DE2743705A1

DE2743705A1 - Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer zweitakt-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2743705A1
Application number: DE19772743705
Authority: DE
Inventors: Georges Thery
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-28
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1978-03-30
Also published as: FR2365699A1; FR2365699B1; IT1090156B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit doppeltem Zuführungssystem, um Brennstoffgemischverluste durch den Auspuff zu vermeiden und die Verschmutzung und den Brennstoffverbrauch zu verringern.

Der Zweitaktmotor hat zwei Nachteile, nämlich, daß er einen besonders hohen Verbrauch hat und eine erhebliche Verschmutzungsquelle darstellt. Der Grund für diese beiden Nachteile liegt hauptsächlich in den Verlusten unverbrauchten Brennstoffs durch den Ausputf beim Spülen.

Die Anwendung einer direkten Kraftstoffeinspritzung erschien für diese Art Motoren oft günstig. Die Einspritzung ist jedoch teuer, insbesondere bei einer direkten Einspritzung. Das Gebiet der Zweitaktmotoren mit Zündsteuerung ist dasjenige auf dem die direkte Einspritzung technisch am günstigsten und wirtschaftlich am schwierigsten anzuwenden erscheint. Es handelt sich hauptsächlich um Motoren mit kleinen und mittleren Zylindern, bei denen es notwendig ist, sehr geringe und sehr genaue Dosierungen zu verwirklichen und für die ein geringer Herstellungspreis ein bestimmendes Element darstellt, wobei die Kosten eines Viertaktmotors mit gleicher Leistung die Grenze darstellen, die nicht überschritten werden darf.

Es wurde vorgeschlagen, zur Lösung des Problems, das diese Motoren stellen, eine doppelte Brennstoffgemischzuführung durch zwei Ventile am oberen Ende des Zylinders durchzuführen, von denen das eine ein brennstoffreiches Gemisch und sogar ein sehr rturk angereichertes Gemisch und das andere Ventil ein brennstoffarmes Gemisch und sogar reine Luft zuführt. Diese Lösung ist nicht völlig zufriedenstellend, da eine Vermischung der Einlaßströme eintritt. Da die Spülung gleichlaufend erfolgt, ist die durchlaufene Strecke kürzer und die Reflexion

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dieser Strömungen am Kopf des Kolbens erhöht ihre Mischung. Auch wird das Brennstoffgemisch weiter durch die Auslaßöffnung angesaugt. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, für diese Art Motor eine doppelte Beaufschlagung oben und unten am Zylinder vorzusehen, wobei die Zufuhr von brennstoffreichem Gemisch oben am Zylinder durch eine öffnung erfolgt, deren öffnungs- und Schließvorgang gesteuert ist. Dieses Verfahren ist wirksam, verringert jedoch den Vorteil der Einfachheit des Zweitaktmotors mit einer Spülöffnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile ein Verfahren zur Beaufschlagung eines Zweitaktmotors zu schaffen, die ausschließlich über öffnungen erfolgt, sowie Zweitaktmotoren zur Anwendung dieses Verfahrens. Das Verfahren und die Motoren sollen es ermöglichen, auf möglichst wirtschaftliche Weise die Luftverschmutzung und die Verunreinigung dieser Art von Motoren wesentlich zu verringern und bei gleichem Verbrauch eine höhere spezifische Leistung als bei den derzeitigen Motoren zu erzielen.

Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zur Beaufschlagung einer Zweitakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Zündsteuerung und wenigstens einem Kolben, einem Zylinder, einem Zylinderkopf, die einen Verbrennungsraum begrenzen und mit Einlaßöffnungen und einem Auslaß am unteren Ende des Zylinders, bei dem die Bestandteile des brennbaren Gemischs durch zwei Beaufschlagungsvorrichtungen in den Verbrennungsraum eingelassen werden, die am unteren Ende des Zylinders einmünden, von denen die dem Auslaß am nächstgelegenen zwei öffnungen und die vom Auslaß am weitesten entfernte wenigstens eine öffnung hat. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß brennstoffreie Luft über die Vorrichtung eingelassen wird, die vom Auslaß am weitesten entfernt ist, die über zwei öffnungen einmündet, die zur vertikalen Schnittebene

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des Auslasses symmetrisch angeordnet ist und deren Achsen, die sich im Zylinder schneiden, gegen die Wand gerichtet sind, die dem Auslaß gegenüberliegt, während das Brennstoff luftgemi sch über die Vorrichtung eingelassen wird, die von dem Auslaß am weitesten entfernt ist und wenigstens eine Öffnung hat, die zum oberen Ende des Zylinders gerichtet ist.

Vorzugsweise hat der Zylinderkopf wenigstens eine Ausnehmung, uir. darin die Ansammlung des Gemische dort zu begünstigen, wo das Zündelement eingesetzt ist, sowie einen flacheren Abschnitt, der am oberen Totpunkt die Zerteilung des darunter befindlichen Gasvolumens und eine gegen die Ausnehmung gerichtete Turbulenz hervorruft. Vorteilhafterweise mündet diese Ausnehmung in den Verbrennungsraum entsprechend einer schrägen Öffnung, deren größte Abmessung in der Mittelebene liegt, die durch die Achse der Auslaßöffnung verläuft.

Außerdem ist die Auslaßleitung mit einem Verschlußglied versehen, um den Auslaß etwa am unteren Totpunkt verschließen zu können.

Die Erfindung schafft auch einen Motor zur Anwendung dieses Verfahrens.

Bei einer ersten Ausführungsform sind die beiden Beaufschlagungsvorrichtungen mit dem gleichen Zwischenverdichter verbunden. Nur die Leitung bzw. Leitungen, die von dem Auslaß am weitesten entfernt sind und die das Gemisch zuführt, ist mit einer Brennstoffzuführvorrichtung versehen, die in Strömungsrichtung hinter dem Zwischenverdichter liegt.

Wenn der Zwischenverdichter nur aus einer Pumpe besteht und die Brennstoffzufuhr hinter der Pumpe durch Vergasung oder indirekte kontinuierliche Einspritzung erfolgt, sind

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bekannte Einrichtungen vorgesehen, um eine Brennstoffansaugung in die Pumpe während der Aufwärtsbewegung des Kolbens zu verhindern, wie z.B. eine Klappe, ein Rückschlagventil oder einein den Mantel des Kolbens führende öffnung oder ein Drehverteiler.

Bei einer anderen Ausführungsform ist eine der Beaufschlagungsvorrichtungen mit einem ersten Zwischenverdichter verbunden, der mit einem Regler zur Regulierung dessen Durchflußmenge in Abhängigkeit von der Motordrehzahl versehen ist. Die zweite Beaufschlagungsvorrichtung ist dann mit einem anderen Zwischenverdichter versehen.

Schließlich weist bei einer letzten Ausführungsform die Ausnehmung des Zylinderkopfes, die dazu bestimmt ist, das Gemisch zu konzentrieren, zwei Zündkerzen auf, deren Achsen in der vertikalen Mittelebene der Ausnehmung und in Richtung der Turbulenz liegen, die am oberen Totpunkt von dem flachen Teil des Zylinderkopfes erzeugt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 3 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1A und 1B einen Vertikal-und einen Horizontalschnitt einer ersten Ausführungsform,

Figur 1C, 1D und

Figur 2 Abwandlungen dieser Ausführungsform, und

Figur 3A und 3B einen Vertikalschnitt und einen Horizontalschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

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Die Fig. 1A und 1B zeigen den Verbrennungsraum 1 eines Motors, der von einem Zylinderkopf 2, einem Zylinder 3 und einem Kolben 4 begrenzt wird, der sich hier am unteren Totpunkt befindet. Der Raum 1 hat in bekannter Weise eine Auslaßöffnung 5 und ein Doppeleinlaßsystem. Dieses System hat eine erste Vorrichtung, die aus zwei öffnungen 6 besteht, von denen in Fig. 1A nur eine zu sehen ist und aie bezüglich der vertikalen Ebene symmetrisch sind, in der sich die Auslaßöffnung 5 befindet, sowie eine zweite Vorrichtung, die aus einer öffnung 7 besteht, die in die Kammer 1 gegenüber der Auslaßöffnung 5 mündet.

Die öffnungen 6 und 7 sind jeweils mit Einlaßleitungen 8 und y verbunden, die von einem bekannten Vorkompressionssystem ausgehen, das im vorliegenden Falle eine Pumpe ist, in dem die Unterseite des Kolbens über die Einlaßleitungen 8 und 9 als Förderelement für die Luft dient, die über die öffnung 11 in das Gehäuse angesaugt wird.

An der Leitung 8, die über die öffnung 7 in den Verbrennungsraum 1 gegenüber der Auslaßöffnung 5 mündet, ist eine Brennstoffzuführeinrichtung 12, insbesondere ein Vergaser angeordnet. Dieser Vergaser, der somit in Strömungsrichtung hinter dem Überdrucksystem liegt, ist in bekannter Weise eine Vorrichtung zur Verbindung mit diesem System vorgesehen, damit er dem herrschenden Druck ausgesetzt wird. Die Gemischeinlaßleitung 8 hat in ihrem unteren Teil zwischen der Brennstoffzuführvorrichtung und der Einlaßöffnung der Leitung eine Rückschlagklappe 13. Die Auslaßleitung kann mit einem nicht gezeigten Verschlußglied versehen sein.

Bei einer Versorgung durch Vergasung oder indirekte kontinuierliche Einspritzung an derLeitang 8 hinter dem Pumpengehäuse muß vermieden werden, daß diese Leitung während der Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 mit Unterdruck be-

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aufschlagt wird. Um dies zu vermeiden, können außer der erwähnten Rückschlagklappe andere, nicht gezeigte Vorrichtungen verwendet werden, z.B. ein Rückschlagventil, eine öffnung im Mantel des Kolbens, die den Anschluß an die Zufuhrleitung nur während der Zufuhrzeit zum Zylinder bewirkt, einen Drehverteiler, der derart angeordnet ist, daß er eine wahlweise Verbindung der Pumpe mit der Umgebung während der Aufwärtsbewegung des Kolbens und mit der Gemischeinlaßleitung im Bereich des unteren Totpunktes herstellt.

Fig. 1C zeigt einen Drehverteiler 13a, der eine Verbindung zwischen der Pumpe 10 und der Leitung 8 im Bereich des unteren Totpunktes und eine Verbindung zwischen diesem Gehäuse und einer Leitung 11a, die zur Atmosphäre mündet, während der Aufwärtsbewegung des Kolbens herstellen kann.

Der Zylinderkopf 2 hat einen etwas konkaven Abschnitt 2a komplementär zu dem gewölben Abschnitt des Kopfes des Kolbens 4 sowie einen stärker konkaven Abschnitt, der eine Ausnehmung 2b bildet, in der ein Zündelement, z.B. eine Zündkerze angeordnet ist.

Die Zündung des in dem Raum enthaltenen Gemischs am oberen Totpunkt durch die Zündkerze 14 drückt den Kolben zurück, der zunächst die Auslaßöffnung 5 freigibt, so daß die Entleerung beginnen kann, und dann die Einlaßöffnungen und 7.

Die Fig. 1A und 1B, wobei letztere einen Horizontalschnitt der Fig. 1A in der Höhe der öffnungen 5, 6 und 7 darstellt, zeigen, wie die doppelte Luftzufuhr ohne Brennstoff (Pfeil A) und des Brennstoffgemischs (Pfeil B) erfolgt. Die Luft wird durch die dem Auslaß am nächsten liegenden beiden öffnungen 6, die zu diesem symmetrisch angeordnet sind, zugeführt und ihre Achsen, die gegen die Wand gerichtet

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sind, die dem Auslaß gegenüberliegt, schneiden sich im Inneren des Zylinders. Sie erzeugen somit eine Luftabschirmung, die die Spülung sicherstellt, zum Füllen beiträgt und das Gemisch, das durch die öffnung 7 zugeführt wird, die dem Auslaß gegenüberliegt, von dem Auslaß trennt.

Fig. 1A zeigt, daß das Gemisch durch die Orientierung der Leitung 8 (Pfeil B) und den Druck und die Richtung der eingeleiteten Luft (Pfeil A) zum oberen Ende des Verbrennungsraums gerichtet ist und durch die Luftabschirmung vom Auslaß getrennt gehalten wird. Außerdem ist das Gemisch durch den Abschnitt 2b des Zylinderkopfs aufgrund der dynamischen Wirkung der Gasströmungen, die durch den Einlaßdruck und den Auslaßunterdruck erzeugt werden, begrenzt. Da die übertragungsrichtung in der Ebene der Fig. 1A liegt (die Ebene, die durch die öffnungen 5 und 7 verläuft), ist es wichtig, die Ausnehmung 2b vorzusehen, deren öffnung zum Verbrennungsraum 1 eine große Abmessung in Richtung dieser Ebene hat. In der zu dieser Ebene senkrechten Richtung kann die öffnung dex Ausnehmung 2b kleiner sein, was es außerdem ermöglicht, über eine beträchtliche Verteilungsfläche für das Brennstoffgemisch zu verfügen und eine erhebliche Verwirbelung in der Ausnehmung zu erzeugen. Auf diese Weise kann kein Gemischverlust über den Auslaß 5 auftreten und das angereicherte Gemisch wird in der Ausnehmung 2b des Zylinderkopfes 2 konzentriert, wo es sich unter der Zündkerze 14 befindet.

Es ist bekannt, daß die Spülung praktisch im Bereich des unteren Totpunktes beendet ist. Das an sich bekannte Verschlußglied, das in der Ausnehmung angeordnet werden kann, schließt im Bereich des unteren Totpunktes die Auslaßleitung im Zeitpunkt der Schließung der entsprechenden öffnung durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens, um Luftverluste über den Auslaß zu vermeiden und die Füllung zu verbessern. 809813/1107

Am Beginn des öffnens dieser Öffnungen kann ein Rückstau verbrannter Gase in der Gemischeinlaßleitung auftreten, was die Gefahr der Verschlechterung der Vergasung mit sich bringt. Um diese Gefahr zu vermeiden, wird das öffnen der Einlaßöffnung des Gemischs bezüglich des öffnens der Lufteinlaßöffnungen derart verzögert, daß am Beginn der Gemischzuführung der Rückstaudruck der Luft über die Pumpe in den Einlaßkanal 8 größer geworden ist als der in dem Verbrennungsraum herrschende Druck. Diese Verzögerung kann in einfacher Weise durch den Aufbau erreicht werden, indem man auf die relative Geometrie (Höhe) der verschiedenen Einlaßöffnungen einwirkt, oder eine automatische Klappe oder ein automatisches Ventil anordnet, das die Einlaßöffnung nur öffnet, wenn das Ungleichgewicht der Drücke für diese Zufuhr günstig ist. Fig. 1D zeigt eine besondere Ausführungsform dieses Ventils 15b, das die Leitung 8 hinter der Vergasungsvorrichtung 12 schließt, der ein Ventil mit zwei Köpfen zugeordnet ist, wobei das Ventil 15a wie die Rückschlagklappe 13 der Fig. 1A wirkt.

Es ist ersichtlich, daß anstelle des gezeigten Vorkompressionssystems durch ein Pumpengehäuse die Leitung von einem Hilfs-7orkompressionssystem ausgeht, das durch die Drehung des Motors betätigt wird.

Fig. 2 zeigt einen Motor, bei dem die beiden Einlaßvorrichtungen mit zwei verschiedenen Überdrucksystemen verbunden sind. Bereits anhand der vorherigen Figuren beschriebene Elemente in dieser Figur sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Die Gemischeinlaßleitung B ist mit einem tiiaerdrucksystem 16 versehen, vor dem eine Brennstoffzufuhrvorrichtung 17, z.B. ein Vergaser angeordnet ist. Die Einlaßöffnungen 6 für die Zufuhr von brennstoffreier Luft sind mit einer nicht gezeigten Leitung verbunden, die z.B. wie bei den vorherigen Figuren von einer Pumpe bzw. einen Zwischen-

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verdichter ausgehen können.

In dieser Figur ist auch eine Einrichtung zum Verschließen des Auslasses 5 gezeigt, die aus einer Drehscheibe 18 besteht, die von einer Welle 19 angetrieben wird, die sich in Abhängigkeit von der Drehung der Motorwelle 20 dreht.

Bei einer nicht gezeigten Abwandlung kann diese Vorrichtung zum Verschließen des Auslasses von einer automatischen Klappen- oder Ventilvorrichtung gebildet sein.

Das Vorhandensein eines Zwischenverdichters für das Brennstoffgemisch des Verbrennungsraumes ermöglicht eine erhebliche Erhöhung des Füllgrades und damit eine Zunahme der spezifischen Leistung. Die überdruckvorrichtung muß derart sein, daß sie in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit keine zu große Erhöhung des Moments bewirkt. Dies gilt insbesondere bei Uberdruckvorrichtungen mit Doppelkolbenwirkung oder bei volumetrischen Überdruckvorrichtungen mit Nocken. Die derart ausgerüsteten Motoren sind Hochleistungsmotoren. Wenn man dagegen einen normalen Motor herstellen will, das heißt, wenn man einen Füllgrad in der gleichen Größenordnung wie er üblicherweise angewendet wird, kann man Zentrifugalverdichter verwenden, die den Vorteil haben, daß sie weit weniger kosten und viel einfacher sind. Man wählt daher einen Zwischenverdichter, der einen überdruck unter 25 % bewirkt und dessen Abgabemenge im unteren Drehzahlbereich niedriger als die Menge brennstoffreier Luft ist, die dem Verbrennungsraum zugeführt wird. Es ist daher notwendig, die Auslaßleitung derart zu berechnen, daß eine günstige Reflexion der Druckwelle im unteren Bereich bewirkt wird. Eine derartige Einstellung der beiden Aus^1?jse hat den Vorteil, das maximale Moment des Motors in einen höheren Drehzahlbereich zu verschieben. Dies bedeutet, daß man bei hohen Drehgeschwindigkeiten des Motors ein höheres Moment erhält als es bei einem üblichen Zweitaktmotor ohne Zwi-

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schenverdichter erhalten wird. Der günstige Leistungsbereich in Abhängigkeit von dem Drehzahlbereich ist daher weitaus breiter und das Fahrzeug, das mit diesem Motor ausgestartet ist, hat eine größere Anpassungsfähigkeit Im oberen Bereich ist es möglich, daß das in dem Verbrennungsraum befindliche Brennstoffgemisch übermäßig angereichert ist. Man kann diesen Nachteil durch verschiedene Vorrichtungen beseitigen, z.B. durch das öffnen mehrerer Lüftöffnungen, die durch Unterdruck betätigt werden, in Strömungsrichtung vor dem Gasventil, den Einbau eines Reguliervergasers oder eines in Abhängigkeit von dem Drehzahlbereich betätigten Verschlußglieds oder eine elektrische oder mechanische Vorrichtung zum Antrieb des Zwischenverdichters, dessen Leistungsänderung weniger als proportional zur Zunahme des Drehzahlbereichs gesteuert wird.

In dem besonderen Fall von Motoren mit einem stationären Drehzahlbereich kann man eine Versorgung mit dem Brennstoffgemisch durch einfaches Ansaugen in dessen Zylinder vorsehen, was einerseits zum öffnen der Auslaßöffnung und andererseits den Spüleffekt infolge der Einleitung der brennstoffreien Druckluft zur Wirkung hat.

In den Fig. 3A und 3B sind die Lufteinlaßleitungen 9 über die Öffnungen 6 an einen Zwischenverdichter 21 der zuvor beschriebenen Art angeschlosser. Die Achsen der Öffnungen 7a und 7b sind zu der dem Auslaß gegenüberliegenden Wand gerichtet und bilden mit den Achsen der Lufteinlaßöffnungen 6 Winkel c unter 90°. Die Leitungen 8a und 8b sind an das Pumpengehäuse angeschlossen, dessen Einlaß 22 in üblicher Weise mit einer Brennstoffversorgungsvorrichtung 23 verbunden ist.Diese Vorrichtung ermöglicht es, eine Schmierung durch Mischung mit dem Brennstoff zu erreichen. Wenn der Zwischenverdichter für die Zufunr von Luft ohne Brennstoff ein Zentrifugalverdichter ist, kann

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man, um eine zu große Erhöhung seiner Abgabemenge in Abhängigkeit von der Erhöhung seiner Drehgeschwindigkeit ein Verschlußglied zum Verschließen der Luftzuführleitung im Zwischenverdichter vorsehen, das entsprechend der Drehgeschwindigkeit eingestellt wird bzw. den Zwischenverdichter mittels geeigneter mechanischer oder elektrischer Vorrichtungen antreiben, wobei außerdem eine Einstellung der Vergasung derart erfolgt, daß man die Anreicherung des vergasten Gemischs in Abhängigkeit von der Erhöhung des Drehzahlbereichs erhöht.

In diesen Figuren hat die Ausnehmung 2b, in der das Gasgemisch konzentriert wird, zwei Zündkerzen 14a und 14b, deren Achsen in der mittleren Vertikalebene dieser Ausnehmung liegen. Die eine Zündkerze 14a befindet sich nahe dem Verbindungspunkt zwischen dem flachen Abschnitt 2a des Zylinderkopfes und der Ausnehmung 2b. Dadurch ermöglicht es die Turbulenz, die durch den Beginn der Verbrennung (Zündkerze 14a) und das Ende der Kompression durch Verteilung des Volumens am Totpunkt, das unter dem ebenen Teil des Zylinderkopfes liegt, eine Weiterleitung der teilweise verbrannten Gase zu der zweiten Zündkerze 14b zu erzielen, die in einem zweiten, größeren Zündbereich als dem ersten reaktiviert werden.

Die Vorteile der Erfindung entsprechen denen, die durch eine direkte Brennstoffeinspritzung erreicht werden, jedoch in weitaus billigerer, weitaus einfacherer und weniger schwierig zu reparierenden Art. Da die Erfindung zwei verschiedene Versorgungssysteme hat, bietet sie den besonderen zusätzlichen Vorteil, eine Erhöhung des Füllgrades zu ermöglichen.

Außer ihren Vorteilen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Leistungserhöhung haben die Motore Vorrichtungen, die es ermöglichen, ein insgesamt brenn-

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stoffarmes Gemisch unter Berücksichtigung aller Forderungen hinsichtlich der Verschmutzungsverringerung zu verwenden.

Die einfachste und wirkungsvollste Einrichtung, um den Anteil von Kohlen- und Stickstoffoxyd zu verringern, besteht in der Verwendung eines insgesamt brennstoffarmen Gemische aufgrund der verwendung eines gleichmäßigen Gemischs, das in dem Bereich nahe der Zündkerze einen hohen Anteil hat, um einen schnellen Zündbeginn zu erreichen. Wenn dieses Ergebnis unter guten Bedingungen bei voller Ladung erreicht werden kann, ist bei geringer Ladung die Verbrennungsgescnwindigkeit am Ende der Verbrennung zu langsam und es ergibt eine Erhöhung der unverbrannten Stoffe.

Die beschriebenen folgenden Vorrichtungen, nämlich die Ausnehmung zur Konzentration des brennstoffreichen Gemischs, die Zerteilung eines Teils des Volumens des Verbrennungsraums und die doppelte Zündung auf der Verwirbelungsachse ermöglichen es, eine ausgezeichnete Verbrennung unter allen Betriebsbedingungen des Motors zu erreichen. Die Ausnehmung zur Konzentration des brennstoffreichen Gemischs, in der die Zündkerze liegt, ermöglicht es, einen raschen Beginn der Verbrennung zu erreichen.

Am oberen Totpunkt vermeidet es die zuvor erwähnte Turbulenz des benachbarten Bereichs des ebenen Abschnittes eine zu langsame Endphase zu erhalten. Die Hauptgefahr der Verbrennung heterogener Gemische. Außerdem trägt diese Verwirbelung auch dazu bei, den Beginn der Verbrennung zu beschleunigen. Die Verbrennung wird daher ständig beschleunigt.

Bei dieser Vorrichtung ist das Gemisch am Anfang der Verbrennung heterogen und ermöglicht es, ein brenn-

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stoffreiches Gemisch nahe der Zündkerze und eine schnelle Verbrennungsanfangsphase zu erreichen. Das Gemisch wird durch die am oberen Totpunkt hervorgerufene Verwirbelung homogen gemacht.

Die Verwirbelungsvorrichtung mit zwei Zündkerzen, die auf der Achse dieser Verwirbelung angeordnet werden, hat die Wirkung, daß ein zweiter, größerer Entflammungsbereich als der erste Bereich geschaffen wird, ohne daß die Verringerung der Ladung die Wirksamkeit des zweiten Bereichs verringern könnte. Die Erhöhung des Verbrennungsvolumens in diesem zweiten Bereich ist auf das Zersetzungsprodukt zurückzuführen, das aus dem ersten Bereich kommt. Dies wird durch eine unvollständige Verbrennung hervorgerufen. Wenn die Verbrennung des ersten Bereichs langsamer ist, nimmt der Anteil an Zersetzungsprodukten zu und begünstigt die Verbrennung in dem zweiten Bereich. Die Verringerung der Ladung erhöht das Verhältnis zwischen dem Volumen des ersten und zweiten Verbrennungsbereichs. Dadurch entsteht eine sehr intensiver Verbrennung bei geringer Ladung. Außerdem bewirkt die Bildung eines brennstoffreichen Gemische im Bereich der Zündkerze aufgrund der Heterogenität des Gemischs eine regelmäßige Verbrennung in allen Drehzahlbereichen und ermöglicht es, Unregelmäßigkeiten des Betriebs von Zweitaktmotoren mit niedrigem Drehzahlbereich zu vermeiden, die durch Fehlzündungen hervorgerufen werden.

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Claims

Ansprüche

M. JVerfahren zur Beaufschlagung eines Verbrermungsraums einer Zweitakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Zündsteuerung, umfassend wenigstens einen Kolben, einen Zylinder, einen Zylinderkopf, die den Verbrennungsraum begrenzen, und Ein- und Auslaßöffnungen am unteren Ende des Zylinders, bei dem die Bestandteile des brennbaren Gemischs durch zwei Einlaßvorrichtungen in den Verbrennungsraum eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die brennstoffreie Luft durch die dem Auslaß am nächstgelegene Vorrichtung eingeleitet wird, die durch zwei zur vertinrilen Schnittebene der Auslaßöffnung symmetrisch angeordnete öffnungen einmündet, deren Achsen sich in dem Zylinder schneiden und gegen die Wand gerichtet sind, die dem Auslaß gegenüberliegt, während das Brennstoffluftgemisch durch die vom Auslaß am weitesten entfernte

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Vorrichtung eingeleitet wird, die wenigstens eine öffnung der Art aufweist, daß die Strömung des Brennstoffluftgemischs zum oberen Ende des Zylinders gerichtet wird, wobei das Brennstoffluftgemisch durch die beiden brennstoffreien Luftströme an der gegenüberliegenden Wand entfernt vom Auslaß gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum derart ausgebildet wird, daß er im oberen Totpunkt eine Ausnehmung zur Ansammlung des Brennstoffluftgemischs aufweist, in der ein Zündelement angeordnet wird und die in den Verbrennungsraum über eine öffnung mündet, deren größte Abmessung in der Mittelebene liegt, die durch die Achse der Auslaßöffnung verläuft, wobei diese öffnung von einem ebenen Abschnitt des Zylinderkopfes zur Zerteilung des Gasvolumens und zur Erzeugung einer Turbulenz am oberen Totpunkt begrenzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Auslaß durch eine Verschlußvorrichtung vor dem Schließen der Gemischeinlaßvorrichtung und der Auslaßöffnung verschlossen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens die brennstoffreie Luft unter Druck mittels eines Zwischenverdichters eingeleitet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , aaß das öffnen der Einlaßöffnung für da.-* erennstoffluftgemisch bezüglich dem öffnen der Einlaßöffnungen für die brennstoffreie Luft verzögert ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5 bei einer Zweitakt-Brenn-

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kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Auslaß am weitesten entfernte öffnung wenigstens eine Gemischeinlaßöffnung aufweist, während die dem Auslaß nächstgelegene Vorrichtung zwei Leitungen aufweist, die von einem Zwischenverdichter gespeist werden, und daß die Gemischeinlaßöffnung mit einer BrennstoffVersorgungsvorrichtung versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischeinlaßleitung und die Einlaßleitungen für die brennstoffreie Luft von einem einzigen Pumpenzwischenverdichter ausgeht, daß die Luftzufuhr durch eine öffnung in der Zylinder-Pumpenanordnung erfolgt, und daß die Brennstoffzufuhr durch Vergasung oder indirekte kontinuierliche Einspritzung erfolgt, und daß die mit der Brennstoffzufuhreinrichtung versehene Leitung ein erstes Rückschlag-Verschlußglied an der Pumpe auf der Strecke aufweist, die sich zwischen dieser Brennstoffversorgungsvorrichtung und dem Anfang dieser Leitung befindet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Brennstoffzuführeinrichtung versehene Leitung mit einem zweiten Rückschlag-Verschlußglied zwischen der Einlaßöffnung für das Brennstoffluftgemisch und dieser Vorrichtung versehen ist, und daß das Verschlußglied der zweite Kopf eines automatischen Ventils ist, dessen erster Kopf das erste Verschlußglied bildet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischeinlaßöffnung mit dem Pumpengehäuse durch einen Drehverteiler verbunden ist, der die Verbindung des Gehäuses und der Leitung im Bereich des unteren Totpunktes während der Einleitung des Gemischs in den Zylinder herstellt.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Pumpengehäuse und der Atmosphäre bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens durch den Drehverteiler erfolgt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischeinlaßleitung mit der Atmosphäre verbunden ist und ein Rückschlag-Verschlußglied hinter der Brennstoffzuführeinrichtung aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischeinlaßöffnung mit einem Zwischenverdichter verbunden ist, der zwischen dem Brennstoffeinlaß und der Gemischeinlaßöffnung liegt und mit einem in Abhängigkeit von dem Motordrehzahlbereich arbeitenden Durchflußregler versehen ist, und daß der Zwischenverdichter eine Pumpe ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischeinlaßvorrichtung mit der Pumpe verbunden iat,tnd daß der Brennstoffeinlaß in Strömungsrichtung hinter der Pumpe liegt.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Auslaßleitung eine Verschlußeinrichtung aufweist, die das Schließen des Auslasses vor dem der entsprechenden öffnung und vor dem Schließen des Einlasses für das Brennstoffluftgemisch durchführt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 6 bis 14, gekennzeichnet durch zwei Zündelemente, die in der Ausnehmung angeordnet sind, in der das Brennstoffluftgemisch konzentriert wird, wobei die Achsen der beiden Zündelemente in der vertikalen

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Mittelebene dieser Ausnehmung liegen, und dadurch, daß eines der beiden Zündelemente nahe der Verbindungslinie zwischen dem ebenen Abschnitt des Zylinderkopfes und der Ausnehmung liegt, um die Verwirbelung auszunutzen, die durch den Beginn der Verbrennung und das Ende der Kompression hervorgerufen wird und unvollständige Verbrennungsprodukte in den zweiten Zündbereich leitet, so daß die Verbrennungsgeschwindigkeit beschleunigt und die Gefahr des Entstehens von unverbrannten Stoffen bei geringer Ladung bei verschmutzungsfreien Motoren vermieden wird, die mit brennstoffarmen Gemisch arbeiten.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß die von dem Auslaß am weitesten entfernte Zuführeinrichtung zwei öffnungen aufweist, die zu der vertikalen Ebene symmetrisch angeordnet sind, in der die Achse der Auslaßöffnung liegt, und die durch eine einzige Leitung verbunden sind, die mit einer Brennstoffzuführeinrichtung und einem Zwischenverdichter versehen ist.

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