DE2850041C2 - Fremdgezündete Zweitaktbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht «ich auf eine Zweitaktbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Zweitaktbrennkraftmaschine ist bekannt (US-PS 24 08 448). Bei dieser bekannten Brennkraftmaschine erfolgt durch die Abbremsung der Spülgemische in der Sammelkammer eine gewisse Beruhigung der durch die Spülschlitze eintretenden Spülgemischstrahlen. Außerdem ist bei dieser bekannten Brennkraftmaschine vorgesehen, daß unter allen Lastbedingungen je Arbeitsspiel die gleiche Spülgemischmenge in den Zylinder eingeleitet wird. Um dennoch die Füllung der Last anpassen zu können, ist ein zusätzliches Ventil vorgesehen, das unter allen Lastbedingungen mit Ausnahme von Vollast während des Beginns des Verdichtungstaktes geöffnet ist, damit ein Teil des Spülgemisches durch das Ventil wieder aus dem Zylinder und in die Kurbelgehäuse zurückgedrückt wird, um die Spülgemischmenge der momentanen Last anzupassen. Dadurch soll die Zündzuverlässigkeit erhöht werden, die insbesondere im Leerlauf wegen der starken Vermischung und Verdünnung des Spülgemisches mit bzw. durch das Restgas gering ist. Die zu diesem Zweck getroffenen, vorstehend genannten Maßnahmen führen jedoch wegen des Hin- und Herpumpens von Spülgemisch zu einer Leistungsver-

minderung, bewirken eine ungünstige Änderung des Verdichtungsverhältnisses in Abhängigkeit von der Last, machen die bekannte Brennkraftmaschine konstruktiv aufwendiger und führen Zb verstärkter Mischung der frischen Füllung mit den Restgasen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Zweitaktbrennkraftmaschine derart auszubilden, daß die Zündzuverlässigkeit insbesondere im untersten Lastbereich, d. h. bei Nullast und niedriger Last, verbessert ist, damit der Kraftstoffverbrauch günstiger ist, der Gehalt an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas verringert ist und störende Geräusche und Schwingungen unterdrückt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung erfolgt eine Gleichstromspülung mit Schichtladung. Während des Expansions- und Auspuffhubes der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine strömen die Luft-Kraftstoff-Gemische in Form beruhigter, abgebremster Spülgemischströme in den Zylinder ein und entlang der Stirnseite des zweiten Kolbens, so daß das Gemisch, obwohl sich zu diesem Zeitpunkt noch große Restgasmengen im Zylinder befinden, bezüglich des Restgases geschichtet, d. h. als Schichtladung, eingebracht werden kann, ohne daß das Spülgemisch mit den Restgasen gemischt wird, da das Spülgemisch beruhigt und abgebremst eingeleitet wird und eine beruhigte Strömung entlang der Stirnseite des zweiten Kolbens ergibt. Während des darauffolgenden Verdichtungshubes steigt die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemisches an der Grenzfläche zwischen diesem und den Restgasen aufgrund der Temperatur der Restgase an.

Während des Fortschreitens des Verdichtungshubes wird die Temperatur dieses bereits vorgewärmten Anteiles des Luft-Kraftstoff-Gemisches durch adiabatische Verdichtung weiter erhöht, was zur Folge hat, daß ein Teil des Kraftstoffes des Luft-Kraftstoff-Gemisches an der Grenzfläche zersetzt wird, so daß chemisch aktive Radikale von C₂, CH', OOH', CHO' und H' erzeugt werden. Diese Radikale bilden zahlreiche Zündquellen, so daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Verdichtungs- bzw. Selbstzündung gezündet werden kann und die Zündung gegebenenfalls auch ohne Funkenzündung zuverlässig erfolgt

Eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit Gleichstromspülung und einer den Spülschlitzen vorgeschalteten Sammelkammer ist an sich auch durch die CH-PS 98 630 !5 bekannt Bei dieser bekannten Zweitaktbrennkraftmaschine wird jedoch durch die Spülschlitze lediglich Luft derart eingeblasen, daß diese im Zylinder eine kräftige Wirbelbewegung sowie eine Bewegung in Axialrichtung des Zylinders ausführt Maßnahmen zur Abbremsung und Beruhigung der eingeblasenen Spülgemische and nicht getroffen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Zweitaktbrennkraftmaschine;

Fig.2 eine Schnittdarstellung gemäß H-Il in Fig. 1;

Fig.3 und 4 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Zweitaktbrennkraftmaschine;

F i g. 5 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform;

Fig.6 eine Schnittdarstellung gemäß VII-VII in Fig. 5;

Fig.7 eine Schnittdarstellung durch eine Beruhigungseinric^tung für die Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 5;

Fig.8 eine Schnittdarstellung gemäß XII-XII in Fig.7;

Fig.9 und 10 Schnittdarstellungen von Abwandlungen der Beruhigungseinrichtung.

Die m den F i g. 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform der Zweitaktbrennkraftmaschine — im folgenden kurz als Zweitaktmotor bezeichnet — umfaßt einen Motorblock 1 mit einem Zylinderblock 2, einem ersten Kurbelgehäuse 3 und einem zweiten Kurbelgehäuse 4. Im Zylinderblock 2 ist ein Zylinder 5 ausgebildet und die Kurbelgehäuse 3 und 4 begrenzen jeweils eine Kurbelkammer 6 bzw. 7. Klargestellt sei, daß die Fig. 1 und 2 nicht alle wesentlichen Merkmale des Zweitaktmotors gemäß der ersten Ausführungsform zeigen.

Im Zylinder 5 sitzen einander gegenüber ein erster Kolben 8 und ein zweiter Kolben 9, die geradlinig hin- und herbewegt werden können und jeweils eine ebene Stirnseite haben. Der erste Kolben 8 und der zweite Kolben 9 sind so ausgelegt, daß das Verdichtungsverhältnis zwischen 4 und 10 beträgt Die Kolben 8 und 9 sind jeweils über eine Pleuelstange 10 bzw. 11 mit nicht dargestellten Kurbelwellen verbunden.

Ungefähr in def Mitte des Zylinders 5 ist eine Zündkerze 12 angeordnet, die für Funkenzündung eines Luft-Kraftstoff-Gernisc'-es sorgen kann. Im Zylinderblock 2 ist ein Ausläßschlitz 13 ausgebildet, durch den Verbrennungsgase aus dem Zylinder 5 austreten können

30

35

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55 und der sich an solcher Stelle befindet, daß er vom ersten Kolben 8 geöffnet und geschlossen wird.

In den Gemischeinlässen der Kurbelgehäuse 3 und 4 ist jeweils ein als Plattenventil ausgebildetes Einwegventil 14 bzw. 15 angeordnet, das nur in einer Richtung öffnet, nämlich in der Richtung, in der Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Kurbelkammer 6 bzw. 7 eingelassen wird. Mit den Kurbelgehäusen 3 und 4 ist ein Ansaugkrümmer 16 bzw. 17 verbunden. In jedem Ansaugkrümmer 16 bzw. 17 befindet sich ein Vergaser 18 bzw. 19 zur Aufbereitung eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff, beispielsweise Luft und Benzin. Jedem Vergaser 18 und 19 ist ein Luftfilter 20 bzw. 21 zugeordnet

Der Zylinder 5 und die Kurbeikammern 6 und 7 stehen über drei Paare von Spülkanälen 22 und 23 sowie eine Sammelkammer 26 für Spülgemisch miteinander in Verbindung. In den Spülkanälen sind in den F i g. 1 und 2 nicht dargestellte, weiter unten beschriebene Beruhigungseinrichtungen zum Drosseln ^ad/oder Umlenken der Gemischströmungen durch die Spü&anäle angeordnet Die ringförmige Sammelkammer 26 ist im Zylinderblock 2 ausgebildet und steht mit dem Zylinder 5 durch sechs Spülschlitze 27 in Verbindung. Die einander entgegengesetzt verlaufenden Spülkanäle 22 und 23 münden in die Sammelkammer 26. Jeder Spülschlitz 27 mündet im wesentlichen tangential und verläuft in einer zum Zylinder 5 senkrechten Ebene, so daß die durch die Spülschlitze 27 in den Zylinder eintretenden Gemischströme vor der Stirnseite des zweiten Kolbens 9 wirbeiförmig strömen. Neben den Spülkanälen 22 ist ein Kühlwassermantel bzw. Kühlwasserkanal 28 ausgebildet In der Ausiaßöffnung 13 ist ein als Drosselklappe 30 ausgebildetes Drosselventil angeordnet das in gewünschter Weise betätigt werden kann.

Bei dem vorstehend beschriebenen Zweitaktmotor werden die Spülschlitze 27 und den Auslalischlkz 13 in bekannter Weise durch die Hin- und Herbewegung der Kolben 8 und 9 geöffnet und geschlossen. Während sich die Kolben 8 und 9 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegen, d. h. während des Expansions- und Auspuffhubes, öffnet zunächst den Auslaßschlitz 13, wonach dann die Spülschlitze 27 öffnen. Die in den Vergasern 18 und 19 aufbereiteten Luft-Kraftstoff-Gemische werden durch die Ansaugkrümmer 16 und 17 und die Einwegventile 14 und 15 während des Verdichtungshubes des Zweitaktmotors wie bei herkömmlichen Zweitaktmotoren mit Kurbelkastenspülung in die Kurbelkammern 6 und 7 eingesaugt

Während des Expansionshubes werden die in die Kurbelkammern 6 und 7 eingesaugten Luft-Kraftstoff-Germsehe durch die Spülkanäle 22 und 23 mit den Beruhigungseinrichtungen als Spülgemisch zur Sammelkammer 26 geleitet In der Sammelkammer 26 wird die Strömungsrichtung des Spülgemisches geändert, und zwar von zur Achse des Zylinders 5 paralleler Strömungsrichtupf; in dazu senkrechte Strömungsrichtung. Da die in Axialrichtung einander entgegen strömenden Spülgemischströme aufeinandertreffen, bevor sie ihre Strömungsrichtung ändern, werden die Spülgemischströme zu sanften, beruhigten Strömen weiter abgebremst.

Wenn sich der Kolben 8 dem unteren Totpunkt nähert und den Auslaßschlitz 13 öffnet, können die Verbrennungsgase austreten und sinkt der Druck im Zylinder 5 auf den Umgebungsdruck. Wenn sich dann der Kolben 9 weiter in Richtung zu seinem unteren

Totpunkt bewegt, öffnen die Spülschlitze 27, so daß die beruhigten Spülgemischströme aus Luft-Kraftstoff-Gemisch tangential in den Zylinder 5 einströmen können.

Da die Sammelkammer 26 die Strömungsrichtung der Spülgemischströme so ändert, daß diese in zur Achse des Zylinders 5 senkrechter Richtung strömen, hat die Spülgemischströmung praktisch keine in Axialrichtung des Zylinders 5 gerichtete Geschwindigkeitskomponente, so daß das Spülgemisch wirbeiförmig entlang der Stirnseite des Kolbens 9 strömt.

Zu diesem Zeitpunkt befinden sich große Restgasmengen im Zylinder 5. Da die Spülgemischströme in den Zylinder 5 entlang der Stirnseite des Kolbens 9 einströmen, wird eine Vermischung der Luft-Kraftstoff-Gemische, die die Spülgemischströme bilden, mit den Restgasen vermieden, so daß im Zylinder die Luft-Kraftstoff-Gemische und die Restgase geschichtet vorliegen, wobei die während des vorangegangenen Arbeitsspiels durch die Verbrennung der Gemische erzeugten Restgase sich im (in F i g. 1) rechten Abschnitt des Zylinders 5 befinden und die als Spülgemischströme eingeleiteten Luft-Kraftstoff-Gemische sich im linken Abschnitt des Zylinders 5 befinden.

Wenn die Drosselklappe 30 im Auslaßschlitz 13 zu diesem Zeitpunkt so betätigt ist, daß die Abgasströmung gedrosselt wird, kann eine plötzliche Verringerung des Druckes im Zylinder 5 vermieden werden, die andernfalls auftritt, wenn der Auslaßschlitz 13 geöffnet wird. Dadurch werden die in den Zylinder 5 einströmenden Spülgemischströme weiter abgebremst, so daß Jo dadurch sichergestellt ist, daß die als Spülgemischströme zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemische bezüglich der Restgase geschichtet eingebracht werden, ohne daß es zu einer Mischung mit den Restgasen kommt.

Danach werden diejenigen Teile der Luft-Kraftstoff-Gemische, die sich an der Grenzfläche zwischen den Luft-Kraftstoff-Gemischen und den Restgasen im Zylinder 5 befinden, von den Restgasen während des Verdichtungshubes auf hohe Temperatur erwärmt. Die Bewegung der Kolben 8 und 9 in Richtung zu ihren oberen Totpunkten bewirkt eine adiabatische Verdichtung im Zylinder 5. was zur Folge hat, daß ein Teil des Kraftstoffes in den Luft-Kraftstoff-Gemisch an der Grenzfläche zersetzt wird und aktiviert wird, so daß chemisch hoch aktive Radikale (Zwischenprodukte der « Verbrennung) von C₂, CH', OOH', CHO' und H' erzeugt werden. Diese Radikale sind chemisch aktiv und sehr gut brennbar und bilden zahlreiche Zündquellen an der Grenzfläche zwischen den Luft-Kraftstoff-Gemischen und den Restgasen. Während des Verdichtungs- so hubes werden die die Radikale enthaltenden Luft-Kraftstoff-Gemische verdichtet und durch Verdichtungszündung gezündet, ohne daß die Zündkerze 12 benutzt wird, um eine Funkenzündung zu bewirken. Nachdem das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Verdichtungszündung gezündet worden ist, brennt es ausreichend ab, wobei die bei der Verbrennung freigesetzte Energie über die Kolben 8 und 9 und die Pleuelstangen 10 und 11 die Kurbelwellen antreibt

Die Erzeugung von Radikalen im Zylinder 5 ist optisch gemessen worden. Fig.3 zeigt die Mengen erzeugter Radikale in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel. Die Mengen wurden durch die Lichtemissionsstärke bestimmt. Wie aus Fig.3 erkennbar ist, beginnt die Erzeugung der Radikale von CH' und C₂, die besonders gut brennbar sind, ungefähr 30° vor dem oberen Totpunkt; danach beginnt die Erzeugung der Radikale von OH'. Daher kann die Zündung wirkungsvoll durch Verdichtungszündung bewirkt werden, wobei Verdichtungszündung der Luft-Kraftstoff-Gemische selbst dann noch erreicht werden kann, wenn das Verdichtungsverhältnis einen niedrigen Wert im Bereich von 4 bis 10 hat. Fig.4 gibt die Ergebnisse von Versuchen wieder, die mit einem Zweitaktmotor der beschriebenen Art durchgeführt wurden. F i g. 4 ist ein Zylinderdruck-Verbrennungstemperatur-Diagramm, wobei auf der Ordinate der Druck Pirn Zylinder und auf der Abszisse die Verbrennungstemperatur T aufgetragen sind. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß der beschriebene Zweitaktmotor im Gegensatz zu einem Dieselmotor, der nur in einem Bereich A mit hohem Druck und hoher Temperatur betrieben werden kann, in einem Bereich S bei niedrigem Druck und/oder niedriger Temperatur betrieben werden kann. Beim beschriebenen Zweitaktmotor werden Radikale der Kraftstoffbestandieile erzeugt und dazu benutzt, mit VeruicMiüngszündung der Luft-Kraftstoff-Gemische zu arbeiten. Dadurch ist dafür gesorgt, daß bei jedem Arbeitsspiel zwangsläufig eine Zündung erfolgt, so daß der Motor ruhig und gleichmäßig arbeiten kann, ohne daß störende Schwingungen und störendes Geräusch erzeugt wird. Die höhere Zuverlässigkeit der Zündung führt zu einer starken Verringerung des Gehaltes an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas und ermöglicht die Verwendwig eines mageren Gemisches, wodurch der Kraftstoffverbrauch stark verbessert ist.

Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform werden zur Aufbereitung der Gemische für den Zweitaktmotor Vergaser benutzt. Stattdessen können in die Ansaugkrümmer 16 und 17 Kraftstoffeinspritzventile eingebaut sein, die den Motor mit Luft-Kraftstoff-Gemischen versorgen.

Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist itrs Zylinderblock eins Sammelkammer für das Spülgemich ausgebildet. Die Spülgemischströme werden abgebremst und beruhigt aus der Sammelkammer in den Zylinder in zur Achse des Zylinders senkrechter Richtung eingeleitet. Durch diese Ausbildung ist es möglich, die Luft-Kraftstoff-Gemische bezüglich der Restgase im Zylinder zu schichten, so daß Verdichtungszündung der Luft-Kraftstoff-Gemische durchgeführt werden kann. Der Motor kann mit einem niedrigen Verdichtungsverhältnis im Bereich von 4 bis 10 arbeiten, und es ist möglich, das Gewicht des Motorblockes im Vergleich zu einem Motor mit höheren Verdichtungsverhältnis zu verringern. Da die Zündung bei Nullast und niedriger Last als Verdichtungszündung durchgeführt wird, erfolgt sie zuverlässig bei jedem Arbeitsspiel. Dies hat zur Folge, daß der Motor weniger Schwingungen und Geräusche als herkömmliche Zweitaktmotoren erzeugt, daß der Kraftstoffverbrauch geringer ist, daß die Menge unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den Abgasen verringert ist und daß keine störenden Gerüche erzeugt werden.

Die F i g. 5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zweitaktmotors. Bei dieser Ausführungsform ist die Zündzuverlässigkeit wiederum dadurch verbessert, daß im Bereich zwischen Nullast und niedriger Last des Motors »vie beim ersten Ausführungsbeispiel die Zündung der Luft-Kraftstoff-Gemische durch Verdichtungszündung unter Verwendung der erzeugten Radikale herbeigeführt wird.

Im Bereich zwischen mittlerer Last und Vollast des Motors wird jedoch das Spülgemisch nicht ausschließlich aus der Sammelkammer beruhigt eingeleitet und

erfolgt die Zündung der Gemische durch Funkenzündung mit Hilfe der Zündkerze.

In den Fig.5 und 6 sind Teile, die Teilen der Ausführungsformen gemäß den F i g. 1 und 2 gleichen bzw. entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Teil", mit dem Bezugszeichen 1 bis 21 werden daher nicht erne-jt erläutert.

Der Zylinder 5 steht mit der Kurbelkammer 6 über erste Spülkanäle 22a und Sammelkammern 26a für Spülgemisch in Verbindung, während der Zylinder mit der Kurbelkammer 7 über zweite Spülkanäle 23a und die Sammelkammern 26a sowie dritte Spülkanäle 25 in Verbindung steht. In den Spülkanälen 22a und 23a befinden sich wiederum nicht dargestellte, noch zu erläuternde Beruhigungseinrichtungen.

Die ersten Spülkanäle 22a und die zweiten Spülkanäle 23.1 verlaufen so, daß sie von entgegengesetzten Seiten zu den Sammelkammern 26a führen, die mit dem Zylinder 5 durch Spülschlitze 27a in Verbindung stehen. Jeder Spülschlitz 27a mündet im wesentlichen tangential zum Zylinder 5 in einer zum Zylinder 5 senkrechten Ebene, so daß die durch die Spülschlitze 27a in den Zylinder 5 eingelassenen Spülgemischströme wirbeiförmig entlang der Stirnseite des Kolbens 9 strömen.

Die Kurbelkammer 7 ist außerdem über die dritten Spülkanäle 25 sowie Spülschlitze 27b mit dem Zylinder 5 verbunden, wobei die Spülschlitze 276 in Richtung zum zentralen Bereich des Zylinders 5 münden, damit die Spülgenischströme in Richtung zur Zündkerze 12 strömen können.

Die Kolben 8 und 9 sind so angeordnet, daß zwischen ihnen eine Phasendifferenz vorliegt, wobei die Betriebsphase des Kolbens 8 etwas der des Kolbens 9 vorauseilt.

Im Auslaßschlitz 13 ist die Abgas-Drosselklappe 30 angeordnet. In jedem der zweiten Spülkanäle 23a befindet sich ein als Drosselklappe 3ί ausgebildetes erstes Spülgemisch-Drosselventil, und in jedem der dritten Spülkanäle 25 befindet sich ein als Drosselklappe 32 ausgebildetes zweites Spülgemisch-Drosselventil.

Im folgenden wird eine Steuervorrichtung beschrieben, die das Ausmaß der öffnung der drei Drosselklappen 30,31 und 32 steuert. Die Steuervorrichtung umfaßt als Membraneinheiten ausgebildete Antriebe 33,34 und 35, Leitungen 36 und 38, ein elektromagnetisches Dreiwegventil 37, einen Drehzahlfühler 41, einen Drosselschalter 42 sowie eine Steuerschaltung43.

Die Drosselklappen 30, 31 und 32 werden von den Antrieben 33, 34 und 35 angetrieben bzw. eingestellt Wenn der Unterdruck im Ansaugkrümmer 17 über die Leitungen 36 und 38 sowie das elektromagnetische Dreiwegventil 37 auf die Antriebe 33,34 und 35 gegeben wird, werden deren nicht dargestellte Membranen so ausgelenkt, daß das Ausmaß der öffnung der Drosselklappe 30 und der zweiten Drosselklappe 32 so eingestellt wird, daß die Drosselklappe 30 halb geöffnet ist und daß die Drosselklappe 32 vollständig geschlossen oder teilweise geöffnet ist. Gleichzeitig wird das Ausmaß der öffnung der Drosselklappe 31 vergrößert, so daß die Drosselklappe 31 halb oder vollständig geöffnet ist.

Wenn andererseits die Antriebe 33, 34 und 35 mit atmosphärischem Druck beaufschlagt werden, wird das Ausmaß der Öffnung der Abgas-Drosselklappe 30 und der zweiten Spülgemisch-Drosselklappe 32 vergrößert, während das Ausmaß der öffnung der ersten Spülgemisch-Drosselklappe 31 verringert wird, so daß die Abgas-Drosselklappe 30 vollständig öffnet die zweite Spülgemisch-Drosselklappe 32 vollständig öffnet und die erste Spülgemisch-Drosselklappe 31 vollständig schließt.

Das elektromagnetische Dreiwegventil 37 hat die Aufgabe, das auf die Leitung 38 gegebene Drucksignal zwischen dem Ansaug-Unterdruck und atmosphärischem Druck umzuschalten. Wenn das Dreiwegventil 37 erregt ist, gelangt Ansaug-Unterdruck aus der Leitung 36 in die Leitung 38. Wenn das Dreiwegventil 37 enterregt ist, leitet es atmosphärischen Druck in die

to Leitung 38.

Die Erregung und Enterregung des elektromagnetischen Dreiwegventiles 37 wird von der Steuerschaltung 43 gesteuert, auf die eingangsseitig Signale des Drehzahlfühlers 41 gegeben werden. Der Drehzahlfüh ler 41, der die Drehzahl des Zweitaktmotors ermittelt und an sich bekannt ist, kann an die Kurbelwelle angeschlossen sein und beispielsweise einen elektromagnetischen Abtaster aufweisen. Der Drehiämiühici 41 erzeugt ein Ausgangssignal, das der Drehzahl des Zweitaktmotors entspricht. Der Drosselschalter 42 wird entsprechend dem Ausmaß der öffnung einer Drosselklappe 19a des Vergasers 19 verstellt und eingeschaltet, wenn das Ausmaß der öffnung der Drosselklappe 19a einen bestimmten Wert unterschreitet. Er erzeugt dann ein elektrisches Signal, das anzeigt, daß der Motor bei Nuilast oder niedriger Last arbeitet.

Die Steuerschaltung 43 umfaßt einen Vergleicher und eine Treiberschaltung, die an sich bekannt sind, und erzeugt ein Stellsignal, das auf das elektromagnetische Dreiwegventil 37 gegeben wird, wenn der Zweitaktmotor bei Nullast oder niedriger Last arbeitet.

Bei der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform des Zweitaktmotors werden der Auslaßschlitz 13 und die Spülschlitze 27a und 276 in bekannter Weise durch die Hin- und Herbewegung der Kolben 8 und 9 geöffnet und geschlossen. Während sich die Kolben 8 und 9 von ihren oberen Totpunkten zu ihren unteren Totpunkten bewegen, d. h. während des Expansionshubes, öffnet zunächst der Auslaßschlitz 13, wonach dann die Spülschlitze 27b und 27a öffnen. Von den Vergasern 18 und 19 aufbereitete Luft-Kraftstoff-Gemische werden durch die Ansaugkrümmer 16 und 17 sowie die Einwegventile 14 und 15 auf gleiche Weise wie bei herkömmlichen Zweitaktmotoren mit Kurbelka stenspülung in die Kurbelkammern 6 und 7 eingeleitet.

Wenn der Zweitaktmotor im Bereich zwischen

mittlerer und hoher Last arbeitet, ist die Drosselklappe 19a mehr, als es dem bestimmten Wert entspricht, geöffnet, so daß die Steuerschaltung 43 das elektromag netische Dreiwegventil 37 enterregt hält, so daß atmosphärischer Druck auf die Antriebe 33, 34 und 35 gegeben wird. Daher ist dann die Abgas-Drosselklappe 30 vollständig geöffnet, während die erste Spülgemisch-Drosseiklappe 31 vollständig geschlossen ist und die zweite Spülgemisch-Drosseiklappe 32 ebenfalls vollständig geöffnet ist

Die Luft-Kraftstoff-Gemische werden daher über die Spülkanäle 22a und 25 in die Zylinder 5 eingeleitet sowie von der Zündkerze 12 gezündet Nachdem die Gemische verbrannt sind, werden die Abgase durch den Auslaßschlitz 13 abgelassen, so daß der Zweitaktmotor wie ein Motor mit herkömmlicher Funkenzündung arbeitet

Der Kolben 8 auf der Seite der Auslaßöffnung 13 eilt

. 65 dem gegenüberliegenden Kolben 9 etwas voraus, so daß der Auslaßschlitz 13 früher öffnet als dies sonst der Fall wäre. Dadurch wird das Abgas so abgelassen, daß eine

ausreichende Spülung erfolgen kann, so daß der

Spülgrad verbessert ist.

Im Bereich zwischen Betrieb des Zweitaktmotors bei niedriger Drehzahl und niedriger Last und Nullast, in dem die Drosselklappe 19a wenig geöffnet ist und die Drehzahl verringert ist, ist der Drosselschalter 42 eingeschaltet, während gleichzeitig de;· Drehzahlfühler 41 niedrige Drehzahl anzeigt, so daß die Steuerschaltung 43 ein Stellsignal liefert, durch das das elektromagnetische Dreiwegventil 37 erregt wird, so daß dieses die Antriebe 33, 34 und 35 mit Ansaug-Unterdruck beaufschlagt.

Die Antriebe 33, 34 und 35 stellen daher die Drosselklappe 30 auf halbe öffnung, die erste Spülgemisch-Drosselklappe 31 auf volle öffnung und die zweite Spülgemisch-Drosselklappe 32 auf vollständig geschlossen, wie dies in F i g. 5 dargestellt ist.

Wenn der Auslaßschlitz 13 öffnet, nachdem der Kolben 8 beiiien u'uercri Toipuiiki uuiOiiiaufcn hai tit'iu sich seinem unteren Totpunkt nähert, werden die Verbrennungsgase ausgeblasen, wobei der Druck im Zylinder 5 ungefähr gleich dem atmosphärischen Druck wird. Wenn sich dann der Kolben 8 weiter in Richtung zu seinem unteren Totpunkt bewegt, werden die Spülschlitze 27a geöffnet, so daß die Spülgemischströme tangential in den Zylinder 5 eintreten und über die Stirnseite des Kolbens 9 strömen können.

Während des Spülens werden die in die Kurbelkammern 6 und 7 eingeleiteten Luft-Kraftstoff-Gemische als Spülgemischströme durch die Spülkanäle 22a und 23a und die Beruhigungseinrichtungen in die Sammelkammern 26a geleitet, in denen die Strömungsrichtung der Spülgemischströme geändert wird, und zwar von zur Achse des Zylinders 5 paralleler Strömung in zur Achse des Zylinders 5 senkrechte Strömungsrichtung, wobei die einander entgegengesetzten Spülgemischströme aufeinander treffen. Die Spülgemischströme sind daher abgebremst und beruhigt, wenn sie in den Zylinder 5 eintreten.

Da die Spülgemischströme in zur Achse des Zylinders 5 senkrechte Richtung von der Sammelkammer 26a umgelenkt werden, haben sie fast keine Geschwindigkeitskomponente in Axialrichtung des Zylinders 5, so daß die Spülgemischströme wirbeiförmig entlang der Stirnseite des Kolbens 9 strömen.

Zu diesem Zeitpunkt befinden sich große Restgasmengen im Zylinder 5. Da jedoch die Spülgemischströme entlang der Stirnseite des Kolbens 9 in den Zylinder 5 eingeleitet werden, können sich die Luft-Kraftstoff-Gemische, die die Spülgemischströme bilden, nicht mit den Restgasen mischen. Das durch die Verbrennung der Gemische während des vorangegangenen Arbeitsspiels erzeugte Restgas befindet sich im in Fig.5 rechten Abschnitt des Zylinders 5, während sich die eingeleiteten Gemische im linken Abschnitt des Zylinders 5 befinden, so daß die Frischladung und die Restgase unvermischt geschitet sind.

Durch die Drosselung des Abgasstromes mittels der Abgas-Drosselklappe SO wird ein plötzlicher Abfall des Druckes im Zylinder 5 verhindert, der andernfalls auftreten würde, wenn der Auslaßschlitz 13 geöffnet wird, wodurch eine weitere Bremsung und Beruhigung der in den Zylinder 5 einströmenden Spülgemischströme erfolgt und sichergestellt ist, daß die Gemische im Zylinder 5 bezüglich der Restgase geschichtet sind.

Während des darauffolgenden Verdichtungshubes werden die Luft-Kraftstoff-Gemische durch Verdichtungszündung gezündet, was durch die erzeugten Radikale möglich ist, wie dies beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.

Die auf diese Weise durch Verdichtungszündung gezündeten Gemische brennen gleichmäßig ab. «-obr' die Verbrennungsenergie die Kurbelwellen über die Kolben 8 und 9 sowie die Pleuelstangen 10 und 11 antreibt.

Die Erzeugung der Radikale im Zylinder 5 erfolgt auf gleiche Weise, wie es unter Bezugnahme auf F i g. 3 für die erste Ausführungsform erläutert wurde. Die Gemische werden sehr zuverlässig gezündet, und Verdichtungszündung kann selbst bei einem niedrigen Verdichtungsverhältnis im Bereich von 4 bis 10 durchgeführt werden, wie dies bereits unter Bezugnahme auf F i g. 4 erläutert wurde.

In den Spülkanälen 22a und 23a gemäß F i g. 5 bzw. den Spülkanälen 22 und 23 gemäß Fig. I befinden sich Beruhigungseinrichtungen. Diese sind beispielsweise aus porösem Sintermetall gefertigte Drosselklappen, die etwas luftdurchlässig sind, so daß der durch den jeweiligen Spülkanal strömende Spülgemischstrom abgebremst und beruhigt wird. Diese die Umlenkeinrichtungen bildenden Drosselklappen können auf gleiche Weise wie die Abgas-Drosselklappe 30 angetrieben sein, nämlich bei Nullast und niedriger Last

••o geschlossen und ansonsten geöffnet sein.

Statt aus Drosselklappen aus porösem Sintermetall können, wie die Fig. 7 und 8 zeigen, die Beruhigungseinrichtungen auch aus einer Drosselklappe 50a aus nichtporösem Material, in der ein Ausschnitt 51

ausgebildet ist. und einer Umlenkplatte 52 bestehen, die stromab des Ausschnittes 51 angeordnet ist und ungefähr die Form eines »U« hat. Statt der Umlenkplatte 52 kann ein kastenförmiges Element 52a (siehe Fig.9) verwendet werden, das einen L-förmigen

so Strömungsweg definiert. Ferner kann statt des kastenförmigen Elementes 52a ein Rohr 526 verwendet werden, das ungefähr L-förmig gebogen ist. wie F i g. 10 zeigt.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Fremdgezündete Zweitaktbrennkraftmaschine mit Gleichstromspülung, mit zwei Gegenkolben in jedem eine Axialrichtung festlegenden Zylinder, von denen der eine entlang seiner Stirnseite gerichtete Spülschlitze und der andere den zumindest einen Auslaßschlitz des Zylinders steuert, mit Luft-Kraftstoff-Gemisch-Verdichtung in den beiden Kurbelgehäusen, mit einer Sammelkammer stromauf der Spülschlitze und mit Spülkanälen, die im wesentlichen in Axialrichtung verlaufend von den beiden Kurbelgehäusen ausgehend in die Sammelkammer münden, wobei in der Sammelkammer die durch die Spülkanäle schnell strömenden Spülgemische in Axialrichtung aufeinandertreffen und gebremst werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülschlitze (27, 27a,) im wesentlichen tangential zum Zylinder 0) gerichtet sind, und daß in einem Bereich unterhalb der Vollast, der zumindest die Nullast und niedrige Last beinhaltet, das Gemisch in den Spülkanälen (22, 23; 22a, 23a; gedrosselt und/oder umgelenkt wird und in Axialrichtung mit Restgas geschichtet in den Zylinder eingeleitet, geschichtet verdichtet und ?ur Selbstzündung gebracht wird.

2. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromab des Auslaßschlitzes (13) ein Abgas-Drosselventil (30) angeordnet ist.

3. Zweitaktbrennkraftrnaschi*·" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Spülkanäle (25) vorgesehen sind, die unabhängig von den in die Sammelkammer (26a,) mündenden, ersten Spülkanälen (22a, 23a,) sind und eines der Kurbelgehäuse (4) direkt mit Spülschlitzen (276,) verbinden, daß in den dieses Kurbelgehäuse (4) mit der Sammelkammer verbindenden ersten Spülkanälen (23a,J erste Spülgemisch-Drosselventile (31) angeordnet sind, daß in den zweiten Spülkanälen (25) zweite Spülgemisch-Drosselventile (32) angeordnet sind und daß eine Steuervorrichtung (33 bis 38,41,42, 43) vorgesehen ist, die im Bereich zwischen Nullast und niedriger Last der Brennkraftmaschine das Ausmaß der öffnung des Abgas-Drosselventils so^ie der zweiten Spülgemisch-Drosselventile vergrößert und das Ausmaß der öffnung der ersten Spülgemisch-Drosselventile verringert, so daß die Luft-Kraftstoff-Gemische im Bereich zwischen Nullast und niedriger Last der Brennkraftmaschine durch Selbstzündung gezündet werden und im Bereich zwischen mittlerer Last und Vollast der Brennkraftmaschine durch Fremdzündung mittels einer Zündkerze (12) gezündet werden.

4. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Beruhigungseinrichtung zum Drosseln der Gemischströmung in den Spülkanälen (22, 23; 22a. 23a,), die aus einer Drosselklappe aus porösem, luftdurchlässigem Sintermetall besteht.

5. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Beruhigungseinrichtung (50a, 52; 50a, 52a, 50a, 52b) zum Drosseln der Gemischströmung in den Spülkanälen (22, 23; 22a, 23a^, die eine nichtporöse Drossselklappe (50a) mit einem Ausschnitt (5Ia^ sowie ein stromab des Ausschnitts angeordnetes Umlenkelement (52,52a, 52tyumfaßt.

6. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (5OaJ bei Nullast und niedriger Last geschlossen, ansonsten geöffnet ist.