DE19945948A1 - Einzylinder-Verbrennungsmotor - Google Patents
Einzylinder-VerbrennungsmotorInfo
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Abstract
Es ist ein Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug mit nur einem Zylinder (5) und einem Arbeitskolben (6) und mindestens einem Einlaßkanal (16) für Frischgas und Auslaßkanal (17) für Abgas vorgesehen, wobei der Einlaßkanal (16) in Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug mit
nur einem Zylinder und einem Arbeitskolben nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Bei dem hier zur Rede stehenden Verbrennungsmotor handelt es sich insbeson
dere um einen Einzylinder-Verbrennungsmotor, der zur Anordnung in oder an ei
nem Motorradrahmen vorgesehen ist und zum Antrieb des Motorrads dient. Ob
wohl es sich bei einem solchen Motorrad in der Regel um ein einspuriges Fahr
zeug handelt, kann der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor auch in einem
mehr als einspurigen Fahrzeug eingesetzt werden, wobei an dieser Stelle bei
spielsweise motorradähnliche Fahrzeuge mit drei, vier oder mehr Rädern zu nen
nen sind.
Verbrennungsmotoren ganz allgemein sind bereits in vielfacher Ausführung be
kannt geworden. Auch sind einzylindrige Verbrennungsmotoren mit nur einem Zy
linder oder Arbeitszylinder und einem Arbeitskolben bereits in vielfacher Ausfüh
rung bekannt geworden. Wenn solche bekannte einzylindrige Verbrennungsmoto
ren als Antrieb für ein Motorrad eingesetzt wurden, so wurde der Verbrennungs
motor am oder im Rahmen des Motorrads stets so angeordnet, daß der oder die
Auslaßkanäle für verbranntes Abgas des Motorrads regelmäßig in Hauptfahrrich
tung des Motorrads ausgerichtet waren, also in Richtung der Vorwärtsfahrtrichtung
des Motorrads. Die Anordnung des bekannten Verbrennungsmotors derart, daß
der oder die Auslaßkanäle in Vorwärtsfahrtrichtung des Motorrads zeigen, liegt
darin begründet, daß damit die thermisch höher belastete Auslaßseite und damit
verbundene Abgasleitungen gut im Kühlluftstrom bei der Fahrt des Motorrads lie
gen und daher entsprechend gekühlt werden können. Diese Anordnung führt aber
auch regelmäßig dazu, daß in der Abgasleitung eine Umlenkung in Richtung zum
Fahrzeugheck vorhanden ist und sich die Abgasleitung dann mehr oder weniger
stark am Fahrzeugrahmen anschmiegend in Richtung zum Fahrzeugheck er
streckt, also entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung des Motorrads ausgerichtet ist.
Bei solchen bekannten einzylindrigen Verbrennungsmotoren befinden sich der
oder die Einlaßkanäle dem oder den Auslaßkanälen gegenüberliegend angeord
net, also bei im Motorradrahmen eingebauten Verbrennungsmotor an der in Fahrt
richtung hinteren Seite des Verbrennungsmotors, sind also entgegen der Fahrt
richtung angeordnet. Dies führt dazu, daß eine Gemischbildungseinrichtung, wie
beispielsweise ein Vergaser mit seiner Schwimmerkammer oder ein Drosselklap
penstutzen einer Einspritzanlage in Fahrtrichtung hinterhalb des Verbrennungs
motors liegt. Die Gemischbildungseinrichtung wird daher im Betrieb des bekann
ten Verbrennungsmotors erwärmt, wobei die Wärmebelastung aufgrund der vor
stehend bereits angesprochenen nach hinten verlaufenden Abgasleitung noch
erhöht wird. Wenn ein derartiges mit einem bekannten einzylindrigen Verbren
nungsmotor ausgerüstetes Motorrad angehalten wird, so steigt aufgrund des dann
fehlenden Fahrtwindes die Wärmebelastung der Gemischbildungseinrichtung
durch die Konfektionswärme des bekannten Verbrennungsmotors und der Ab
gasleitung weiter an. Diese Wärmebelastung führt zu einem Leistungsabfall des
Verbrennungsmotors aufgrund der heißen Ansaugluft und kann auch zur Dampf
blasenbildung in der Gemischbildungseinrichtung führen, was Zündaussetzer nach
sich ziehen kann. Die Erwärmung führt zudem zu einem Abfall des für die Leistung
maßgeblichen Füllungsgrades. Damit eine akzeptable Sitzhöhe eingehalten wer
den kann, werden die Einlaßkanäle zudem oft abgewinkelt, so daß Strömungs
verluste auftreten, die eine gute Zylinderfüllung mit Frischgas behindern und sich
negativ auf den Kraftstoffverbrauch auswirken.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher zur Beseitigung der geschilderten Nach
teile die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor mit nur einem Arbeitszylin
der und einem Arbeitskolben für ein Motorrad oder ein motorradähnliches Fahr
zeug zu schaffen, der ein höheres Leistungspotential besitzt und sich auf die
Fahreigenschaften des damit ausgestatteten Motorrads günstig auswirkt.
Die Erfindung weist zur Lösung der Aufgabe die in Anspruch 1 angegebenen
Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprü
chen beschrieben.
Nach der Erfindung ist nun ein Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug mit nur einem
Zylinder und einem Arbeitskolben, mindestens einem Einlaßkanal für Frischgas
und mindestens einem Auslaßkanal für Abgas vorgesehen, wobei der Einlaßkanal
in Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet ist. Es bedeutet dies mit anderen
Worten, daß bei einer Anordnung des erfindungsgemäßen Einzylinder-Verbren
nungsmotors an oder in einem Fahrzeug, welches beispielsweise ein Motorrad
sein kann, der oder die Einlaßkanäle des Verbrennungsmotors im wesentlichen in
Richtung der hauptsächlichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs, also der Vorwärts
fahrtrichtung verlaufen. Bei dem Verbrennungsmotor nach der Erfindung kann es
sich um einen nach dem Zweitaktverfahren oder auch nach dem Viertaktverfahren
arbeitenden Verbrennungsmotor handeln.
Bei einem nach dem Viertaktverfahren arbeitenden erfindungsgemäßen Verbren
nungsmotor kann der Zylinder einen Zylinderkopf aufweisen, in dem sich der oder
die Kanäle für den Einlaß von Frischgas und den Auslaß von Abgas befinden, wo
bei der Einlaßkanal in Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach vorne gerichtet verläuft
und der Auslaß in Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach hinten gerichtet verläuft.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der oder die Ein
laßkanäle zur Horizontalen geneigt ausgebildet sind. Es bedeutet dies, daß bei
einem bestimmungsgemäßen Einbau des erfindungsgemäßen Verbrennungsmo
tors in einem Aufnahmerahmen, der beispielsweise ein Rahmen oder einer oder
mehrere Unterzüge eines Rahmens eines Motorrads sein kann, der Einlaßkanal
zur Horizontalen geneigt ausgebildet ist. Der Einlaßkanal kann dabei in einen
Einlaßtrakt münden, der in Fahrtrichtung des Fahrzeugs im Winkel zur Horizonta
len nach oben ausgerichtet ist, also bei einer bestimmungsgemäßen Einbaulage
im Fahrzeug der Einlaßtrakt beispielsweise in Richtung eines vorderen Rahmen
dreiecks eines Motorrads nach oben ausgerichtet im Winkel zur Horizontalen ver
läuft. Der Einlaßtrakt ist dabei ganz allgemein eine weitgehend geradlinig verlau
fende Verlängerung des Einlaßkanals oder der Einlaßkanäle, wobei die weitge
hend geradlinig verlaufende Ausbildung dafür sorgt, daß der Einlaßtrakt als Fall
strom ausgebildet werden kann und damit gegenüber bekannten Einzylinder-
Verbrennungsmotoren eine deutlich höhere Motorleistung ermöglicht, da der Ver
lauf des Einlaßtrakts in etwa in Fahrtrichtung des Fahrzeugs im Einlaßtrakt deut
lich höhere Strömungsgeschwindigkeiten ermöglicht, als dies bei einem Ansaug
trakt möglich ist, der entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs verläuft und mit
Strömungsverluste herbeiführenden Krümmungen versehen ist, da andernfalls am
Einlaßtrakt des bekannten Einzylinder-Verbrennungsmotors eine Gemischaufbe
reitungseinrichtung in der Form beispielsweise eines Vergasers oder eines mit
einer Drosselklappe versehenen Stutzens eines Einspritzsystems nicht ange
bracht werden kann. Darüber hinaus sorgt die Ausrichtung des Einlaßtrakts beim
erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor im Winkel zur Horizontalen nach oben
dafür, daß für den Verbrennungsvorgang saubere und weitgehend unverwirbelte
Luft angesaugt werden kann. Bei bekannten in einem Motorradrahmen angeord
neten Einzylinder-Verbrennungsmotoren wird die Verbrennungsluft in Fahrtrich
tung des Motorrads betrachtet hinterhalb des Motors angesaugt, also aus einem
Bereich, der bei einer normalen Fahrt des Motorrads von Luftwirbeln durchsetzt
ist. Dies führt bei bekannten Einzylinder-Verbrennungsmotoren dazu, daß die an
gesaugte Verbrennungsluft einerseits aufwendig gereinigt werden muß und dar
über hinaus andererseits beruhigt werden muß, wozu in der Regel eine aufwendi
ge Luftreinigungsvorrichtung vorhanden ist, die mit der Gemischaufbereitungsvor
richtung in Fluidverbindung steht. Demgegenüber kann aufgrund der Tatsache,
daß bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor die Verbrennungsluft aus
einem vor und oberhalb des Verbrennungsmotors angeordneten Bereich ange
saugt wird, auf eine weniger aufwendige Vorrichtung zur Reinigung und Beruhi
gung der Verbrennungsluft zurückgegriffen werden, was zu einem großen Kosten
vorteil führt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der oder mehrere
Auslaßkanäle des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors gegen die Fahrtrich
tung des Fahrzeugs verlaufend angeordnet sind. Es führt dies dazu, daß das hei
ße Abgas über den oder die Auslaßtrakte direkt in Richtung zum Fahrzeugheck,
also entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs abgeleitet werden kann. Da der
Einzylinder-Verbrennungsmotor nach der Erfindung die Ansaug- oder Verbren
nungsluft aus einem Bereich vor dem Arbeitszylinder und oberhalb des Arbeitszy
linders ansaugt, ist die Temperatur der angesaugten Verbrennungsluft deutlich
niedriger als die Temperatur der Ansaugluft, die ein bekannter Einzylinder-
Verbrennungsmotor ansaugt, da die dem bekannten Motor zugeführte Ansaugluft
beispielsweise über die Abgasleitung, die Abwärme des Motors oder bei einem
flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor, über die vom Wärmetauscher stam
mende Abwärme aufgeheizt wird, so daß aufgrund der vom erfindungsgemäßen
Verbrennungsmotor angesaugten vergleichsweise kalten Ansaugluft eine bessere
und damit leistungsfördernde Zylinderfüllung mit unverbranntem Frischgas aus
Ansaugluft und Kraftstoff erreicht werden kann.
Der Verlauf des Ansaugtrakts bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor
führt auch dazu, daß eine demgemäß vor und oberhalb dem Arbeitszylinder des
Verbrennungsmotors angeordnete Gemischbildungseinrichtung in der Form eines
Vergasers mit einer Schwimmerkammer oder eines Drosselklappenstutzens einer
Einspritzanlage nicht mehr durch eine Abgasleitung aufgeheizt wird, wie dies bei
bekannten Einzylinder-Verbrennungsmotoren der Fall ist, bei denen die Abgaslei
tung oberhalb, neben oder unterhalb der Gemischbildungseinrichtung angeordnet
verläuft.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Zylinder des Verbrennungsmotors
zur Vertikalen geneigt angeordnet. Die Anordnung kann dabei derart sein, daß der
Zylinder in Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach hinten im Winkel von etwa 5° bis
etwa 25° zur Vertikalen geneigt ist.
Die Neigung des Zylinders in Fahrtrichtung nach hinten betrachtet sorgt dafür, daß
der Zylinderfuß und das damit verbundene Kurbelgehäuse des Verbrennungsmo
tors verglichen mit einer vollständig aufrechten, das heißt zur Vertikalen nicht ge
neigten Anordnung des Zylinders in Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet nach
vorne verlagert wird, also bei einer Anordnung des erfindungsgemäßen Verbren
nungsmotors als Antrieb für ein Motorrad näher in Richtung des Vorderrades ver
schoben wird. Dies wiederum führt dazu, daß die Kurbelwelle des erfindungsge
mäßen Einzylinder-Verbrennungsmotors näher in Richtung Vorderrad des Motor
rads verschoben wird, so daß verglichen mit dem bekannten Einzylinder-Verbren
nungsmotor der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor auch dafür sorgt, daß der
Schwerpunkt des damit versehenen Motorrads in Richtung zum Vorderrad hin
verschoben wird und damit der Neigung entgegengewirkt wird, daß das Vorderrad
in unkontrollierter Weise Bodenkontakt verliert, wenn der erfindungsgemäße Ein
zylinder-Verbrennungsmotor ein hohes Abtriebsmoment über ein mit dem Motor
gekoppeltes Getriebe an das Hinterrad des Motorrads abgibt.
Die angesprochene Neigung des Zylinders und die damit verbundene Verlagerung
des Kurbelgehäuses des Motors in Richtung zum Vorderrad des Motorrads hin
führt auch dazu, daß ein das Hinterrad führendes Führungselement in der Form
beispielsweise einer Schwinge länger ausgebildet werden kann als dies bei der
Anordnung eines bekannten Einzylinder-Verbrennungsmotors im Rahmen eines
Motorrads möglich ist.
Durch die Verlagerung des Kurbelgehäuses des erfindungsgemäßen Motors in
Richtung zum Vorderrad des Motorrads hin kann der vordere Anlenkpunkt der
Hinterradschwinge ebenfalls weiter in Richtung zum Vorderrad hin verschoben
werden, so daß der Anlenkpunkt- oder Schwenkpunkt der Hinterradschwinge nä
her in Richtung zur Getriebeabtriebswelle des mit dem Motor gekoppelten Getrie
bes verschoben werden kann, so daß eine zwischen der Getriebeabtriebswelle
und einem Kettenrad am Hinterrad des Motorrads laufende Antriebskette bei voll
ständig eingefedertem oder ausgefedertem Hinterrad einen deutlich geringeren
Durchhang aufweist als dies bei Motorrädern mit einem bekannten Einzylinder-
Verbrennungsmotor der Fall ist. Ein verminderter Durchhang der Kette führt zu
geringeren Lastwechselreaktionen, wenn das mit dem erfindungsgemäßen Motor
ausgestattete Motorrad wechselweise vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb über
geht und umgekehrt. Auch führt die längere Hinterradschwinge bei einem vorge
gebenen Federweg zu einer Bewegung der Mitte des Hinterrads mit einem größe
ren Radius als dies bei einer kürzeren Schwinge der Fall ist, wodurch eine gerad
linigere Führung des Hinterrads ermöglicht wird. Schließlich führt die längere Hin
terradschwinge auch dazu, daß bei einem gegebenen Anlenkpunkt eines Feder-
Dämpferelements an der Hinterradschwinge eine vorbestimmte Bewegung der
Hinterradmitte in Richtung der Hochachse des Motorrads zu einer geringeren Be
wegung des Feder-Dämperelements führt, als dies bei einer kürzeren Hinterrad
schwinge der Fall ist. Damit erwärmt sich das Feder-Dämpferelement weniger,
wodurch die temperaturbedingten Veränderungen der Feder- und Dämpfungscha
rakteristiken geringer ausfallen.
Da sich die Abgasleitung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors an den in
Fahrtrichtung betrachtet nach hinten gerichtet verlaufenden Auslaßkanal an
schließt, besteht auch nicht die Gefahr, daß die heiße Abgasleitung mit einem das
Vorderrad des mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor ausgestatteten
Motorrads abdeckenden Kotflügel in Kontakt kommt, so daß die Gefahr einer
wärmebedingten Beschädigung des Vorderradkotflügels beseitigt worden ist. Auch
führt der Wegfall der Umlenkung der Abgasleitung des Verbrennungsmotors nach
der Erfindung dazu, daß ein Benutzer des damit ausgestatteten Motorrads mit der
gekrümmten heißen Abgasleitung in Kontakt kommt, wodurch die Verletzungsge
fahr deutlich verringert werden kann. Zudem wird bei der Anordnung eines gere
gelten oder ungeregelten Katalysators dessen Ansprechzeit nach einem Kaltstart
verkürzt, da er aufgrund der kurzen Abgasleitung von heißerem Abgas durch
strömt wird.
Durch die Neigung des Zylinders entgegen der Fahrtrichtung nach hinten wird
auch erreicht, daß die vertikale Bauhöhe des Motors verringert wird, so daß ein
oberhalb des in einem Motorradrahmen angeordneten erfindungsgemäßen Ver
brennungsmotors vorgesehener Kraftstofftank verglichen mit dem Kraftstofftank
eines mit einem bekannten Einzylinder-Verbrennungsmotors ausgestatteten Mo
torrads hinsichtlich der Höhe oberhalb der Fahrbahnoberfläche abgesenkt werden
kann, so daß der Kraftstofftank näher zum Fahrzeugschwerpunkt hin verlagert
werden kann, wodurch sich ein besseres und gleichmäßigeres Fahrverhalten des
Motorrads einstellt.
Wenn der erfindungsgemäße Einzylinder-Verbrennungsmotor in ein für den Ge
ländewettbewerbssport vorgesehenes Motorrad eingebaut wird, so sorgt der ge
gen die Horizontale in Richtung nach oben geneigte Einlaßtrakt des Motors für
eine Verringerung der Gefahr, daß bei Wasserdurchfahrten des damit ausgestat
teten Motorrads Wasser in den Ansaugtrakt gelangt. Dadurch, daß die Umlenkung
der Abgasleitung entfällt, der Motor näher in Richtung zum Vorderrad hin verscho
ben wird und der Kraftstofftank des Motorrads hinsichtlich seiner Höhe über der
Fahrbahnoberfläche abgesenkt werden kann, ergibt sich ein kleineres umbautes
Fahrzeugvolumen, als dies bei einem mit dem bekannten Einzylinder-Verbren
nungsmotor ausgestatteten Motorrad der Fall ist. Dies wiederum führt zu einer
höheren Fahrdynamik des mit dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor aus
gestatteten Motorrads. Diese höhere Fahrdynamik ist insbesondere bei Gelän
desportmotorrädern von großer Bedeutung, die im Betrieb häufigen Richtungs
wechseln ausgesetzt sind, die bei einer höheren Fahrdynamik schneller abge
schlossen werden können.
Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Einzylinder-Verbrennungs
motors besitzt dieser eine Filtereinrichtung zur Reinigung des Schmieröls des
Motors, welches gleichzeitig zur Schmierung und Kühlung des Motors und des
damit verbundenen Getriebes verwendet wird. Die Filtereinrichtung besitzt dabei
zwei im Motor- und/oder Getriebegehäuse angeordnete Filterelemente mit unter
schiedlichen Filterfeinheiten. Die beiden Filterelemente können dabei parallel oder
in Reihe geschaltet sein, wobei ein Filterelement eine Filterfeinheit oder Ma
schenweite von etwa 11-13 µm besitzt und beispielsweise aus einem einlagigen
Papierwerkstoff gebildet sein kann. Die zweite Filtereinheit besitzt eine deutlich
niedrigere Maschenweite von weniger als 5 µm und vorzugsweise etwa 1 µm und
setzt sich aus einem mehrlagigen, beispielsweise 30-lagigen gewickeltem Filter
papier zusammen, welches über einen mit Öldurchtrittsöffnungen versehenen
rohrförmigen Körper aus beispielsweise Pappe oder Karton gewickelt wird.
Diese Filtereinrichtung besitzt den Vorteil, daß von einer Reibungskupplung, die
das Abtriebsmoment des Motors auf die Getriebeeingangswelle überträgt, stam
mender Abrieb nicht mehr zu den Lagerstellen des Motors gelangen kann, da der
artige Partikel sicher von der Filtereinrichtung ausgefiltert werden. Derartige von
den Reibungsbelägen der Reibungskupplung stammende Partikel könnten näm
lich andernfalls zu einer Beschädigung des Lagers führen, mit dem die Pleuel
stange am Hubzapfen der Kurbelwelle abgestützt wird. Wenn dieses Lager näm
lich ein mit einem Lagerkäfig versehenes Wälzlager ist, so könnten sich die ge
nannten Kupplungspartikel in den Lagerkäfig einbetten und aufgrund ihrer abrasi
ven Wirkung die Laufflächen des Wälzlagers angreifen und zu Beschädigungen in
der Form von Laufspuren an der Lauffläche führen.
Darüber hinaus zeichnet sich die beschriebene Filtereinrichtung dadurch aus, daß
sie hauptsächlich aus Papier und damit aus Zellulose aufgebaut ist und somit den
Erfordernissen des Umweltschutzes Rechnung trägt.
Bekannte Einzylinder-Verbrennungsmotoren weisen zum Starten entweder eine
mechanische Startvorrichtung in der Form eines Kickstartes oder eine elektrome
chanische Starteinrichtung in der Form eines Startermotors auf, der mit einem Rit
zel in ein Zahnrad eingreift.
Bei dem hier in Rede stehenden Einzylinder-Verbrennungsmotor für ein Motorrad
handelt es sich um einen leistungstarken Motor mit einem Arbeitsvolumen von
beispielsweise 400 cm3 oder 520 cm3, wobei auch andere Arbeitsvolumina mög
lich sind, der zur Erzielung einer entsprechenden hohen Leistung mit einem hohen
Verdichtungsverhältnis von beispielsweise 11 : 1 arbeitet.
Ein solcher Verbrennungsmotor zeichnet sich zwar durch eine hohe Leistung bei
niedrigem Eigengewicht aus, ist aber aufgrund des hohen Verdichtungsverhältnis
ses beim Startvorgang nicht ganz unproblematisch. Bei bekannten Einzylinder-
Verbrennungsmotoren wird bei einem hohen Verdichtungsverhältnis ein Starter
motor mit hoher Leistung eingesetzt, der aufgrund der damit verbundenen hohen
Stromwerte ein entsprechend leistungsstark ausgelegtes Bordnetz des Motorrads
verlangt. Es liegt in der Natur der Dinge, daß dies zu einer deutlichen Zunahme
des Eigengewichts des damit ausgestatteten Motorrads führt, da einerseits der
Startermotor und andererseits auch die zu dessen Betrieb erforderliche Starter
batterie ein hohes Eigengewicht besitzt, was insbesondere bei Wettbewerbsmotor
rädern von Nachteil ist.
Wenn der Motor eines solchen Wettbewerbsmotorrads unbeabsichtigt zum Still
stand kommt, ist ein Wiederstarten des Motors mit einem Kickstarter für den Fah
rer des Motorrads ausgesprochen kraftaufwendig und anstrengend.
Um das Starten oder Wiederstarten des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors
zu erleichtern, besitzt dieser eine elektromotorische Starteinrichtung mit einem
Startermotor von niedriger Leistung von beispielsweise 0,45 kW und einem niedri
gem Gewicht von beispielsweise 880 g, so daß ein vergleichsweise leistungs
schwaches Bordnetz mit einer Starterbatterie mit niedriger Kapazität von bei
spielsweise 4 Ah Kapazität ausreicht, was zu einer deutlichen Reduzierung des
Eigengewichts des damit versehenen Motorrads führt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung besitzt der mit in Vorwärtsfahrtrichtung
des damit ausgestatteten Fahrzeugs ausgerichtetem Einlaßkanal versehene Motor
eine Dekompressionseinrichtung zur Erleichterung des Startvorgangs des Motors.
Diese stellt in Abhängigkeit der Stellung des Arbeitskolbens im Zylinder eine fluid
leitende Verbindung zwischen dem Zylindervolumen und einem Auslaßkanal her
und verschließt sie auch wieder.
Es ist dabei vorgesehen, daß die Dekompressionseinrichtung die fluidleitende
Verbindung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl öffnet und schließt. Es bedeu
tet dies mit anderen Worten, daß die Dekompressionseinrichtung die fluidleitende
Verbindung bis zum Erreichen einer zum Starten des Motors ausreichenden Mo
tordrehzahl öffnet, also die fluidleitende Verbindung solange offenbleibt, bis der
Startermotor für eine zum Starten des Motors ausreichende Motordrehzahl ge
sorgt hat und die Dekompressionseinrichtung nach dem Erreichen dieser Start
drehzahl die fluidleitende Verbindung schließt. Die zum Starten des Motors aus
reichende Drehzahl kann dabei etwa 800 bis 1000 Umdrehungen der Kurbelwelle
pro Minute betragen, so daß die Dekompressionseinrichtung, wenn sie beispiels
weise ein Auslaßventil des Motors bis zum Erreichen dieser Startdrehzahl öffnet,
das Auslaßventil nach dem Erreichen der Startdrehzahl nicht mehr öffnet, so daß
ein zum Starten ausreichender Druck im Zylinder aufgebaut werden kann.
Nach einer Fortbildung der Erfindung weist die Dekompressionseinrichtung einen
fliehkraftgesteuerten Massekörper auf, der an einer Nockenwelle des Motors ex
zentrisch gelagert ist. Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß der Massekörper in
Abhängigkeit von der Motordrehzahl eine Exzenterwelle verdreht, die eine Steuer
einrichtung zum Öffnen und Schließen der fluidleitenden Verbindung betätigt.
Unterhalb der zum Starten des Motors ausreichenden Motordrehzahl führt die
Betätigung des Startermotors dazu, daß der exzentrisch gelagerte Massekörper
die Exzenterwelle so verdreht, daß ein entlang der Erhebungskurve der Nocken
welle beispielsweise mittels einer Rolle laufender Kipphebel ein Auslaßventil des
erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors offenhält oder öffnet und nach dem Er
reichen der zum Starten ausreichenden Motordrehzahl der fliehkraftgesteuerte
Massekörper verdreht wird und damit auch die Exzenterwelle verdreht wird, so
daß sie sich in den Bereich innerhalb der Erhebungskurve der Auslaßnocke zu
rückzieht und damit nicht mehr mit dem Kipphebel in Kontakt kommt. Damit der
Startermotor den Arbeitskolben beim Verdichtungstakt unterhalb der zum Starten
ausreichenden Motordrehzahl über den oberen Totpunkt des Verdichtungstakts
bewegen kann, sorgt die Dekompressionseinrichtung für ein Öffnen eines Auslaß
ventils um einen Lüftweg von etwa 0,5 bis 0,75 mm und zwar in Abhängigkeit von
der Stellung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder. So kann beispielsweise bei
einem Arbeitsvolumen von etwa 400 cm3 das Auslaßventil von der Dekompressi
onseinrichtung bei etwa 95-100° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt des Ver
dichtungstakts geöffnet und dann bei etwa 50-55° Kurbelwinkel vor dem oberen
Totpunkt wieder geschlossen werden. Bei einem Motor von beispielsweise 520
cm3 öffnet die Dekompressionseinrichtung bei etwa 80-85° Kurbelwinkel vor dem
oberen Totpunkt und schließt bei etwa 35-40° Kurbelwinkel vor dem oberen Tot
punkt. Es sind auch andere Öffnungszeiten des Ventils bei anderen Zylindervolu
men möglich, solange die Öffnungszeiten für ein Entspannen des Kompressions
drucks im Zylinder beim Verdichtungstakt ausreichend lange bemessen sind.
Der vorstehend angesprochene fliehkraftgesteuerte Massekörper kann von einer
Feder beaufschlagt werden, die für eine Verdrehung des Massekörpers in Abhän
gigkeit von der Motordrehzahl sorgt. Bei einer Drehzahl des Motors unterhalb der
zum Starten ausreichenden Motordrehzahl verdreht die Feder die Exzenterwelle
so, daß das Auslaßventil entsprechend geöffnet wird und bei einer Motordrehzahl
von etwa 800 bis 1000 Umdrehungen pro Minute sorgt die am Massekörper an
greifende Fliehkraft für eine der Federkraft entgegenwirkende Kraft, die diese
überwindet und daher die Exzenterwelle in den Bereich innerhalb des Grundkrei
ses der Auslaßnocke zurückdreht, so daß der Kipphebel nicht mehr mit der Ex
zenterwelle in Kontakt kommt.
Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor zeichnet sich darüber hinaus durch
einen ausgesprochen kompakten Aufbau mit nur wenig bewegten Bauteilen auf.
Hierzu trägt eine verschiedene motorrelevante Bauteile aufnehmende und/oder
antreibende Motorwelle bei, die Ausgleichsgewichte zum Massenausgleich zu
mindest erster Ordnung aufweist und zum Antrieb von Gaswechselsteuerbauteilen
über ein an der Motorwelle drehfest angeordnetes Antriebsritzel zum Antrieb einer
Antriebskette für die Gaswechselsteuerbauteile und auch zur Entlüftung des Kur
belgehäuses des Verbrennungsmotors ausgebildet ist. Zudem kann an dieser
Motorwelle auch noch ein Zündsignalgeber für eine Fremdzündungseinrichtung
des Motors angeordnet sein. Auch kann an der Motorwelle, wenn der Verbren
nungsmotor fluidgekühlt ausgeführt wird, ein Pumpenrad zum Fördern einer Kühl
flüssigkeit für den Verbrennungsmotor axialfest und drehfest festgelegt sein.
Der erfindungsgemäße Einzylinder-Verbrennungsmotor zeichnet sich verglichen
mit bekannten Verbrennungsmotoren bei ansonsten vergleichbaren die Leistung
bestimmenden konstruktiven Daten, wie beispielsweise dem Hubvolumen durch
eine höhere erreichbare Motorleistung aus. Dies ist insbesondere darauf zurück
zuführen, daß der oder die Einlaßkanäle des Motors in Fahrtrichtung des damit
ausgestatteten Motorrads ausgerichtet verlaufen und nicht, wie dies bei bekannten
Verbrennungsmotoren der gattungsgemäßen Art der Fall ist, entgegen der Fahrt
richtung des Motorrads verlaufen und damit in Fahrtrichtung hinterhalb der Zylin
derlängsachse des Motors angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird bei einer
Fahrt des mit dem erfindungsgemäßen Einzylinder-Verbrennungsmotors ausge
statteten Motorrads nicht durch den Motor oder den Auspuff erwärmte Verbren
nungsluft zugeführt, so daß der Motor immer mit kühler Verbrennungsluft versorgt
werden kann. Darüber hinaus sorgt die zur Vertikalen geneigte Lage des Zylinders
für eine Vorverlagerung der Kurbelwelle des Motors in Richtung zum Vorderrad
des Motorrads hin, so daß das Vorderrad mit mehr Masse belastet wird, als dies
bei bekannten Motorrädern dieser Art der Fall ist und es kann daher auch eine
längere Hinterradschwinge am Motorrad zum Einsatz kommen mit den bereits
vorstehend beschriebenen Vorteilen, geringerer Lastwechselreaktionen und einem
besseren fahrdynamischen Ansprechverhalten des Motorrads durch die verglichen
mit einer kürzeren Hinterradschwinge geradlinigere Führung des Hinterrads.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese
zeigt in:
Fig. 1 einen teilweise in Schnittdarstellung gezeigten Verbrennungsmotor nach
der Erfindung in einer Ansicht von der Seite;
Fig. 2 in Schnittdarstellung in einer Ansicht von oben eine Filtereinrichtung für
den Einzylinder-Verbrennungsmotor nach der Erfindung;
Fig. 3 in einer Draufsichtansicht eine teilweise geschnittene Darstellung eines
Zylinderkopfs des erfindungsgemäßen Motors;
Fig. 4 eine Ansicht von der Seite auf einen fliehkraftbetätigten Massekörper der
Dekompressionseinrichtung und ein Kettenrad in der geöffneten Stellung
der Dekompressionseinrichtung;
Fig. 5 eine Ansicht ähnlich derjenigen nach Fig. 4, mit dem Massekörper in der
geschlossenen Stellung der Dekompressionseinrichtung; und
Fig. 6 eine teilweise geschnittene Darstellung einer Motorwelle des Motors nach
der Erfindung.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Einzylinder-Verbrennungsmotor 1 nach der Erfin
dung anhand einer teilweisen Schnittansicht von der linken Seite des Motors 1 aus
betrachtet.
Die Fahrtrichtung eines mit dem Motor 1 ausgestatteten Motorrads wird mit dem
Pfeil "A" in Fig. 1 dargestellt, so daß bei der in Fig. 1 gezeigten Darstellung mit ei
ner Ansicht auf die linke Seite des Motors 1 eine Vorwärtsfahrt des mit dem Motor
1 ausgestatteten Motorrads in Richtung des Pfeiles "A" verläuft.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt zudem mit dem Bezugszeichen 2 die Horizontale und
mit dem Bezugszeichen 3 die Vertikale.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Motor 1 handelt es sich um einen nach
dem Viertaktprinzip arbeitenden Einzylinder-Verbrennungsmotor, ganz allgemein
kann aber die Erfindung auch auf einen 2-Taktmotor angewandt werden, bei dem
Einlaßkanäle und Auslaßkanäle vorhanden sind, die vom Arbeitskolben gesteuert
werden, auch ist ein nach dem 2-Taktverfahren arbeitender Verbrennungsmotor
möglich, der Gaswechselsteuerorgane in der Form von Ventilen oder dergleichen
aufweist.
Der in der Zeichnung dargestellte Motor 1 weist ganz allgemein ein Kurbelgehäu
se 4 auf, welches unter anderem der Lagerung einer Kurbelwelle dient, wobei das
Kurbelgehäuse 4 beispielsweise an einer in Fahrtrichtung A liegenden Ebene
längsgeteilt ausgebildet sein kann.
Der Verbrennungsmotor 1 weist einen Arbeitszylinder oder Zylinder 5 auf, in dem
ein Arbeitskolben 6 an einer Pleuelstange 7 geführt auf und ab bewegt wird.
Oberhalb des Zylinders 5 befindet sich bei dem dargestellten Motor 1 ein Zylinder
kopf 8 mit darin beweglich gelagerten Gaswechselsteuerorganen in der Form von
Nockenwellen 9, 10 und Ventilen 11, 12 angeordnet.
Obwohl bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des Motors 1 zwei Noc
kenwellen 9, 10 im Zylinderkopf 8 angeordnet sind, kann der erfindungsgemäße
Einzylinder-Verbrennungsmotor auch nur mit einer Nockenwelle im Zylinderkopf
ausgebildet sein, so daß die Ventile 11, 12 von beispielsweise über Rollen ge
steuerte Kipphebel beaufschlagt werden. In dem Gehäuse 4 befindet sich in Fahrt
richtung hinterhalb des Zylinders 5 des Motors 1 auch ein mehrstufiges Schaltge
triebe angeordnet, über das das Abtriebsmoment des Motors 1 an ein Ritzel 13
abgegeben werden kann, welches eine Antriebskette 14 beaufschlagt.
Oberhalb des Ritzels 13 befindet sich eine Filtereinrichtung 15 angeordnet und
zwar zur Reinigung des Motoröls des Motors 1, welches gleichzeitig zur Schmie
rung des Getriebes des Motors 1 und einer naßlaufenden Reibungskupplung
dient.
Der Zylinderkopf 8 weist bei der dargestellten Ausführungsform zwei Einlaßventile
11 und zwei Auslaßventile 12 auf, wobei die Einlaßventile 11 über eine Einlaßnoc
kenwelle 9 und die Auslaßventile 12 über eine Auslaßnockenwelle 10 gesteuert
werden, wobei aufgrund der zeichnerischen Darstellung der Fig. 1 jeweils nur ein
Einlaßventil 11 und ein Auslaßventil 12 ersichtlich ist.
Das Einlaßventil 11 öffnet und schließt einen Einlaßkanal 16, während das Aus
laßventil 12 einen Auslaßkanal 17 öffnet und schließt.
Die Anordnung des Einlaßkanals 16, wobei der Motor 1 in Abhängigkeit von der
Zahl der Einlaßventile 11 mehrere derartige Einlaßkanäle 16 aufweisen kann, ist
dabei so, daß der Einlaßkanal 16 ganz allgemein in Richtung der Fahrtrichtung "A"
des Motorrads angeordnet ist und bei der dargestellten Ausführungsform in Fahrt
richtung des Motorrads zur Horizontalen 2 geneigt ausgebildet ist. Dem gegenüber
verläuft der Auslaßkanal entgegen der Fahrtrichtung "A", das heißt bei dem in ei
nem Motorradrahmen angeordneten Motor 1 entgegen der Fahrtrichtung "A".
Der Einlaßkanal 16 geht in einen Einlaßtrakt 18 über und bildet mit diesem einen
weitgehend geradlinig verlaufenden Kanal zur Zuführung von Frischgas aus einem
Brennstoff-Luftgemisch in den Arbeitsraum des Zylinders 5.
Als Gemischbildungseinrichtung kann an dem Einlaßtrakt 18 beispielsweise ein
Vergaser oder eine Drosselklappeneinrichtung eines elektronisch gesteuerten
Einspritzsystems angeordnet sein. Die axiale Länge des Einlaßtrakts 18 und des
Einlaßkanales 16 kann dabei jeweils den Anforderungen an den Motor entspre
chend abgestimmt werden, so daß unterschiedliche axiale Längen möglich sind,
wobei in vorteilhafter Weise der Einlaßtrakt 18 und der Einlaßkanal 16 jeweils
weitgehend geradlinig verlaufen, um hohe Strömungsgeschwindigkeiten des durch
den Einlaßtrakt 18 und den Einlaßkanal 16 einströmenden unverbrannten Brenn
stoff-Luftgemisches zu gewährleisten, was für einen guten Füllungsgrad des Ar
beitsvolumens des Zylinders 5 sorgt. Es ist für den Fachmann ohne weiteres klar,
daß ein Anstieg der Fahrgeschwindigkeit des mit dem Motor 1 ausgestatteten
Motorrads zu einer weiteren Verbesserung der Füllung des Zylinders 5 sorgt, da
eine höhere Fahrgeschwindigkeit für einen höheren Staudruck im Einlaßtrakt 18
und Einlaßkanal 16 sorgt.
Darüber hinaus sorgt die Ausrichtung des Einlaßtraktes 16 und des Einlaßkanales
18 im Winkel zur Horizontalen 2 nach oben gerichtet auch dafür, daß der Motor 1
stets kühles Frischgas ansaugen kann und nicht etwa durch die Abwärme des
Motors 1 bereits erhitztes Frischgas, wie dies bei bekannten Einzylinder-
Verbrennungsmotoren der Fall ist, bei denen der Einlaßkanal etwa in dem Bereich
liegt, in dem sich bei dem Motor 1 nach der Erfindung der Auslaßkanal 17 befin
det.
Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, verläuft die Zylinderlängsachse des Motors 1
nach der Erfindung in einem Winkel geneigt zur Vertikalen 3, wobei dieser Nei
gungswinkel beispielsweise etwa 5°-25° betragen kann.
Diese Neigung des Zylinders 5 und des Zylinderkopfes 8 hinsichtlich ihrer Längs
achsen relativ zur Vertikalen 3 entgegen der Fahrtrichtung "A" führt dazu, daß die
sich etwa im Bereich des Schnittpunktes der Horizontalen 2 und der Vertikalen 3
befindende Kurbelwelle des Motors 1 in Fahrtrichtung "A" gerichtet nach vorne
verschoben wird, also bei einer Anordnung des Motors 1 in einem nicht darge
stellten Motorradrahmen in Richtung zum Vorderrad des Motorrads hin verscho
ben wird. Diese Verschiebung der Kurbelwelle, die die größte Einzelmasse des
Motors 1 darstellt, in Richtung zum Vorderrad hin, führt zu einer günstigen Ge
wichtsverteilung in Richtung zum Vorderrad des Motorrads hin, wodurch die Nei
gung des Motorrads verringert wird, daß das Vorderrad bei einem hohen Lei
stungseinsatz des Motors 1 den Kontakt zur Fahrbahnoberfläche verliert.
Die Anordnung des Einlaßtraktes 18 und des Einlaßkanals 16 in Richtung der
Fahrtrichtung "A" und zur Horizontalen 2 im Winkel nach oben geneigt führt dazu,
daß der Ansaugweg für Frischgas als weitgehend geradlinig verlaufender Fall
strom ausgebildet ist und damit keine die Strömungsgeschwindigkeit des ange
saugten Frischgases verringernde Krümmungen aufweist, wodurch sich eine deut
lich bessere Füllung des Arbeitsvolumens des Zylinders 5 ergibt. Zudem kann der
Motor 1 aufgrund der sehr hohen und weit nach vorne gebrachten Position der
Ansaugöffnung für den Einlaßtrakt saubere Luft für die Verbrennung ansaugen,
wohingegen bei bekannten Einzylinder-Verbrennungsmotoren die Ansaugluft in
Fahrtrichtung betrachtet von hinterhalb des Motors angesaugt wird, also aus ei
nem Bereich, der von Wirbeln stark durchsetzt ist, was dazu führt, daß bei be
kannten Einzylinder-Verbrennungsmotoren für beispielsweise Geländesport-
Wettbewerbsmotorräder ein aufwendiges Luftreinigungssystem erforderlich wird,
welches auch zur Vergleichmäßigung der Strömung im Einlaßtrakt erforderlich ist.
Darüber hinaus wird bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor die ange
saugte Verbrennungsluft nicht mehr durch eine Abgasleitung oder den Motor
selbst aufgeheizt, da die an den Auslaßkanal 17 angeschlossene Abgasleitung
entgegen der Fahrtrichtung "A" nach hinten abgeleitet wird und somit nicht mehr
für eine Erwärmung der vor dem Motor 1 angesaugten Verbrennungsluft führt.
Auch wird bei dem erfindungsgemäßen Motor die Gemischbildungseinrichtung in
der Form eines eine Schwimmerkammer aufweisenden Vergasers beziehungs
weise einer Drosselklappe einer Einspritzanlage nicht mehr durch die Abgaslei
tung erwärmt und auch der Einfluß der Konvektionswärme bei einem heißen Mo
tor, wenn das Motorrad steht, auf die Gemischbildungseinrichtung ist deutlich ge
ringer, als dies bei bekannten Einzylinder-Verbrennungsmotoren der Fall ist, da
sich bei diesen der Vergaser oder die Drosselklappe direkt hinterhalb des heißen
Motors befindet und in der Regel neben der nach hinten umgelenkten Abgaslei
tung.
Durch die Neigung des Motors im Winkel zur Vertikalen entgegen der Fahrtrich
tung "A" nach hinten gelangt die Kurbelwelle des Motors 1 näher zum Vorderrad
des Motorrads hin, so daß sich dadurch das Gewicht auf dem Vorderrad erhöht.
Gleichzeitig kann ein vorderer Anlenkpunkt einer Hinterradschwinge des mit dem
Motor 1 nach der Erfindung ausgestatteten Motorrads näher in Richtung des Mit
telpunkts des Ritzels 13 verschoben werden, so daß bei großen Federwegen des
Hinterrads ein deutlich geringerer Durchhang der Antriebskette 14 realisiert wer
den kann, was zu deutlich geringeren Lastwechselreaktionen der Antriebskette 14
führt und zu einem besseren Ansprechverhalten eines Feder-Dämpersystems des
Motorrads, welches die Hinterradschwinge führt, da durch die Verschiebung des
vorderen Anlenkpunktes des Hinterradschwinge in Richtung zum Mittelpunkt des
Ritzels 13 hin eine längere Hinterradschwinge verwendet werden kann, so daß der
Mittelpunkt des Hinterrads, welches mit der Hinterradschwinge geführt ist, bei ent
sprechend großen Federwegen verglichen mit kürzeren Hinterradschwingen eine
Bewegung auf einem größeren Radius ausführt, und damit eine mehr einer linea
ren Bewegung angenäherte Bewegung des Hinterrades realisiert werden kann.
Zudem ergeben sich aufgrund der längeren Hinterradschwinge verglichen mit kür
zeren Hinterradschwingen bessere Hebelverhältnisse der Schwingenlänge zur
effektiven Hebellänge, so daß der Arbeitsweg des Feder-Dämpferelements bei
gleichem Federweg des Hinterrads verringert werden kann.
Da bei dem erfindungsgemäßen Motor 1 der Auslaßkanal 17 entgegen der Fahrt
richtung "A" verläuft, ist das Problem der Kollision der Abgasleitung mit einem das
Vorderrad des Motors abdeckenden Kotflügel und damit der thermischen Beein
flussung des Vorderradkotflügels durch die Abgasleitung beseitigt.
Durch die Neigung des Motors 1 relativ zur Vertikalen nach hinten ist es auch
möglich, den Kraftstofftank des damit ausgestatteten Motorrads näher in Richtung
des Fahrzeugschwerpunktes hin zu verlagern, das heißt abzusenken, wodurch
sich das Fahrverhalten des Motorrads verbessert. Gleichzeitig entfällt die Notwen
digkeit der Anordnung einer Umlenkung der Abgasleitung, das heißt eines Krüm
mers, wodurch die Verletzungsgefahr für den Benutzer des Motorrads verringert
wird. Wenn das mit dem erfindungsgemäßen Motor ausgestattete Motorrad bei
Wettbewerbseinsätzen zu Wasserdurchfahrten herangezogen wird, so führt der
weit nach vorne und hoch nach oben ausgerichtete Einlaßtrakt dazu, daß die Ge
fahr des Ansaugens von Spritzwasser durch den Motor 1 deutlich verringert wird.
Auch wird das Fahrzeugvolumen verglichen mit solchen Motorrädern, die mit be
kannten Einzylinder-Verbrennungsmotoren ausgerüstet sind, durch die Möglichkeit
der Absenkung des Kraftstofftanks des Motorrads und dem Wegfallen des Krüm
mers der Abgasleitung niedriger.
Fig. 2 der Zeichnung zeigt nun eine Schnittdarstellung einer Filtereinrichtung für
das Motor-Getriebeöl für den erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor.
Die Filtereinrichtung 20 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei in Reihe
geschaltete Filterelemente 21, 22 mit unterschiedlichen Feinheitsgraden auf. Die
Anordnung der Filtereinrichtung 20 direkt im Motor- und Getriebegehäuse ist aus
Fig. 1 ersichtlich mit den in Fahrtrichtung hinterhalb des gekippten Zylinders 5 an
geordneten Filterelementen 21 und 22. Von einer nicht dargestellten Ölpumpe
wird das Öl über eine Fluidleitung 23 zunächst dem als Hauptstromfilter arbeiten
den Filterelement 21 zugeführt, welches aus einem einlagigen Papier mit einer
Filterfeinheit von 11-13 µm auf einem mit Öldurchtrittsbohrungen 24 versehenen
Rohrkörper 25 aus beispielsweise einem Karton besteht. Nach der Filterung durch
das erste Filterelement 21 tritt das Schmieröl über eine Ölablaufleitung 26 in den
Gehäuseraum ein, in dem sich das zweite Filterelement 22 angeordnet befindet.
Dieses weist ebenfalls einen rohrförmigen Trägerkörper 27 aus Karton mit Durch
trittsöffnungen 28 für das Schmieröl auf, wobei das zweite Filterelement 22 zur
Abtrennung von noch kleineren Partikeln aus dem Schmieröl vorgesehen ist. Zu
diesem Zweck befinden sich bei dem zweiten Filterelement 22 eine Vielzahl von
Lagen, wobei dies beispielsweise mehr als 30 Lagen sein können, eines Filterpa
piers auf dem Trägerkörper 27 aufgewickelt, so daß sich bei dem zweiten Fil
terelement eine Filterfeinheit von etwa 1 µm ergibt, und aus dem Schmieröl Parti
kel von bis zu einer Größe von etwa 1 µm heraus gefiltert werden können.
Für den Fall, daß sich in dem Gehäuseraum, in dem das zweite Filterelement 22
angeordnet ist, ein Überdruck aufbauen sollte, ist eine von einem Überdruckventil
abgeschlossene Fluidleitung 29 vorgesehen. Nachdem das Schmieröl auch das
zweite Filterelement 22 radial von außen nach innen durchsetzt hat, gelangt es
über eine Ölablaufleitung 30 zu den einzelnen Schmierstellen im Motor. Die Aus
bildung der Filtereinrichtung 20 mit zwei in Reihe geschalteten Filterelementen
sorgt dafür, daß eine hohe Standzeit der bewegten Bauteile des Motors 1 nach
der Erfindung erreicht wird. Dies ist auch deshalb von großer Bedeutung, da der
Motor 1 aufgrund des Staudrucks im Einlaßtrakt 18 und Einlaßkanal 16 und der
geradlinigen Ausbildung des Einlaßtraktes 18 sowie des Einlaßkanales 16 als
echter Fallstrom mit dort herrschenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten deut
lich höhere Leistungen erreicht, als dies bei bekannten Einzylinder-Verbrennungs
motoren der Fall ist. Diese erzielbare höhere Leistung führt zu höheren mechani
schen Belastungen der bewegten Bauteile, so daß eine effektive Filterung des
Schmieröls mit der Filtereinrichtung 20 von großer Bedeutung ist. Das Kurbelge
häuse 4 des Motors 1 sowie die sich hieran anschließenden Gehäuseteile können
beispielsweise mit einem Sandgußverfahren hergestellt werden, so daß sich die
Gefahr ergibt, daß bei der Fertigung des Gehäuses eventuell Sandreste im Ge
häuse verbleiben, die von der Filtereinrichtung 20 effektiv ausgefiltert werden und
nicht zu einer Beschädigung des Motors 1 führen können. Zudem sorgt die Fil
tereinrichtung 20 auch für eine Abtrennung von Partikeln der Reibungskupplung,
mit der das Abtriebsmoment des Motors 1 auf die Getriebeeingangswelle übertra
gen wird. Diese Belagpartikel können sich daher nicht mehr in den Kurbelwellen
hauptlagern oder dem großen Pleuellager ansammeln und dort zu Einlaufspuren
und damit zu einer Beschädigung der Lagerstelle führen. Wie es vorstehend be
reits geschildert wurde, sind beide Filterelemente 21, 22 aus Karton und Papier
sowie einer eventuell vorhandenen Umhüllung aus Baumwolle aufgebaut, so daß
sie leicht entsorgt werden können, nachdem sie ausgetauscht wurden, wobei zu
diesem Zweck die über Schrauben fixierten Deckel 31, 32 abgenommen werden
können und die Filterelemente 21, 22 ausgetauscht werden können.
Nachfolgend wird auf Fig. 3 der Zeichnung Bezug genommen, die eine Ansicht
von oben auf eine Ausführungsform eines Zylinderkopfs für den Motor 1 nach der
Erfindung zeigt. Es ist dabei zu beachten, daß der in Fig. 3 dargestellte Zylinder
kopf 8 nur eine zentrale oben liegende Nockenwelle 33 mit einer Einlaßnocke 34
und einer Auslaßnocke 35 besitzt, während Fig. 1 der Zeichnung einen modifi
zierten Zylinderkopf 8 mit zwei im Zylinderkopf angeordneten Nockenwellen 9, 10
für den Einlaß und den Auslaß darstellt.
Anhand der Fig. 3 und Fig. 4 und 5 der Zeichnung wird nachfolgend der Aufbau
und die Wirkungsweise einer Dekompressionseinrichtung zur Erleichterung des
Startvorgangs des Motors 1 dargestellt.
Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, ist die Nockenwelle 33 im Zylinderkopf 8 mit
Wälzlagern in der Form von Rillenkugellagern 36 axialfest und drehbar gelagert.
Die Dekompressionseinrichtung 37 weist einen auf einer Exzenterwelle 38 axial-
und drehfest angeordneten hammerkopfförmigen fliehkraftbeaufschlagten Masse
körper 39 auf. Die Ausbildung des Massekörpers 39 mit seiner einem Hammer
kopf ähnlichen Form ist anhand von Fig. 4 und Fig. 5 der Zeichnung ersichtlich,
wobei Fig. 4 der Zeichnung die Stellung des Massekörpers 39 zeigt, die sich ein
stellt, wenn der Motor 1 steht oder der Startvorgang durch den elektrischen Star
termotor eingeleitet worden ist und dieser die Kurbelwelle noch nicht zu einer zum
Starten ausreichenden Motordrehzahl beschleunigt hat. Eine auf der Exzenter
welle 38 gelagerte Feder 40 beaufschlagt den Massekörper 39 derart, daß er mit
seiner Anlagefläche 41 an einem Absatz 42 der Nockenwelle 33 anliegt. Wie es
sich anhand von Fig. 4 ergibt, führt diese Stellung des Massekörpers 39 zu einer
Stellung eines abgeflacht ausgebildeten und in einer Ausnehmung 43 der Auslaß
nocke 35 drehbar aufgenommenen Endstücks 44 der Exzenterwelle 38 derart,
daß eine Fläche dieses Endstückes 44 über den Grundkreis der Auslaßnocke 35
hervor steht, so daß eine an einem Kipphebel 45 gelagerte Rolle 46 bei ihrer Be
wegung entlang der Erhebungskurve der sich drehenden Auslaßnocke 35 über die
geringfügig aus dem Grundkreis der Auslaßnocke 35 hervorstehende Fläche des
Endstücks 44 der Exzenterwelle 38 hinweg rollt und damit angehoben wird, was
über den Kipphebel 45 zu einem Öffnen eines Auslaßventils führt, so daß der sich
oberhalb des im Zylinder 5 nach oben gehenden Kolbens 6 aufbauende Kompres
sionsdruck über das Auslaßventil in die Abgasleitung des Motors 1 entspannt wer
den kann und somit auch ein mit kleiner Leistung arbeitender Elektrostarter die
Kurbelwelle des Motors 1 drehen kann. Die Drehbewegung der Kurbelwelle wird
dabei über eine nicht näher dargestellte Antriebskette von einer Motorwelle 50 auf
ein Kettenrad 47 übertragen, mit dem die Nockenwelle 33 in Drehung versetzt
wird.
Ein Anstieg der vom Startermotor herbeigeführten Motordrehzahl führt aufgrund
der Massenverteilung des Massekörpers 39 zu einem Anstieg der den Massekör
per 39 beaufschlagenden Fliehkraft entgegen der Wirkung der Feder 40, so daß
sich, wie dies in Fig. 5 der Zeichnung dargestellt ist, der Massekörper 39 in Rich
tung nach radial außen dreht, bis er mit seiner rückseitigen Anlagefläche 48 an
einem am Kettenrad 47 befestigten Bolzen 49 zur Anlage kommt und aufgrund
dieser Drehbewegung das Endstück 44 der Exzenterwelle 38 in die Ausnehmung
43 der Auslaßnocke 35 zurückdreht, so daß die Rolle 46 nicht mehr mit einem aus
der Ausnehmung 43 hervorstehenden Flächenstück des Endstückes 44 in Kontakt
kommt und damit das Auslaßventil beim Kompressionshub des Kolbens 6 nicht
mehr geöffnet wird, so daß sich ein entsprechender Kompressionsdruck im Zylin
der 5 aufbauen kann. Die Bewegung des Massekörpers 39 in Richtung radial nach
außen entgegen der Federkraft 40 findet dabei erst dann statt, wenn eine zum
Starten des Motors ausreichende Motordrehzahl erreicht worden ist, die bei etwa
800 bis 1000 min-1 liegt. Die auf diese Weise automatisch arbeitende Dekompres
sionseinrichtung 37 führt daher dazu, daß ein mit einem hohen Kompressions
druck arbeitender erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor 1 von einer vergleichs
weise leistungsschwachen elektromotorischen Starteinrichtung sicher gestartet
werden kann.
Fig. 6 der Zeichnung zeigt nun in einer teilweise geschnittenen Darstellung eine
Ansicht auf eine Motorwelle 50 des Motors 1. Die Motorwelle 50 dient dabei dazu,
möglichst viele für die Funktion des Motors 1 relevante Bauteile an einer Welle zu
lagern, um die Zahl der bewegten Bauteile zu verringern. Die Anordnung der Mo
torwelle 50 im Kurbelgehäuse 4 des Motors kann dabei grundsätzlich zur Kurbel
welle benachbart sein, also beispielsweise in Fahrtrichtung des mit dem Motor 1
versehenen Fahrzeugs vor und oberhalb der Kurbelwelle, so daß damit die auf
das Vorderrad des Motorrads wirkende Masse weiter vergrößert wird.
Über ein mit einer Wellen-Nabenverbindung in der Form einer Scheibenfeder 51
an der Welle 50 und einer Wellenmutter 52 axial- und drehfest gelagertes An
triebsrad 53 kann die Motorwelle 50 in Drehung versetzt werden. Links vom An
triebsrad 53 befindet sich bei der Darstellung nach Fig. 6 ein mit der Welle 50 über
die Scheibenfeder 51 drehfest verbundenes erstes Ausgleichsgewicht 54 für den
Massenausgleich erster Ordnung, wobei ein zweites Ausgleichsgewicht 55 etwa
im Bereich des axial gegenüberliegenden Endes des Motorwelle 50 über eine
Scheibenfeder 56 drehfest mit der Welle 50 verbunden ist.
Links vom ersten Ausgleichsgewicht 54 befindet sich über eine weitere Scheiben
feder 57 mit der Welle 50 drehfest verbunden ein Ritzel 58, mit dem über eine
Steuerkette das Kettenrad 47 für den Nockenwellenantrieb in Drehung versetzt
werden kann. An der in der Zeichnungsebene rechten Seite der Motorwelle 50
befindet sich ein Flügelrad 59 axial- und drehfest angeordnet, mit dem bei einem
flüssigkeitsgekühltem Motor 1 die Kühlflüssigkeit im Kreislauf umgepumpt werden
kann.
Zur Entlüftung des Kurbelgehäuses 4 des Motors 1 weist die Welle 50 eine
Längsbohrung 60 und eine diese kreuzende Querbohrung 61 auf, so daß aufgrund
der Zentrifugalwirkung der sich drehenden Welle 50 über die Querbohrung 61 das
Motoröl eines sich im Kurbelgehäuse 4 befindenden Motoröl-Luftgemisches abge
schieden werden kann und über die in der Zeichnungsebene linke Öffnung 62 der
Längsbohrung 60 ein sich im Kurbelgehäuse 4 aufgrund der Kolbenbewegung und
von Blow-by-Gasen aufbauender Druck beispielsweise über einen Stutzen in die
Atmosphäre oder in einen Luftfilterkasten entspannt werden kann.
Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfin
dung wird im übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwie
sen.
Claims (21)
1. Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug mit nur einem Zylinder (5) und einem Ar
beitskolben (6), mindestens einem Einlaßkanal (16) für Frischgas und mindestens
einem Auslaßkanal (17) für Abgas, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal
(16) in Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet ist.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein
laßkanal (16) zur Horizontalen (2) geneigt ausgebildet ist.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Einlaßkanal (16) in einen Einlaßtrakt (18) mündet, der in Fahrtrichtung des Fahr
zeuges im Winkel zur Horizontalen (2) nach oben ausgerichtet ist.
4. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß der Einlaßkanal (16) und der Einlaßtrakt (18) eine weitgehend geradlinig
verlaufende Ausbildung aufweisen.
5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß der Auslaßkanal (17) gegen die Fahrtrichtung des Fahrzeuges verlaufend
angeordnet ist.
6. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß der Zylinder (5) zur Vertikalen (3) geneigt ist.
7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylin
der in Fahrtrichtung nach hinten im Winkel von etwa 5° bis etwa 25° zur Vertikalen
(3) geneigt ist.
8. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch
eine Filtereinrichtung (20) zur Reinigung des kombinierten Motor- und Getriebe
öles.
9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fil
tereinrichtung (20) zwei im Motor- und/oder Getriebegehäuse angeordnete Fil
terelemente (21, 22) mit unterschiedlichen Filterfeinheiten besitzt.
10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß
ein erstes Filterelement (21) eine Filterfeinheit von etwa 11 bis 13 µm besitzt.
11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß
ein zweites Filterelement (22) eine Filterfeinheit von kleiner als 5 µm, vorzugswei
se 1 µm besitzt.
12. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Filterelemente (21, 22) in Reihe oder parallel geschaltet vorge
sehen sind.
13. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet
durch eine Dekompressionseinrichtung (37) zur Erleichterung des Startvorganges
des Motors (1).
14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die De
kompressionseinrichtung (37) eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Zylin
dervolumen und einem Auslaßkanal (17) in Abhängigkeit der Stellung des Arbeits
kolbens (6) im Zylinder (5) öffnet und schließt.
15. Verbrennungsmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die De
kompressionseinrichtung (37) die fluidleitende Verbindung in Abhängigkeit von der
Motordrehzahl öffnet und schließt.
16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dekompressionseinrichtung (37) die fluidleitende Verbindung nach dem Errei
chen einer zum Starten des Motors ausreichenden Motordrehzahl geschlossen
hält.
17. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dekompressionseinrichtung (37) einen fliehkraftgesteuerten
Massekörper (39) aufweist, der an einer Nockenwelle (33) des Motors exzentrisch
gelagert ist.
18. Verbrennungsmotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der
Massekörper (39) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl eine Exzenterwelle (38)
verdreht, die eine Steuereinrichtung zum Öffnen und Schließen der fluidleitenden
Verbindung betätigt.
19. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet
durch eine Motorwelle (50) zum Massenausgleich zumindest erster Ordnung und
zum Antrieb von Gaswechselsteuerbauteilen über ein an der Motorwelle (50)
drehfest angeordnetes Antriebsritzel (58) zum Antrieb einer Antriebskette für die
Gaswechselsteuerbauteile und zur Entlüftung des Kurbelgehäuses (4) des Ver
brennungsmotors (1).
20. Verbrennungsmotor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß an ei
nem axialen Ende der Motorwelle (50) ein Pumpenrad (59) zum Fördern einer
Kühlflüssigkeit für den Verbrennungsmotor (1) axialfest und drehfest festgelegt ist.
21. Verbrennungsmotor nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß
an der Motorwelle (50) ein Zündsignalgeber angeordnet ist.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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R071 | Expiry of right |