DE1526462C3 - Zweltakt-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Gemischverdichtung durch eine Kurbelgehäuse-Pumpe, bei der das Gemisch aus dem Pumpenraum durch mindestens einen Überströmkanal, der durch eine Trennebene in einen zylinderblockseitigen und einen kurbelgehäuseseitigen Abschnitt unterteilt ist, in den Brennraum überströmt und das Gemisch durch innerhalb der Kurbelwelle ausgebildete Hohlräume zur Kühlung und Schmierung der Kurbelwellenlager geführt ist.

Eine bekannte Zweiiakt-Brennkraftmaschme (US-PS 2 959 164) arbeitet mit einer zwangläufig geführten Gemischströmung. Diese gehl vom Zentralbereich des Pumpenraumes aus, während sich der Kolben seinem unteren Totpunkt nähert, wird an den aus Wälzkörpern gebildeten Kurbelwellenlagerungen vorbeigeführt und gelangt dann in die zum Brennraum führenden Überströmkanäle. Die Zwangsführung des Gemisches wird dadurch erzielt, daß die oberen Abschnitte der Überströmkanäle Bestandteile des Zylinderblocks bilden und mit den sie umgebenden Wandteilen an der Trennebene zwischen dem Zylinderblock und dem Kurbelgehäuse auf dem gesamten Umfang dicht auf entsprechenden Wandteilen der unteren Abschnitte der Überströmkanäle aufsitzen.

Wälzlager, insbesondere Kugellager, zur Kurbelwel-

lenlagerung bilden eine sehr aufwendige Bauweise. Es ist hierbei unbedingt erforderlich, die Kurbelwelle und die Kurbelwellenzapfen aus einem hochlegierten Stahl herzustellen und die Sitze der Kugellager einer Feinst-

bearbeitung zu unterziehen. Diese Bearbeitung kann jedoch erst nach einer umfangreichen Wärmebehandlung der gesamten Kurbelwelle erfolgen. Des weiteren ist es bei Kurbelwellen aus hochlegiertem Stahl üblich, diese aus mehreren Einzelteilen herzustellen, welche dann zusammengesetzt werden müssen.

Es ist folglich sowohl bei der Herstellung der Kurbelwelle als auch der Kurbelwellenlagerungen ein erheblicher Aufwand in bezug auf die Fertigungszeit, auf die einzusetzenden Bearbeitungsmaschinen und somit io' letztlich auf die Herstellungskosten notwendig.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Zweitakt-Brennkraftmaschine besteht in den bis auf die von den Wälzlagerungen gebildeten Eintrittsöffnungen gegenüber dem Pumpenraum vollständig abgedichteten langen Überströmkanälen. Sie sind über ihre gesamte Länge von jeglicher Verbindung mit dem Innern des Kurbelwellengehäuses und der Zylinderöffnung unterhalb des Kolbens isoliert. Durch diese vollständige Abdichtung der Uberslrömkanäle von dem Pumpenraum werden die Herstellungskosten des Zylindergehäuses wesentlich heraufgesetzt, da es notwendig ist, beim Gießen die Überströmkanäle zu kernen, so daß die Verwendung der relativ problemlosen Druck- oder Spritzgußverfahren nicht in Frage kommt.

Eine zum Stand der Technik zählende Bauart der eingangs vorausgesetzten Gattung einer Zweitakt-Brennkraftmaschine (DT-PS 826 664) weist eine Kurbelwelle auf, deren Lagerzapfen auf der einen Seite der Kurbelwellenarme in einem Gleitlager und auf der anderen Seite in einem Wälzlager laufen. Die Kurbelwelle besitzt ferner einen langen, mehrfach gekrümmten Innenkanal, der am Außenumfang des in dem Gleitlager laufenden Zapfens beginnt, dann quer durch den ersten Kurbelwellenarm und den Kurbelzapfen verläuft und am Außenumfang des zweiten Kurbelwellenarmcs benachbart zu der Pleuelstange mündet. Bei dieser Brennkraftmaschine wird der Einlaßschlitz durch eine schieberartige Vorrichtung gesteuert, welche von einem Teil des Kurbelwellengleitlagers und einer die Lagerschale im Kurbelgehäuse durchsetzenden Bohrung gebildet ist. Wenn der Einlaßschlitz sich in Übereinstimmung mit der zu dem langen Innenkanal führenden Öffnung befindet, wird das Treibstoff-Gemisch über einen am Kurbelgehäuse angeflanschten Vergaser in den Pumpenraum gesaugt.

Ein wesentlicher Nachteil dieser schieberartigen Einlaßsteuerung liegt darin, daß die Öffnungen innerhalb der Lagerschale und die angrenzende Öffnung der Kurbelwelle, welche während des Ansaugvorganges in Deckung zu stehen haben, einen verhältnismäßig großen Querschnitt aufweisen müssen, wenn die Zeitdauer für den Ansaugvorgang, in welcher sich eine hinreichende Füllung des Pumpenraumes zu vollziehen hat, groß genug sein soll. Durch eine entsprechend groß ausgebildete und zum Innenkanal führende Mündungsöffnung ist zwar ein gewisser Schmiereffekt im Bereich der Gleitlagerung denkbar, jedoch wird gleichzeitig der Nachteil eingehandelt, daß die Lagerschale und die Kurbelwelle an dieser Stelle hinsichtlich ihrer Festigkeit erheblich geschwächt werden.

Bei dieser bekannten Einrichtung liegt keine gezielte Gemischführung an den Kurbelwellenlagerungen vor. Das von dem Pumpenraum zum Zylinder mehr oder weniger in den unteren Teil der Überströmkanäle direkt hineinfließende Gemisch hat zwar einen gewissen Einfluß auf die Gleitlagerung, so daß ein Bcnzin/Öl-Verhältnis von 25 : 1 verwendet werden könnte. Jedoch gelangt auf diese Weise nur eine Kurbelwellenlagerung unter den schmierenden Einfluß des Gemisches. Für die andere KurbelwellenLgerung ist demzufolge unbedingt die Anordnung eines Wälzlagers erforderlich. Wälzlager führen aber zu einer aufwendigen Bauweise, was daher äußerst kostspielig ist. Außerdem ist es notwendig, daß zumindest dieser Bereich der Kurbelwelle dann aus einem hochlegiertcn Stahl bestehen muß, der nach einer umfangreichen Wärmebehandlung einer 'Feinstbearbeitung zu unterziehen ist. Somit sind auch bei dieser bekannten Bauart einer Zweitakt-Brennkraftmaschine die gleichen Nachteile vorhanden wie sie bei der vorstehend bereits beschriebenen Bauart bestehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Gemischverdichtung durch eine Kurbelgehäuse-Pumpe zu schaffen, bei der eine ausreichende Kühlung und gute Schmierung der Kurbelwellenlager durch das Treibstoff-Gemisch gewährleistet ist und wobei die Herstellung der Brennkraftmaschine durch Verzicht und dem Überströmkanal im Sinne einer völligen Ausschaltung einer Querverbindung vereinfacht werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich dadurch, daß das Gemisch durch Hohlräume in der Kurbelwelle und durch Öffnungen in den Lagerzapfen in den kurbelgehäuseseitigen Abschnitt des Überströmkanals übertritt, der zum Pumpenraum während des Überströmens mittels zwischen einem kurbelgehäusefesten und einem bewegten Teil gebildeter Spaltdichtungen abgedichtet ist.

Die Erfindung schlägt also Mittel vor, mit denen ein zwangsweiser Gemischfluß herbeigeführt wird, welcher eine gute Kühlung und Schmierung der Kurbelwellenlager gewährleistet. Es werden zwischen einem gehäusefesten Teil der Brennkraftmaschine und zumindest einem Kolbenabschnitt und/oder einem Abschnitt der Kurbelwelle gebildete Spaltdichtungen geschaffen, weiche während der Vorverdichtung des Gemisches im Pumpenraum diesen ausreichend gegenüber dem Überströmkanal abdichten. Es können auch mehrere Überströmkanäle vorhanden sein. Die Erfindung hat erkannt, daß eine vollständige Abdichtung des Pumpenraumes zum Überströmkanal nicht notwendig ist. Sie begnügt sich mittels einer von Spaltdichtungen gebildeter Abdichtung, welche einen hinreichenden Zwangsfluß des Gemisches zur Kühlung und Schmierung der Kurbelwellenlagerungen gewährleistet.

Dieser vorteilhafte zwangsläufige Gemischfluß ist mit einfachen kostengünstigen Mitteln in einer wenig aufwendigen Bauweise zu erzielen. Das Treibstoff-Gemisch wird gezielt an den Kurbelwellenlagerungen vorbeigeführt. Das hat zur Folge, daß das Benzin/Öl-Verhältnis des Gemisches wesentlich vergrößert werden kann. Dieses Verhältnis kann in eine Größenordnung hineinreichen, die etwa 25 : i bis 32 : 1 beträgt. Durch den somit relativ geringen Ölanteil im Gemisch besitzt die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine eine hohe spezifische Leistung. Ein Verrußen der Auspuffschlitze, des Auspuffs sowie der Zündkerze wird erheblich verlangsamt. Die Wartung einer Brennkraftmaschine dieser Ausgestaltung, die z. B. häufig als Antrieb von Rasenmähern verwendet wird, braucht deshalb nur in größeren Zeitabständen zu erfolgen. Außerdem fallen weniger lästige qualmende Auspuffgase an.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine besteht darin, daß durch das vorteilhafte Gemischverhältnis keine aufwendigen

Wälzlager, insbesondere Kugellager, zur Lagerung der Kurbelwellenzapfen verwendet werden müssen. Es können einfache, billige und raumsparende Gleitlager zur Anwendung gelangen.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsfonn der Erfindung ist die Spaltdichtung von einem zum Pumpenraum weisenden Ringkragen des Kolbens und einem während der Überführung des Gemisches von dem Pumpenraum zum Überströmkanal von dem Ringkragen überlappten zentralen Zapfen des Kurbclgehäuses gebildet.

Im Rahmen dieser Ausführungsform der Erfindung kann eine zweckmäßige Weiterbildung darin bestehen, daß der kurbelgehäuseseitigc Abschnitt des Übcrströmkanals auf seiner gesamten Länge zum Pumpenraum hin offen ist und während des Überströmens des Gemisches durch zwischen dem Ringkragen und dem zentralen Zapfen des Kurbelgehäuses einerseits sowie zwischen der Kurbelgehäusewandung und Teilen der Kurbelwelle andererseits gebildete Spaltdichtungen zum Pumpenraum abgedichtet ist.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der vorerwähnten Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß der kurbelgehäuseseitige Abschnitt einerseits durch eine zwischen einer Fläche eines senkrecht zu der Kurbelwellenachse angeordneten Kurbelwellenarmes und der Kurbelgehäusewandung gebildeten Spaltdichtung und andererseits durch eine zwischen einer umfangsseitigen Fläche des Kurbelwcllenarmes und einem Flansch des zentralen Zapfens gebildeten Spaltdichtung zum Pumpenraum hin abgedichtet ist.

Auch besteht eine zweckmäßige Ausgestaltung dieser ersten Ausführungsform darin, daß der kurbelgehäuseseitige Abschnitt durch zwischen einer umfangsseitigen Fläche eine Kurbelwellcnarmes und der Kurbelgehäuscwandung bzw. dem Flansch des zentralen Zapfens gebildete Spaltdichtung zum Pumpenraum hin abgedichtet ist.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens wird eine andere vorteilhafte Ausführungsform darin gesehen, daß der kurbelgehäuseseitige Abschnitt des Überströmkanals über seine gesamte Länge zum Pumpenraum hin offen ist und während des Überströmens des Gemisches durch zwischen der Kurbelgehäusewandung und einem Flansch am oberen Ende des Kurbelgehäuses einerseits und einem Kurbclwellcnarm andererseits gebildete Spaltdichtungen zum Pumpenraum hin abgedichtet ist. Hierbei kennzeichnet sich ein vorteilhaftes Merkmal dadurch, daß der zylindcrblockscitige Abschnitt des Überströmkanals von einem im so Zylinderblock ausgeformten rinnenartigen Kanal und einer Zylinderlaufbuchse gebildet ist.

Abgesehen von dem weiterbildenden Merkmal der gesondert eingebrachten Zylinderlaufbüchse bei der vorstehend gekennzeichneten Ausführungsfonn ist der zylinderblockseitige Abschnitt des Überströmkanal?, — selbstverständlich können auch mehrere Überströmkanäle vorgesehen werden — grundsätzlich von einem rinnenartigen Kanal gebildet, der im Zylinderblock ausgeformt ist. Diese an sich bekannte Maßnahme gcstattct jedoch in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Gcinischführung und den Spaltdichtungen eine besonders einfache Anwendung des Druck- oder Spritzgußverfahrens. Es können relativ einfach ausgestaltete Druck- oder Spritzgußformen zur Anwendung gelan- (15 gen, so daß dieses Druck- oder Spritzgußverfahren, mit dem sich besonders maßhaltige und formgenaiie RoIv linue herstellen hissen, in sohl" wirtschaftlicher Weise durchgeführt werden kann. Besonders vorteilhaft sind diese Verfahren bei der Verwendung von Leichtmetalllegierungen, aus denen Brennkraftmaschinen gemäß der Erfindung hergestellt werden. Die maßhaltige formgenaue Ausbildung der Rohlinge verringert die spanabhebende Bearbeitung, so daß insgesamt eine erhebliche Verrringcrung der Kosten bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Brennkraftmaschine erzielt wird.

Wesentlich ist es im Rahmen der Erfindung, daß die Verwendung des Druck- oder Spritzgußverfahrens im Hinblick auf die besondere Ausgestaltung des Kanalabschnittcs im Zylinderblock nicht für sich isoliert dasteht, sondern daß die vorteilhafte Anwendung des Druckoder Spritzgußverfahrens letztlich dadurch ermöglicht wird, daß die erfindungsgemäßen Mittel vorgesehen werden, gemäß welchen eine gezielte Führung des Gemisches entlang der Kurbelwellcnlagerungen erreicht wird.

Für die Lage der übcrslrömkanalscitigcn Öffnungen der Durchflußpassagen in der Kurbelwelle gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung besteht jedoch darin, daß bei maximaler Leistung und Höchstgeschwindigkeit die Öffnung im Bereich der geringsten radialen Belastung der Lagerzapfenfläche angeordnet ist. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, daß die Öffnung an einer Stelle des Lagerzapfens angeordnet ist, in der ihre Mittelachse — in Richtung der Kurbelwcllenachse gesehen — in einem Winkel zwischen 60" und 150°, vorzugsweise 60° und 120°. zu der Mittellinie des Kurbclzapfcns liegt, und zwar in entgegengesetzter Richtung zur normalen Umlaufrichtung der Kurbelwelle betrachtet.

Auch bildet es eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, daß der Gesamtquerschnitt der Spaltdichtungen — senkrecht zur Durchströmrichtung des Gemisches gesehen — nicht mehr als 25% des senkrecht zur Durchströmrichtung des Gemisches betrachteten Querschnittes des zylinderkopfseitigen Abschnittes des Überströmkanals im Bereich seiner Mündung in den Zylinder beträgt. Durch diese Maßnahme ist die sichere Zwangsführung des Gemisches zu den Kurbelwellenlagerungen gewährleistet und damit deren Kühlung und Schmierung in dem erforderlichen Umfang garantiert.

Die Erfindung ist an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch eine Zweitakt-Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 einen vertikalen Querschnitt gemäß der Linie 11-11 der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsfonn,

F i g. 3A einen vertikalen Querschnitt durch eine Hälfte einer Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform entsprechend der Darstellung der F i g. 2,

Fig. 3B im vertikalen Querschnitt eine Hälfte einer Brennkraftmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung entsprechend der Darstellung der F i g. 2,

Fig.4 einen vertikalen Querschnitt durch eine Brennkraftmaschine gemäß einer vierten Ausführungsfonn der Erfindung entsprechend der Darstellung der F i g. 2 und

F i g. 5 ein Schaubild, welches im Schema die Ausbildung der Kurbelwelle im Bereich der Kurbclwellcn/.ap-

fen verdeutlicht.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Zweitakt-Brennkraftmaschine weist einen einstückig ausgebildeten Zylinderblock 10 auf. An seinem unteren Ende besitzt der Zylinderblock TO einen Ansatz 11, der von einer Ausnehmung 12 eines geteilten Kurbelgehäuses 13 umfaßt wird. Die Teile des Kurbelgehäuses 13 werden in bekannter Weise mittels Bolzen 14, z. B. Schraubbolzen, zusammengehalten.

In einem Zylinder 15 des Blocks 10 ist ein Kolben 16 gleitend geführt, der mittels einer Pleuelstange 17 mit einer allgemein mit 18 bezeichneten Kurbelwelle verbunden ist. Wie insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich ist. weist die Kurbelwelle 18 zwei Lagerzapfen 19 auf. die in Gleitlagern 20 des Kurbelgehäuses 13 laufen. Die Kurbelwelle ist vorzugsweise in einem Stück gegossen und mit einem Kurbelzapfen 21 versehen, der von dem Pleuellager 22 aufgenommen wird. Das gegenüberliegende Ende der Pleuelstange 17 besitzt ein Kolbenbolzenlager 23 für einen in dem Kolben 16 angeordneten ao Kolbenbolzen 24.

Der Zylinderblock 10 ist mit einem Einlaßstutzen 25 und einem Auslaßstutzen 26 versehen. An dem Auslaßstutzen 26 kann ein Auspuffrohr 27 befestigt sein. Kopfseilig des Zylinderblocks 10 ist eine Zündkerze 28 »5 eingeschraubt.

Die Zweitakt-Brennkraftmaschine arbeitet mit einer Gemischverdichtung mittels Kurbelgehäuse-Pumpe. Das bedeutet, daß ein Brennstoff/Luft-Ölgemisch durch den Einlaßstutzen 25 einströmt und von hier aus zunächst in einen Pumpenraum 29 im Innern des Kurbelgehäuses 13 gelangt. In dem Pumpenraum 29 wird das Gemisch vorverdichtet, wenn sich der Kolben 16 beim Abwärtshub seinem unteren Totpunkt nähert. Von dem Pumpenraum 29 aus gelangt das Gemisch dann in den Zylinder 15 oberhalb des Kolbens 16, wo es endverdichtet und durch die Zündkerze 28 entzündet wird.

Der Weg des Gemisches aus dem Pumpenraum 29 in den Zylinder 15 ist wie folgt:

In der Wandung des Zylindcrblocks 10 sind aus rinnenartigen Kanälen 30 gebildete Abschnitte von zwei Paar Überströmkanälen ausgeformt. Diese zylinderblockseitigen Abschnitte 30 sind auf ihrer gesamten Länge zum Zylinder 15 hin offen. Am unteren Ende 31 steht jeder Abschnitte 30 mit dem oberen Ende 32 eines in der Wandung des Kurbelgehäuses 13 ausgeformten Abschnittes 33 in Verbindung. Jeder Überströmkanal setzt sich folglich aus einem zylindcrblockseitigen Abschnitt 30 und einem kurbelgchäuseseiligen Abschnitt 33 zusammen. Die Abschnitte 33 sind von dem Pumpenraum 29 durch eine Wand 34 getrennt, deren oberes Ende als zentraler zylindrischer Zapfen 35 ausgebildet ist. Der Durchmesser dieses Zapfens 35 ist so bemessen, daß er mit einem Spiel von etwa 0,02 Zoll (etwa 0.5 mm) in den zum Pumpenraum 29 hin offenen umfangsseitig von einem Ringkragen 36 begrenzten Endabschnit des Kolbens 16 eingreift. Zwischen dem zentralen Zapfen 35 und dem Ringkragen 36 wird mithin ein Spalt 37 gebildet, der als Spaltdichtung eine Abdichtung des Abschnittes 33 des Überströmkanals zum Pumpenraum 29 bewirkt.

Die Kurbelwelle 18 besitzt zwei beidseits der Pleuelstange 17 angeordnete, senkrecht zur Kurbelwelle verlaufende Kurbelarme 38. Für das in dem Pumpenraum 29 befindliche Gemisch ist in nachstend noch näher beschriebener Weise in den Kurbelwellenarmcn 38, dem Kurbelzapfen 21 und in den Lagerzapfen 19 ein Ströniungswcg vorgesehen. Hierzu ist eine Kanaipassage

41 mit einer Öffnung 40 in jedem der Kurbelwellenarme 38 und eine Öffnung 39 in jedem der Lagerzapfen 19 ausgeformt. Ferner kann hierzu noch ein Schmierkanal 42 gehören, der die beiderseits der Pleuelstange 17 liegenden Kanalpassage 41 miteinander verbindet. Dieser Schmierkanal 42 ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Der Schmierkanal 42 durchsetzt den Kurbelzapfen 21 in axialer Richtung. Mit dem Schmierkanal

42 ist eine Öffnung 43 verbunden, deren äußeres Ende durch das Pleuellager 22 verschlossen ist. Zwischen dem Pleuellager 22 und dem Kurbelzapfen 21 ist ein Schlitz 22a vorgesehen.

In vorbestimmten Zeitabständen gelangen die Öffnungen 39 in den Lagerzapfen 19 in Übereinstimmung mit Öffnungen 44 in den Lagern 20. Auf diese Weise gelangt das Gemisch aus dem Pumpenraum 29 durch die Öffnungen 40, die Kanalpassagen 41 und die Öffnungen 33 in den kurbelgehäuseseitigen Abschnitt 33 der Überströmkanäle und über die zylinderkopfseitigen Abschnitte 30 dann in den Zylinder 15. Hierbei erzeugen die Spalte 37 eine ausreichende Dichtung zwischen dem Pumpenraum 29 und den Überströmkanälen 30, 33, welche sicherstellt, daß einerseits ausreichend Gemisch durch die Kurbelwelle 18 fließt, um die Kurbelwellenlagerungen zu schmieren, ohne daß andererseits jedoch eine vollständige Abdichtung zwischen dem Pumpenraum und den Überströmkanälen vorhanden ist.

Die Arbeitsweise der Zweitakt-Brennkraftmaschine ist die in der Praxis übliche. Wenn sich der Kolben 16 nach dem Zünden des Gemisches nach unten bewegt, gibt er zunächst den Kanal 45 zum Auspuffstutzen 26 frei, so daß die verbrannten Gase auspuffen können und der Druck im Zylinder 15 herabgesetzt wird. Bei weiterer Abwärtsbewegung des Kolbens 16 werden die oberen Kanten 46 der Abschnitte 30 freigegeben, so daß nunmehr das Gemisch aus dem Pumpenraum 29 in der vorstehend beschriebenen Weise in den Zylinder 15 strömen kann.

Beim Aufwärtshub des Kolbens 16 werden dann die einzelnen kanalartigen Abschnitte nacheinander wieder geschlossen und das vorverdichtete Gemisch wird in dem Zylinder 15 weiter verdichtet, um dann anschließend durch die Zündkerze 28 gezündet zu werden.

Durch den Aufwärtshub des Kolbens 16 wird in dem Pumpenraum 29 ein Unterdruck erzeugt. Wenn nun der Kolben 16 nach oben über den Kanal 47 des Einlaßstutzens 25 hinausfährt und in die Nähe seiner oberen Totpunktlage gelangt, kann auf diese Weise erneut das Brennstoff/Luft-Ölgemisch in den Pumpenraum 29 einströmen. Beim Abwärtshub des Kolbens 16 wird das in den Pumpenraum 29 hineingeströmte Gemisch vorverdichtet, wobei diese Verdichtung so lange andauert, bis die Kanten 46 der Abschnitte 30 freigegeben werden und das in dem Pumpenraum vorverdichtete Gemisch, wie vorstehend beschrieben, in den Zylinder 15 strömen kann.

Durch die Ausbildung des erfindungsgemäßen Strömungsflusses für das Gemisch aus dem Pumpenraum 29 zu den Überströmkanälen werden in günstiger Weise die Zapfenlager 20 auf Grund des in dem Gemisch enthaltenen Schmieröles geschmiert und auch ausreichend gekühlt. Ferner wird das Pleucllager 22 über den Schmierkanal 42 und die Öffnung 43 geschmiert und gekühlt, jedoch ist festzustellen, daß der Schmicrkanal 42 keinen Abschnitt des Strömungsflusses für das Gemisch vom Pumpenraum 29 zu den Überströmkanälen bildet. Die Schmierung erfolgt in der Weise, daß eine

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gewisse Menge des im Gemisch enthaltenen Öls in den Durchflußpassagen 41 sowie in dem Schmierkanal 42 zurückbleibt urd während der Drehung der Kurbelwelle aus diesen Passagen herausgeschleudert und den Lagern 20 und 22 zugeführt wird. Außerdem werden die Lager von den durch die Passagen strömenden Gemisch in ausreichender Weise gekühlt. Zur Unterstützung der Schmierung des Pleuellagers 22 dient dabei der Schlitz 22 im Pleuellager.

Die Ausführungsformen der F i g. 3A und 3B entsprechen der Ausführungsform der F i g. 1 und 2 in mehreren Merkmalen, so daß dür diese Merkmale auch dieselben Bezugszeichen verwendet werden.

Im Unterschied zu der Ausführungsform der F i g. 1 und 2 fehlt jedoch bei diesen Ausführungsformen die Wand 34, welche den Pumpenraum 29 von den Überströmkanälen trennt. Dies bedeutet, daß der kurbelgehäuseseitige Abschnitt 48 der Überströmkanäle 30, 48 auf seiner gesamten Länge zum Pumpenraum 29 hin offen ist. Der zentrale Zapfen 35 weist an seinem unteren Ende einen Flansch 50 auf. Es ist zu erkennen, daß die kurbelgehäuseseitigen Abschnitte 48 während des Überströmens des Gemisches durch die Kurbelwellenarme 38 vom Pumpenraum 29 getrennt sind. Zwischen dem Flansch 50 und der umfangsseitigen Oberfläche jedes Kurbelwellenarmes 38 ist ein Spalt 51 vorgesehen und zwischen der dem Abschnitt 48 zugewendeten Stirnseite 54 jedes Kurbelwellenarmes 38 und der pumpenraumseitigen Begrenzung des Abschnittes 48 ist ein Spalt 53 angeordnet. Ferner besteht der Spalt 37 zwischen dem Ringkragen 36 des Kolbens 16 und dem zentralen Zapfen 35. Diese Spalte 51, 53 und 37 wirken bei der Ausführungsform der F i g. 3A als Spaltdichtungen zwischen dem Pumpenraum 29 und dem kurbelgehäuseseitigen Abschnitt 48 der Überströmkanäle.

Bei der Ausführungsform der F i g. 3B ist die Bemessung des Spaltes 53 zwischen der Stirnseite 54a und dem Abschnitt 48 gegenüber der Größe des Spaltes 53 in der Fig. 3A größer gehalten. Zur unterstützenden Abdichtung ist bei dieser Ausführungsform deshalb neben einer Spaltdichtung 51 zwischen der umfangsseitigen Oberfläche 52 des Kurbelwellenarmes 38 und dem Flansch 50 noch eine Spaltdichtung 51a zwischen der umfangsseitigen Oberfläche 52 und der Wandung 49 des Kurbelgehäuses vorhanden. Beispielsweise können die Abmessungen der Spaltdichtungen 37, 51 und 51a der F i g. 3A und 3B etwa 0,02 Zoll (etwa 0,5 mm) und der Spaltdichtung 53 etwa 0,03 Zoll (etwa 0,76 mm) betragen.

Das Überströmen des Gemisches aus dem Pumpenraum 29 in die Überströmkanäle 30, 48 erfolgt in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform der F i g. 1 und 2. Die Größenverhältnisse der Durchlaßpassagen zwischen dem Pumpenraum 29 und den Überströmkanälen 30, 48 und den Spaltdichtungen 51 und 53 bzw. 51 und 51a sind hinsichtlich der Querschnittsgestaltung so bemessen, daß das Gemisch beim Überströmen aus dem Pumpenraum über die Durchflußpassagen in der Kurbelwelle die Zapfenlager und das Pleuellager ausreichend schmiert und kühlt.

Bei der Ausführungsform der F i g. 4 ist in den Zylinder des Zylinderblocks 10 eine Zylinderlaufbüchse 15a eingesetzt, in der der Kolben 16 hin- und hergleitet. An Stelle des zentralen Zapfens 35 der F i g. 1 bis 3B ist am unteren Ende der Zylinderlaufbüchse 15a ein zum Kurbelgehäuse gehörender Flansch 56 vorgesehen. Dieser übernimmt die Funktionen, die dem Flansch 50 der F i g. 3A und 3B innewohnen.

Das in dem Pumpenraum 29 befindliche Gemisch strömt durch die Durchflußpassagen in der Kurbelwelle, die Abschnitte 48 und 57 der Überströmkanäle in den Zylinder 15. Während des Überströmens ist der Pumpenraum 29 gegenüber den Abschnitten 48 durch die Kurbelwellenarme 38 getrennt. Die Abdichtung zwischen dem Pumpenraum 29 und den kurbelgehäuseseitigen Abschnitten 48 wird durch Spaltdichtungen 53 und 58 unterstützt. Die Spaltdichtung 53 befindet sich

ίο entsprechend der Ausführungsform der F i g. 3A zwischen der Stirnseite 54 der Kurbelwellenarmc und der offenen Seite der Abschnitte 48. Die Spaltdichtung 58 befindet sich hingegen zwischen dem Flansch 56 und der umfangsseitigen Oberfläche 52 der Kurbclwellenar-

X5 ine 38. Die Größe der Spaltdichtung 53 kann hierbei etwa 0.03 Zoll (etwa 0,76 mm) betragen, während die Größe der Spaltdichtung 58 etwa 0,02 Zoll (etwa 0,5 mm) bemessen sein kann. Auch hierbei stellen die Spalte eine ausreichende Dichtung zwischen dem Pumpenraum und den Überströmkanälen her, so daß sichergestellt ist, daß zwar ausreichend Gemisch durch die Kurbelwelle fließt, um die Kurbelwellenlagerungen zu schmieren, ohne daß jedoch eine vollständige Dichtung zwischen dem Pumpenraum und den Überströmkanä- · len vorhanden ist.

Der Gesamtströmungsquerschnitt der Spaltdichtungen beträgt bei jeder Ausführungsform vorzugsweise nicht mehr als 25% des Strömungsquerschnittes der Überströmkanäle im Bereich ihrer Mündungen in den Zylinder 15, z. B. im Bereich 46 der Ausführungsform der F i g. 2.

Obwohl bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Hilfe des sogenannten Druckoder Spritzgußverfahrens die Genauigkeit nicht die einer Maschinenbearbeitung entspricht, bildet jedoch gerade die Möglichkeit der Verwendung von Druckoder Spritzgußverfahren, bei dem die Gießformen immer wieder verwendet werden können, einen wesentlichen Vorteil der Erfindung, weil dies für die Ziele der Erfindung ausreichend ist. Diese Gießverfahren ergeben besonders maßhaltige und formgenaue Rohlinge und sind deshalb zur Verbilligung der Herstellung besonders geeignet.

Das Schaubild der F i g. 5 zeigt die geeignetste An-Ordnung der Öffnungen 39 in den Lagerzapfen 19 der Kurbelwelle einer Einzylinder-Brennkraftmaschine.

Die Kurve 59 bezeichnet hierbei ein von der Basislinie 59a ausgehendes Polardiagramm an den Lagerflächen der Lagerzapfen, welche sich aus der Trägheitsbelastung und der Gemischbeiastung zusammensetzt. Die Kurve 59 bezieht sich auf den Betriebszustand der Höchstgeschwindigkeit und der Höchstleistung der Brennkraftmaschine. Das Diagramm zeigt, daß die Öffnung 39 in vorteilhafter Weise in dem Teil der Kurve liegt, in dem die Belastung am geringsten ist. Die Mittellinie 60 der Öffnung 39 befindet sich folglich in einem durch die Linien 61 und 62 begrenzten Bereich, die einen Winkelabstand von 60° bzw. 120° zur Mittellinie 63 des Kurbelzapfens aufweisen, und zwar in Richtung des Pfeiles A gesehen, d. h. entgegen der mit dem Pfeil B bezeichneten normalen Drehrichtung der Kurbelwelle. Die in dem Schaubild erläuterte Anordnung der Öffnung 39 für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine kann selbstverständlich in entsprechender Abwandlung auch für Mehrzylindermotoren verwendet werden.

Neben den dargestellten Ausführungsformen sind noch weitere, im Rahmen des Erfindungsgedankens liegende Ausführungsformen denkbar. So braucht z. B.

der zentrale Zapfen 35 der Ausführungsformen der F i g. I bis 3B nicht exakt zylindrisch ausgebildet zu sein. Er könnte dann durch zwei Teilzapfen ersetzt werden, die von dem entsprechend ausgebildeten Kragen 36 des Kolbens 16 übergriffen werden. Die Teilzapfen liegen dann den kurbelgehäuseseitigen Abschnitten 33 der Überströmkanäle gegenüber, wobei zwischen ihnen und dem Kragen die erforderliche Spaltdichtung gebildet ist. Auch könnten außerhalb des Kragens 36 liegende Teilzapfen Verwendung finden, wobei der Kragen 36 die Teile dieser Zapfen unter Bildung einer Spaltdichtung überlappen könnte. Ferner wäre ein getrennter Zylinderkopf möglich. Zur Steuerung der Ansaug- und Auspufftakte können die bekannten Mittel, wie beispielsweise Zungenventile, Drehschieber oder

Tellerventil, verwendet werden.

Des weiteren is' der Erfindungsgedanke auf Einzylinder-Brennkraftmaschinen mit fliegender Kurbelwelle anwendbar. In diesem Falle wäre dann nur ein einziger Durchlaß in der Kurbelwelle vorgesehen. Schließlich kann die Erfindung auf Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen angewendet werden, in denen dann zwei oder mehrere Einzylindermotore, welche gemeinsame Teile aufweisen, zusammengebaut werden.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß jeder kurbelgehäuseseitige Abschnitt entweder mit einem einzigen oder mit drei oder mehreren zylinderblockseitigen Abschnitten in Verbindung gebracht werden kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Gemischverdichtung durch eine Kurbelgehäuse-Pumpe, bei der das Gemisch aus dem Pumpenraum durch mindestens einen Überströmkanal, der durch eine Trennebene in einen zylinderblockseitigen und einen kurbelgehäuseseitigen Abschnitt unterteilt ist, in den Brennraum überströmt und das Gemisch durch innerhalb der Kurbelwelle ausgebildete Hohlräume zur Kühlung und Schmierung der Kurbelwellenlager geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch durch Hohlräume (z. B. 41) in der Kurbelwelle (18) und durch Öffnungen (39) in den Lagerzapfen (19) in den kurbelgehäuseseitigen Abschnitt (33,48) des Überströmkanais (30, 33 bzw. 30, 48 bzw. 57, 48) übertritt, der zum Pumpenraum (29) während des Uberströmens mittels zwischen einem kurbelgehäusefesten Teil (34, 35, 50, 56) und einem bewegten Teil (36, 38) gebildeter Spaltdichtungen (37,51,51a, 53,58) abgedichtet ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltdichtung (37) von einem zum Pumpenraum (29) weisenden Ringkragen (36) des Kolbens (16) und einem während der Überführung des Gemisches von dem Pumpenraum (29) zum Überströmkanal (30, 33) von dem Ringkragen (36) überlappten zentralen Zapfen (35) des Kurbelgehäuses (13) gebildet ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kurbelgehäuseseitige Abschnitt (48) des Überströmkanals (30, 48) auf seiner gesamten Länge zum Pumpenraum (29) hin offen ist und während des Uberströmens des Gemisches durch zwischen dem Ringkragen (36) und dem zentralen Zapfen (35) des Kurbelgehäuses (13) einerseits sowie zwischen der Kurbelgehäusewandung (49) und Teilen (38) der Kurbelwelle (18) andererseits gebildete Spaltdichtungen (37 bzw. 51, 53 oder 37 bzw. 51, 51a) zum Pumpenraum (29) abgedichtet ist.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kurbelgehäuseseitige Abschnitt (48) einerseits durch eine zwischen einer Fläche (54) eines senkrecht zu der Kurbelwellenachse (55) angeordneten Kurbelwellenarmes (38) und der Kurbelgehäusewandung (49) gebildeten Spaltdichtung (53) und andererseits durch eine zwischen einer umfangsseitigen Fläche (52) des Kurbelwellenarmes (38) und einem Flansch (50) des zentralen Zapfens (35) gebildeten Spaltdichtung (51) zum Pumpenraum (29) hin abgedichtet ist.

5. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kurbelgehäuseseitige Abschnitt (48) durch zwischen einer umfangsseitigen Fläche (52) eines Kurbelwellenarmes (38) und der Kurbelgehäusewandung (49) bzw. dem Flansch (50) des zentralen Zapfens (35) gebildete Spaltdichtungen (51 <-? bzw. 51) zum Pumpenraum (29) hin abgedichtet ist.

6. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kurbelgehäuseseitige Abschnitt (48) des Überströmkanals (57, 48) über seine gesamte Länge zum Pumpenraum (29) hin offen ist und während des Uberströmens des Gemisches durch zwischen der Kurbelgehäusewandung (49) und einem Flansch (56) am oberen Ende des Kurbelgehäuses (13) einerseits und einem Kurbelwellenarm (38) andererseits gebildete Spaltdichtungen (53 bzw. 58) zum Pumpenraum (29) hin abgedichtet ist.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderblockseitige Abschnitt (57) des Überströmkanals (57, 48) von einem im Zylinderblock (10) ausgeformten rinnenartigen Kanal und einer Zylinderlaufbüchse (15<·;) gebildet ist.

8. Maschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei maximaler Leistung und Höchstgeschwindigkeit die Öffnung (39) im Bereich der geringsten radialen Belastung der Lagerzapfenfläche angeordnet ist.

9. Maschine nach Anspruch 8 mit einem Zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (39) an einer Stelle des Lagerzapfens (19) angeordnet ist, in der ihre Mittelachse (60) — in Richtung der Kurbelwellenachse (55) gesehen — in einem Winkel zwischen 60 und 150° vorzugsweise 60 und 120°, zu der Mittellinie (63) des Kurbelzapfens (21) liegt, und zwar in entgegengesetzter Richtung (A) zur normalen Umlaufrichtung (B) der Kurbelwelle (18) betrachtet, {f

10. Maschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der Spaltdichtungen (37 bzw. 37, 51, 53 bzw. 37, 51, 51a bzw. 53. 58) — senkrecht zur Durchströmrichtung des Gemisches gesehen — nicht mehr als 25% des senkrecht zur Durchströmrichtung des Gemisches betrachteten Querschnittes des zylinderkopfseitigen Abschnittes (30 bzw. 57) des Überströmkanals (30, 33 bzw. 30, 48 bzw. 57. 48) im Bereich seiner Mündung (z. B. 46) in den Zylinder (15) beträgt.