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Luftgekühlte und umkehrgespülte Zweitakt-Brennkraftmaschine Es ist
bekannt, an luftgekühlten Zweitakt-Brennkraftmaschinen, welche eine Kurbelgehäusepumpe
aufweisen und mit Kraftstoffeinspritzung arbeiten, ein Kreiselgebläse anzuordnen,
welches sowohl die Spül-Luft als auch die Kühlluft fördert und dessen Förderwege
unter sich in ständig offener Verbindung stehen. In dem zum Kurbelgehäuse führenden
Förderweg ist ein Drehschieber, angeordnet, welcher auf der Kurbelwelle befestigt
ist und daher bei allen Drehzahlen in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel bei stets gleicher
Kurbelstellung den Förderweg vom Gebläse zum Kurbelgehäuse öffnet und schließt.
Da die öffnungszeiten des Drehschiebers notwendigerweise für die bei der Höchstdrehzahl
gegebenen Druckverhältnisse im Kurbelgehäuse ausgelegt sein müssen, weil andernfalls
bei hohen Drehzahlen eine Rückförderung vom Kurbelgehäuse zum Gebläse eintreten
würde, ergibt sich, daß bei niedrigen Drehzahlen der Drehschieber erst einige Zeit
später, öffnen kann, als an sich durch den Entladungsvorgang im Zylinder und den
hierdurch bedingten Druckabfall im Kurbelgehäuse möglich sein würde. Der Entladungsvorgang
und der mit ihm zusammenhängende Druckabbau im Kurbelgehäuse sind nämlich zeitlich
bedingt, so daß bei niedrigen Drehzahlen,der, Druck im Kurbelgehäuse bereits bei
einem kleineren Kurbelweg -bezogen auf die obere Kolbentotpunktlage - auf den Gebläsedruck
abgesunken ist als bei hohen Drehzahlen. Die durch den kurbelwinkelabhängigen Drehschieber
bedingte unzureichende Spülung bei kleinen Drehzahlen kann daher die bei luftgekühlten
Zweitakt-Brennkraftmaschinen bekannte Erscheinung des überhitzens bei Vollgasbetrieb
im Bereiche niedriger Drehzahlen nicht verhüten.
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Es ist ferner eine luftgekühlte Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusepumpe
und Kraftstoffeinspritzung sowie mit einem Kreiselgebläse bekannt, welches lediglich
Spülluft und nicht zugleich Kühlluft fördert. Im Förderweg vom Gebläse zum Kurbelgehäuse
ist dabei ein unter Wirkung des Gebläseüberdruckes öffnendes Rückschlagventil vorhanden.
In den Zeiten, in denen keine Spülung und Füllung des Zylinders erfolgen kann, weil
dessen Einlaßschlitze geschlossen sind, erfolgt eine Stauung der vom Gebläse geförderten
Luft. Da für die Gebläseluftstauung nur die verhältnismäßig kleinen Räume der Gebläsedruckseite,
des Kurbelgehäuses sowie des Zylinders an der Kolbenrückseite zur Verfügung stehen
und die Größe dieser Räume sich ständig ändert, arbeitet das Gebläse stoßweise,
so daß der Gebläsedruck und die Fördermenge unkontrollierbar schwanken und damit
auch das Rückschlagventil je nach dem Druckschwankungszustand des Gebläses unregelmäßig
früher oder später öffnet. Mithin ist auch bei dieser Brennkraftmaschine eine dem
Verlauf des Druckabfalls im Kurbelgehäuse bei der jeweils gegebenen Drehzahl angepaßte
wirksame Spülung nicht möglich. Aus diesem Grunde, und da ferner das Gebläse auch
keine Einwirkung auf die Außenkühlung der Brennkraftmaschine hat, ergibt sich gleichfalls
die bekannte Überhitzung bei Niedrigdrehzahl-Vollgasbetrieb.
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Es ist schließlich bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen nicht mehr neu,
durch besonders intensive Spülung des Zylinders eine gegenüber dem normalen Spülvorgang
vermehrte Innenkühlung zu bewirken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung luftgekühlter
Zweitakt-BrenrikraftmaSChinen bei Niedrigzahl-Vollgasbetrieb wirksam zu verbessern.
Für die Lösung dieser Aufgabe ist davon ausgegangen, daß der Entladungsvorgang zeitlich
bestimmt und bei N iedrigdrehzahl-Vollgasbetrieb, bezogen auf den Kurbelweg von
der, oberen Kolben-Totpunktstellung aus, früher beendet ist als bei hohen Drehzahlen.
Es wurde erkannt, daß sich hierdurch die Möglichkeit einer vermehrten Innenkühlung
des Zylinders bei Niedr.igdrehzahlbetrieb bietet. Zur Verwirklichung dieser Möglichkeit
werden bei luftgekühlten und umkehrgespülten Zweitakt - Brennkraftmaschinen mit
Kraftstoffeinspritzung und einem Kreiselgebläse, das über Förderwege für Kühl- und
Spülluft, die miteinander in ständig offener Verbindung stehen, zugleich die Kühlluft
und die Spülluft fördert und das die Spülluft über ein Steuerorgan in das Kurbelgehäuse
der mit einer Kurbelgehäusepumpe versehenen Brennkraftmaschine drückt, erfindungsgemäß
die für sich bekannten Merkmale vereinigt, daß das Kreiselgebläse mit gegenüber
der Kurbelwelle erhöhter Drehzahl angetrieben ist und daß das Steuerorgan ein unter
Wirkung des Gebläseüberdruckes öffnendes Rückschlagventil
ist.
Da das Gebläse für die Förderung der Spülluft sowie der Kühlluft ausgelegt ist,
steht eine verhältnismäßig große Fördermenge zur Vei;fügung. Durch die ständig offene
Verbindung der Förderwege zu den Außenkühlflächen des oder der Zylinder einesteils
und zum Kurbelgehäuse andernteils kann in den Schließzeiten der Zyl.indereinlaßschlitze
die gesamte Gebläseluft über den Kühlluftweg abströmen. Hierdurch sind- Stauungen
und, Druckschwankungen auf der Druckseite des Gebläses vermieden, und es entspricht
der Gebläsedruck der- Förderkurve des Gebläses. Damit ist die Voraussetzung gegeben,
daß das Rückschlagventil bei allen Drehzahlen unabhängig von einer bestimmten Kurbelstellung
stets dann öffnet, wenn beim Entladungsvorgang der Druck im Kurbelgehäuse auf .den
Punkt der Gebläseförderkurve abgesunken ist, bei dem der, erforderliche Öffnungsüberdruck
für das Rückschlagventil gegeben ist. Der beim Öffnen des Rückschlagventils unter
Verringerung des Kühlluftstromes einsetzende Zustrom von Gebläseluft zum Kurbelgehäuse
und zum Zylinder dauert hierdurch im Bereiche niedriger Drehzahlen länger an als
bei der Verwendung des kurbelwinkelabhängig öffnenden Drehschiebers, weil bei niedriger
Drehzahl längere Zeit vom Abbau des Kurbelgehäusedruckes auf den Gebläsedruck bis
zum nachfolgenden Schließen der Zylinderauslaßschlitze vergeht als bei hohen Drehzahlen,
so daß diese Zeit durch die Druckabhängigkeit des Rückschlagventils für die Spülung
voll ausgenutzt werden kann. Infolgedessen ergibt sich eine intensive Innenkühlung
des Zylinders durch die Spülluft. Es wird zwar die Außenkühlung des Zylinders durch
die Abzweigung der Spülluft aus dem Kühlluftstrom verringert. Die von der Außenkühlluft
abgezweigte und für die Spülung und Innenkühlung benutzte Spülluft hat aber wegen
des bei der Innenkühlung gegebenen höheren Temperaturgefälles eine wesentlich höhere
Kühlwirkung, so daß durch ihre Verlagerung von der Außen- zur Innenkühlung und durch
die lange Dauer der Innenkühlung eine vermehrte Zylinderkühlung im Bereich niedriger
Drehzahlen eintritt. Es ist hierdurch gelungen, für luftgekühlte Zweitakt-Brennkraftmaschinen
im Bereich niedriger Drehzahlen Kühlbedingungen zu schaffen, welche denjenien der
Wasserkühlung weitgehend angenähert sind,' und es kann demzufolge eine Überhitzung
bei Niedrigdrehzahl-Vollgasbetrieb weniger leicht eintreten. Der Zusammenhang zwischen
den bei verschiedenen Drehzahlen unterschiedlichen Kurbelstellungen im Zeitpunkt
des Gaswechsel-Totpunktes mit einem zugleich Spül- und Kühlluft fördernden und daher
stoßfrei arbeitenden Gebläse sowie die sich hierdurch ergebende Möglichkeit einer
erheblichen Kühlungsverbesserung bei niedrigen Drehzahlen sind bisher unerkannt
geblieben, woraus sich ableitet, daß die erfindungsgemäße Vereinigung der für sich
bekannten Merkmale nicht nahegelegen hat.
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Der Erfindungsgegenstand ist in den Abbildungen in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 einen Mittellängsschnitt durch eine umkehrgespülte
Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung und einem Kreiselgebläse,
welches zugleich für die Förderung der Kühlluft und der Spül-und Brennluft dient,
Abb. 2 eine Ansicht der Brennkraftmaschine gemäß Abb. 1, auf die Saugseite des Kreiselgebläses
gesehen. In dem Zylinder 1 der Brennkraftmaschine gleitet der Kolben 2, der durch
das Pleuel 3 mit der Kurbelwelle 4 getrieblich verbunden ist. Die Kurbelwelle 4
trägt drehfest das Zahnrad 5, das über zwischenliegende Zahnräder 6 und 7 den Läufer
8 des Kreiselgebläses antreibt. Dieses ist so bemessen, daß es die über eine an
die Gehäusespirale 9 des Kreisesgebläses angeschlossene Luftführung 10 den aus der
Zeichnung erkenntlichen Wärmeaustauschflächen der Brennkraftmaschine Kühlluft zufördert.
Ferner fördert das Kreiselgebläse über das Kurbelgehäuse Spül- und Ladeluft in den
Innenraum des Zylinders 1. Zu diesem Zweck zweigt von der Gehäusespirale des Kreiselgebläses
an Stellen 16 verhältnismäßig hohen Druckes ein Entnahmestutzen 11 ab (Abb. 2),
der eine Luftverbindung zwischen dem Kreiselgebläse und dem Kurbelgehäuse 13 herstellt.
Im Luftweg zwischen dem Kreiselgebläse und dem Kurbelgehäuse liegt als Steuermittel.
für den Luftdurchgang ein Rückschlagventil 12 (Abb. 2), das mit geringem gebläseseitigem
Überdruck zum Kurbelgehäuse hin öffnet und strömungsgünstig ausgebildet ist.
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Die Abbildungen veranschaulichen die Stellung des Kolbens 2 im Zeitpunkt
des Gaswechsel-Totpunktes. In dieser Stellung ist durch die gewählte Bemessung des
Auslaßkanals 14 und der Spül- und Brennluftkanäle 15 die Entladung des Innenraumes
des Zylinders auf Normaldruck erfolgt. Nunmehr bewirkt der im Gebläse herrschende
Überdruck ein Öffnen des Rückschlagventils 12, so daß ein Durchspülen von Kurbelgehäuse
und Zylinder vom Gebläse her erfolgt. Auf diese Weise wird eine intensive Kühlung
des Brennrauminneren durch den Luftdurchsatz vom Gebläse her erreicht.