Drosselelement (11) zur Steuerung von mindestens einer Teilmenge der dem Verbrennungsmotor (1) zugeführten Verbrennungsluftmenge aufweist, und dass die Steuereinrichtung (29) zur Betätigung des Schaltelements (22, 22') in Abhängigkeit der Stellung des Drosselelements (11) ausgebildet ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die in der ersten Schaltstellung (27) des Schaltelements (22, 22') die Verbindung des Kurbelgehäuseinnenraums (24) mit dem Brennraum (5) über den ersten Überströmkanal (14) mindestens teilweise unterbrechen.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsöffnung (26) im Leerlauf mindestens teilweise geschlossen und bei Volllast geöffnet ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor einen Ansaugkanal (50) zur Zufuhr von Kraftstoff/Luft-Gemisch besitzt, der in den ersten Überströmkanal (14) mündet.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Brennraum (5) eine Auslassöffnung (21) fuhrt, und dass das erste Überströmfenster (15) gegenüberliegend zu der Auslassöffnung (21) am Zylinder (2) angeordnet ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Mündungsöffnung (25) ein Ventil angeordnet ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) einen Zuführkanal (10) zur Zufuhr von weitgehend kraftstofffreier Luft besitzt, der mit einer Eintrittsöffnung (12) an der Zylinderbohrung (31) mündet und der in mindestens einer Stellung des Kolbens (5) über eine Kolbentasche (20) mit mindestens einem zweiten Überströmfenster (17, 19) eines zweiten Überströmkanals (16, 18) verbunden ist.
Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (22, 22') in einer ersten Schaltstellung (27) den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung (26) freigibt und in einer zweiten Schaltstellung (28) den Strömungsquerschnitt der Verbindungsöffnung (26) mindestens teilweise verschließt, und dass das Schaltelement (22, 22') in Abhängigkeit der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) und/oder in Abhängigkeit der Stellung eines Drosselelements (11) des Verbrennungsmotors (1) zwischen der ersten Schaltstellung (27) und der zweiten Schaltstellung (28) verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (22, 22') bei Überschreiten einer ersten Drehzahl (n₁), die oberhalb einer Leerlaufdrehzahl (n_L) liegt, in die erste Schaltstellung (27) verstellt wird, und dass das Schaltelement (22, 22') bei Unterschreiten der ersten Drehzahl (n₁) in die zweite Schaltstellung (28) verstellt wird.