DE2855445A1

DE2855445A1 - Zweitakt-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2855445A1
Application number: DE19782855445
Authority: DE
Inventors: Sigeru Onishi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1977-12-21
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1979-07-12
Also published as: FR2412695A1; US4204488A; SE442231B; DE2858090C2; DE2855445C2; FR2412695B1; SE7813162L; CA1089767A; GB2012867A; GB2012867B; JPS5486017A; JPS5638767B2

Description

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Zweitakt-Brennkraftmaschine

Als eine Zweitakt-Brennkraftmaschine, die einen beachtlich herabgesetzten Kraftstoffverbrauch und Schadstoff-Anteil in den Abgasen aufweist und auch einen ruhigen Lauf ermöglicht, hat der Erfinder des vorliegenden Anmeldungsgegenstandes bereits eine Zweitakt-Brennkraftmaschine vom sogenannten aktiven thermoatmosphärischen Verbrennungstyp vorgeschlagen. Bei dieser Brennkraftmaschine weist die Überströmleitung, die die Brennkammer mit der Kurbelkammer verbindet, einen langen ersten Kanal mit relativ kleinem Querschnitt, der mit der Kurbelkammer verbunden ist, und einen kurzen zweiten Kanal von relativ großem Querschnitt auf. Dieser zweite Kanal ist einerseits mit dem ersten Kanal und andererseits mit dem Einlaß verbunden, der sich in die Brennkammer öffnet. Bei dieser Zweitakt-Brennkraftmaschine wird das frische Brenngasgemisch, das aus der Kurbelkammer in den ersten Kanal hineingedrückt wird, gezwungen, dort mit hoher Geschwindigkeit zu strömen, was zur Folge hat, daß dort die Verdampfung der Flüssiganteile im Brenngasgemisch gefördert wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des im ersten Kanal fließenden frischen Brenngasgemisches wird im zweiten Kanal vermindert. Das so abgebremste Brenngasgemisch fließt dann mit niedriger Geschwindigkeit in die Brennkammer ein. Auf diese Weise wird in der Brennkammer eine aktive ThermoatmoSphäre erzeugt. Diese wird während des Verdichtungstaktes aufrechterhalten, bis am Ende des Verdichtungstaktes eine Selbstzündung des frischen Brenngasgemisches hervorgerufen wird.

Bei dieser früher vorgeschlagenen Zweitakt-Brennkraftmaschine ist, wie erwähnt, zur Erzielung des Verdampfungseffektes durch hohe Strömungsgeschwindigkeit ein Teil der Überströmleitung, hier der erste Kanal, so gestaltet, daß er einen kleinen Quer-

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schnitt aufweist. Das frische Brenngasgemisch, das durch die Überströmleitung fließt, ist daher einem Strömungswiderstand unterworfen, wenn es im ersten Kanal fließt. Als Folge davon ist es unmöglich, das frische Brenngasgemisch der Brennkammer in einer Menge zuzuführen, die ausreichend ist, um ein hohes Drehmoment an der Kurbelwelle zu erzeugen, und zwar auch dann, wenn die Drosselklappe des Vergasers voll geöffnet ist. Es ist daher schwierig, ein hohes Drehmoment zu erzeugen, wenn die Brennkraftmaschine unter starker Belastung arbeiten soll» Diese Schwierigkeit tritt bei der beschriebenen Maschine unvermeidlich auf, weil sie besonders im Hinblick auf Teillastbetrieb während langer Betriebszeiten konstruiert ist.

Pur andere Verwendungszwecke werden möglicherweise aber auch Zweitakt-Brennkraftmaschinen benötigt, die andere Charakteristika aufweisen, insbesondere auch unter starker Belastung betrieben werden sollen. Wenn eine solche Brennkraftmaschine bei hoher Belastung ein hohes Drehmoment abgeben soll, dann ist es notwendig, eine relativ große Menge frischen Brenngasgemisches in die Brennkammer einzuführen. Da in einem solchen Fall das frische Brenngasgemisch mit hoher Geschwindigkeit in die Brennkammer einfließen würde, wird hier eine Turbulenz und Bewegung in den Restgasen, die vom vorhergehenden Arbeitstakt zurückgeblieben sind, erzeugt mit der Folge,, daß man keine vollständige aktive thermoatmosphärische Verbrennung erzielen kann. Ein hoher Brenngasgemischbedarf und die für die Erzielung der Vorteile der früher vorgeschlagenen Brennkraftmaschine notwendigen Betriebsbedingungen widersprechen demnach.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zweitakt-Brennkraftmaschine vom aktiv-thermoatmosphärischen Verbrennungstyp anzugeben, die in der Lage ist, ein hohes Drehmoment abzugeben, bei der andererseits der Kraftstoffverbrauch und der Anteil von Schadstoffen in den Abgasen unabhängig vom Belastungszustand der Maschine verringert ist.

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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Ausführungsformen näher erläutert verden. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt von der Seite durch eine Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt der Maschine nach Fig. 1 von vorn;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Kurbelgehäuseteils 1c;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Kurbelgehäuseteils la;

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Kurbelgehäuse;

Fig. 6 eine Bodenansicht eines Kurbelgehäuses;

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII von Fig. 2;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung; .

Fig. 9 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung von der Seite;

Fig. 10 einen Längsschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 9 längs der Linie X-X von Fig. 9;

Fig. 11 eine Seitenansicht des Kurbelgehäuseteils 1c von Fig. 9, und

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Fig. 12 eine Seitenansicht durch das Kurbelgehäuseteil 1a in Fig. 9.

In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 ein Kurbelgehäuse bezeichnet, auf welchem ein Zylinderblock 2 befestigt ist, der von einem Zylinderkopf 3 verschlossen ist» In der Zylinderbohrung des Zylinderblocks 2 ist ein Kolben k mit flachem Kolbenboden hin- und herverschiebbar angeordnet, der zwischen sich und dem Zylinderkopf 3 eine Brennkammer 6 im Zylinderblock einschließt. An der höchsten Stelle der Brennkammer 6 ist eine Zündkerze 7 angeordnet. Im Kurbelgehäuse 1 ist eine Kurbelkammer 8 ausgebildet, in welcher die mit Gegengewichten 9 ausgerüstete Kurbelwelle umläuft. Eine Pleuelstange 10 verbindet die Kurbelwelle mit dem Kolben. In den Zylinderblock 2 ist eine Zylinderlaufbüchse 5 eingepaßt, die, ebenso wie der Zylinderblock 2 von einem Ansaugkanal 12 durchdrungen ist, der sich in der Ansaugöffnung 11 in die Zylinderbohrung öffnet. Im Ansaugkanal 12 ist ein Vergaser 13 mit Drosselklappe 14 angeordnet. In der Zylinderlaufbüchse 5 sind zwei Überströmöffnungen 15 ausgebildet sowie weiterhin eine Abgasöffnung 16, von der aus ein Abgaskanal 18 nach außen verläuft, von dem auch noch das Abgasrohr 17 in Fig. 1 erkennbar ist. Die vorliegende Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 ist eine Schnürle-Zweitaktmaschine mit einem effektiven Verdichtungsverhältnis von 6,5:1. Wie die Figuren 2, 5 und 6 zeigen, besteht das Kurbelgehäuse 1 aus drei Kurbelgehäuseteilen 1a, 1b und Ic. Zwei Überströmkanäle 19» die sich an den Öffnungen 15 in die Brennkammer 6 öffnen, erstrecken sich vertikal längs der Außenwand der Zylinderlaufbüchse 5 im Zylinderblock 2 und sind mit entsprechenden, im oberen Bereich des Kurbelgehäuses 1 ausgebildeten Kanälen 20 verbunden. Die Kanäle 20 und 19 bilden zusammen den zweiten Überströmkanal.

Fig. 3 zeigt die Innenwand des Kurbelgehäuseteils 1c und Fig. k zeigt die Innenwand des Kurbelgehäuseteils 1a. Vie die Figuren 3 und k zeigen, sind an den Innenwänden dieser Kurbelgehäuse-

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teile 1a und 1c zwei Rillen 21a und 21b nahe dem Umfang ausgebildet. Eine flache ringförmige Rille 22 mit einer vorgegebenen Breite L ist jeweils an der Innenwand der Kurbelgehäuseteile 1a und 1c radial innerhalb der Rillen 21a und 21b ausgebildet. Zusätzlich erstreckt sich eine Rille 23 längs der Rille 22 im mittleren Bereich des Bodens der Rille 22«, Die Rillen 21a und 21b vereinigen sich jeweils an den am weitesten unten liegenden Stellen 2h. Das eine Ende 25 der Rille 23 steht mit dem untersten Bereich 2k der Rillen 21a und 21b über ein Loch 26 in Verbindung, das jeweils in den KurbeIgehauseteilen 1a und 1c ausgebildet ist. Das andere Ende 27 der Rille 23 ist jeweils mit einer kurzen vertikal verlaufenden Rille 28 verbunden, die sich nach unten erstreckt. Vie Fig. 2 zeigt, sind ringförmige Platten 29 in die ringförmigen Rillen 22 eingepaßt und werden vom mittleren Kurbelgehäuseteil Ib gegen die äußeren Kurbelgehäuseteile 1a und Ic gedrückt, wenn das Kurbelgehäuse zusammengesetzt ist, wie es Fig. 2 zeigt. ¥ie man aus den Einzelheiten der Figuren 2, 3 und 4 ersieht, werden im zusammengebauten Zustand der Kurbelgehäuseteile 1a, 1b und 1c von den Rillen 21a, 21b, 23 und 28 Kanäle ausgebildet. Aus den Figuren 2 und 6 ersieht man weiterhin, daß die Tiefe der Rillen 21a und 21b größer ist als jene der Rille 23. Wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, bildet eine Rille 30 den schon zuvor erwähnten Kanal 20 am oberen Endbereich der Innenwand der Kurbelgehäuseteile 1a und 1c. Diese Rille 30 ist ebenso tief wie die Rillen 21a und 21b, die sich am Boden der Rille 30 in diese öffnen.

¥ie die Figuren 1 und 2 zeigen, ist im unteren Endbereich des Kurbelgehäuseteils 1b ein Querloch 31 ausgebildet, das mit den beiden vertikalen kurzen Rillen 28 an den Innenwänden der Kurbelgehäuseteile 1a und 1c fluchtet. Dieses Querloch 31 ist mit der Kurbelkammer 8 über eine Vertikalbohrung 32 verbunden, die in die Bodenwand der Kurbelkammer 8 eingebracht ist.

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Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist jeder Kanal 20 mit der Kurbelkammer 8 über die Rillen 21a, 21b, das Loch 26, die Rillen 23 und 28, das Querloch 31 und die Vertikalbohrung 32 verbunden. Der Kanal, der aus den Rillen 21a, 21b, dem Loch 26, den Rillen 23 und 28, dem Querloch 31 und der Vertikalbohrung 32 besteht, wird nachfolgend als erster Überströmkanal bezeichnet. Man sieht daher, daß die Kurbelkammer mit der Brennkammer 6 über den früher erwähnten ersten Überströmkanal und den zuletzt erwähnten zweiten Überströmkanal verbunden ist.

Gemäß den Figuren 1, 2, 6 und 7 ist eine weitere Querbohrung im unteren Endbereich des Kurbelgehäuseteils 1b unterhalb der Querbohrung 31 ausgebildet und verbindet die Rillen 21b der beiden Kurbelgehäuseteile 1a und 1c miteinander. In dieser Querbohrung 33 ist ein Ventil 34 angeordnet. Dieses Ventil 34 besteht aus einer Hülse 36 mit zwei Queröffnungen 35 darin. Die Hülse 36 ist in eine Vertiefung 39 eingepaßt, die von außen in das Kurbelgehäuseteil 1b eingebracht ist. Sie wird am Kurbel-

40 gehäuseteil 1b mit Hilfe einer Mutter^Ain einer Lage gesichert, in welcher ihre Öffnungen 35 mit der Querbohrung 33 fluchten. In die Hülse 36 ist ein hohlzylindrischer drehbarer Ventilkörper 38 mit zwei Queröffnungen 37 darin eingesetzt. In diesem Ventilkörper 38 ist eine Ventilkammer 41 ausgebildet, die über die Vertikalbohrung 32 und ein darauf ausgerichtetes vertikales Loch 42 immer mit der Kurbelkammer 8 in Verbindung steht. An der Bodenwand des Ventilkörpers 38 ist ein Zapfen 43 befestigt, an dessen freiem Ende ein Stellhebel 44 drehfest angebracht ist. Das Ende dieses Stellhebels 44 ist über einen Drahtzug 45 mit einem Gaspedal 46 verbunden. Weiterhin ist ein Stellhebel 47, der mit der Drosselklappe 14 des Vergasers 13 fest verbunden ist, über einen Drahtzug 48 mit dem Gaspedal 46 verbunden.

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Fig. 7 zeigt einen Zustand, in welchem der Öffnungsgrad der Drosselklappe 14 klein ist, d.h. die Brennkraftmaschine unter geringer Belastung arbeitet. Zu diesem Zeitpunkt sind, wie Fig. 7 zeigt, die Öffnungen 35 der Hülse 36 vom drehbaren Ventilkörper 38 verschlossen und die Kurbelkammer 8 ist mit dem zweiten Überströmkanal 20 über den ersten Überströmkanal, d.h. über die Querbohrung 31» die Rillen 28 und 23, das Loch 26 und die Rillen 21a und 21b verbunden. Wenn das Gaspedal 46 niedergedrückt wird, dann werden die Drosselklappe 14 und der Ventilkörper 38 gedreht und die Ventilkammer 41 des Ventilkörpers 38 wird, wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe ungefähr 75 °/o der vollen Öffnung beträgt, über die Öffnungen 37 und 35 mit der Querbohrung 33 verbunden. Als Folge davon wird zu diesem Zeitpunkt, wie nachfolgend noch beschrieben, das frische Brenngasgemisch im Kurbelgehäuse 8 über die Vertikalbohrung 32, das Loch 42, die Öffnungen 37 und 35, die Querbohrung 33 und die Rillen 21a und 21b zum zweiten Überströmkanal 20 geleitet. Die Querbohrung 33 bildet .somit einen Bypass-Leitung zur Zuführung frischen Brenngasgemisches in die Rillen 21a und 21b, ohne daß dieses durch die Rille 23 laufen muß, wenn die Maschine unter starker Belastung arbeitet.

Wenn die Maschine unter Teillast arbeitet, d.h_o wenn die Öffnungen 35 der Hülse 36 von dem drehbaren Ventilkörper 38 verschlossen sind, dann wird das frische Brenngasgemisch, das in die Kurbelkammer 8 vom Einlaßkanal 11 eingeleitet wurde, allmählich mit der Abwärtsbewegung des Kolbens 4 verdichtet und daher über die Vertikalbohrung 32 in das Querloch 31 gedrückt. Das frische Brenngasgemisch fließt dann über die vertikale Rille 28, die Rille 23 und das Loch 26 in die Rillen 21a und 21b. Wie man anhand der Figuren 1 und 6 erkennt, fließt das frische Brenngasgemisch in der Rille 23 mit sehr hoher Geeohwindigkeit, da diese einen extrem kleinen Querschnitt hat, und ergießt sich dann in die Rillen 21a und 21b. Aufgrund der

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hohen Strömungsgeschwindigkeit in der Rille 23 vermittelt sich dem Brenngasgemisch eine Strömungsenergie, als deren Folge die Verdampfung des flüssigen Kraftstoffanteils im Brenngasgemisch gefördert wird. Da der Querschnitt der Rillen 21a und 21b größer ist als jener der Rille 23 und da die aus der Rille 23 austretende Strömung in zwei Teils Lx-cime aufgeteilt wird, setzt sich die Strömungsgeschwindigkeit des frischen Brenngasgemisches in den Rillen 21a und 21b herab. Die Strömungsgeschwindigkeit ist beim Eintritt in die Rillen 21a und 21b relativ hoch, so daß flüssige Kraftstoffanteile, die in der Rille 23 noch nicht verdampft worden sind, in den Rillen 21a und 21b ausreichend verdampft werden.

Danach fließt das frische Brenngasgemisch aus dem ersten Überströmkanal in den zweiten Überströmkanal. Da die beiden Teilströme des Brenngasgemisches, die aus den Rillen 21a und 21b austreten, im Überströmkanal 20 in Gegenrichtung aufeinandertreffen, verlieren sie dort kinetische Energie.. Außerdem weist der Überströmkanal 20 einen Querschnitt auf, der beträchtlich größer ist als der der von den Rillen 21a und 21b gebildeten Kanäle, so daß die Geschwindigkeit des in den Kanal 20 eintretenden Gasgemisches abrupt herabgesetzt wird. Danach bewegt sich das frische Brenngasgemisch mit niedriger Geschwindigkeit in den Kanälen 19 nach oben und fließt auch mit niedriger Geschwindigkeit in die Brennkammer 6 ein, wenn der Kolben 4 die Öffnungen 15 freigibt. Obwohl der Druck in der Kurbelkammer 8 zu diesem Zeitpunkt erheblich höher ist als der in der Brennkammer 6, kann das frische Brenngasgemisch nicht mit hoher Geschwindigkeit in die Brennkammer 6 einfließen, da die Rille aufgrund ihres kleinen Querschnitts eine Drossel bildet. Wenn das frische Brenngas auf diese Weise langsam in die Brennkammer eintritt, dann ist die Bewegung der ausgebrannten Restgase in der Brennkammer 6 extrem gering und als Folge davon wird ein

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¥ärmeverlust an den ausgebrannten Restgasen verhindert. Diese
bleiben daher auf hoher Temperatur. Am Beginn des Verdichtungstaktes 'ist unter Teillastbetrieb der Maschine ein großer Anteil von ausgebrannten Restgasen noch in der Brennkammer 6 anwesend. Aufgrund dieses hohen Restgasanteils und aufgrund der hohen
Temperatur desselben wird das frische Brenngasgemisch si. aufgeheizt , bis Radikale darin erzeugt werden und als Folge davon
eine aktive Thermoatmosphäre in der Brennkammer 6, Eine Atmosphäre, in der Radikale, wie oben erwähnt, erzeugt werden, wird nachfolgend als aktive Thermoatmosphäre bezeichnet. Da die Bewegung des Gases in der Brennkammer 6 während des Verdichtungstaktes
extrem klein ist, werden Turbulenzen und Wärmeverluste durch die Innenwand der Brennkammer 6 hindurch auf ein Minimum begrenzt.
Die Temperatur des Gases in der Brennkammer 6 wird während des
Verdichtungstaktes weiter gesteigert, was den Anteil der erzeugten Radikale in der Brennkammer 6 weiter steigen läßt. Venn diese Radikale erzeugt werden, dann wird eine Verbrennung gestartet, die Vorflamm-Reaktion genannt wird. Venn die Temperatur des Gases in der Brennkammer 6 danach am Ende des Verdichtungstaktes sehr hoch wird, entsteht eine heiße Flamme, die eine
Selbstzündung hervorruft, die nicht durch die Zündkerze 7 bewirkt wird. Es entwickelt sich dann eine sanfte Verbrennung,
die durch die verbrannten Restgase gesteuert wird. Wenn sich der Kolben 4 nach unten bewegt und die Auslaßöffnung 16 öffnet, dann werden die verbrannten Gase aus der Brennkammer 6 in den Abgaskanal 18 abgegeben.

Wenn die Maschine unter starker Belastung läuft, d.h. wenn die
Drosselklappe 14 weit geöffnet ist, dann ist die Kurbelkammer 8 über die Öffnungen 37 und 35 und die Querbohrung 33, d.h. über
die Bypass-Leitung mit den Rillen 21a und 21b verbunden. Die
Rillen 21a und 21b stehen über die Rille 23 und die Querbohrung 31 mit der Kurbelkammer 8 in Verbindung. Da der Querschnitt der Rille 23 jedoch extrem klein ist, ist deren Strömungswiderstand

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groß und als Folge davon fließt ein großer Anteil des frischen Brenngasgemisches aus der Kurbelkammer 8 über die Vertikalbohrungen 32 und kZ, die Ventilkammer 41, die Öffnungen 37 und 35 und die Querbohrung 33 in die Rillen 21a und 21b. Da, wie zuvor erwähnt, der Querschnitt der Rillen 21a und 21b größer ist als jener der Rille 23 und da außerdem das frische lirenngasgemisch in zwei Teilströme aufgeteilt wird, die durch die Rillen 21a und 21b fließen, ist das frische Brenngasgemisch in den Rillen 21a und 21b einem Strömungswiderstand unterworfen, der geringer ist als im Fall, in dem es durch die Rille 23 fließt. Als Folge davon fließt eine große Menge frischen Brenngasgemisches mit relativ hoher Geschwindigkeit in den Rillen 21a und 21b, Diese Strömungsenergie wird dem frischen Brenngasgemisch in den Rillen 21a und 21b hinzugefügt, wodurch die Verdampfung flüssiger Gemischanteile gefördert wird. Danach bewegt sich das frische Brenngasgemisch mit relativ hoher Geschwindigkeit nach oben in die Überströmkanäle 20 und 19 und fließt dann in die Brennkammer 6. Da das frische Brenngasgemisch in die Brennkammer 6 mit relativ hoher Geschwindigkeit eintritt, wird in den dort vorhandenen ausgebrannten Restgasen Turbulenz und Bewegung hervorgerufen. Als Folge davon kann keine vollständige aktive thermoatmosphärische Verbrennung durchgeführt werden, und das frische Brenngasgemisch muß von der Zündkerze 7 gezündet werden. Obgleich keine vollständige aktive thermoatmosphärische Verbrennung durchgeführt wird, ergibt sich doch eine beachtliche Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Anteile der Schadstoffe im Abgas, da die Verdampfung des flüssigen Kraftstoffes beachtlich verbessert worden ist und der Wärmeverlust der Restgase im Vergleich zu einer üblichen Zweitaktmaschine verringert ist.

Das frische Brenngasgemisch, das über die Einlaßöffnung 11 bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 in die Kurbelkammer 8 eingesaugt wird, enthält einen hohen Anteil flüssigen Kraftstoffs»

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Dieser flüssige Kraftstoff schlägt sich am Hoden der Kurbelkammer 8 nieder. Im Falle, daß sich das offene Ende des ersten Überströmkanals in den Boden der Kurbelkammer 8 öffnet, wie es hier der P'all ist, ist es möglich, der Brennkammer 6 eine Kraftstoffmenge zuzuführen, die sich genau in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine, d.h. mit dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 1^t ändert, da der am Boden der Kurbelkammer 8 niedergeschlagene Kraftstoff in den ersten Überströmkanal oder in die Bypass-Leitung zusammen mit dem Luft-Kraft stoffgemisch hineingedrückt wird.

Hei einer konventionellen Zweitaktmaschine wird zur Miriimisierung des Strömungswiderstandes, dem das frische Brenngasgemisch ausgesetzt ist, die Länge des Überströmkanals so weit gekürzt, daß dieser sich in den oberen Innenraum der Kurbelkammer öffnet. Eine konventionelle Zweitaktmaschine weist jedoch den Nachteil auf, daß das frische Brenngasgemisch, das in die Brennkammer überströmt, extrem mager ist, wenn die Maschine in Betrieb gesetzt wird, da sich ein großer Anteil des im zugeführt en Brenngasgemisches enthaltenen Kraftstoffs am Boden der Kurbelkammer niederschlägt. Es ist daher mitunter ein langer StartVorgang notwendig, um zu einer Zündung des frischen Brenngasgemisches zu kommen. Eine übliche Zweitaktmaschine hat weiterhin den Nachteil, daß, weil in der Kurbelkammer nach der Zündung ein hoher Unterdruck erzeugt wird, der am Boden der Kurbelkammer niedergeschlagene flüssige Kraftstoff augenblicklich verdampft wird, was zur Folge hat, daß ein extrem fettes Gemisch der Brennkammer zugeführt wird, das Fehlzündungen hervorruft. Bei der vorliegenden Erfindung sind die beiden vorerwähnten Nachteile dadurch vermieden, daß sich die Bypass-Leitung am Boden der Kurbelkammer in diese öffnet.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausfühiuingsform der Erfindung, wobei die dem ersten Ausführungsbeiepiel entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei der Ausführungs-

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form nach Fig, 8 ist ein pneumatischer SteLLantrieb 53 vorgesehen, bestehend aus einer von einer Membran $0 getei Lben Dose mit einer Unterdruckkammer 51 und einer unter atmosphärischem Druck stehenden Kammer 52. In der Unterdruckkammer 51 ist eine Druckfeder ^h angeordnet, die die Membran

50 in Fig. 8 nach rechts drückt. An der Membran 50 ist . as eine Ende eines Stabes 55 befestigt, der gelenkig am Steuerhebel· hk des Zapfens h') angebracht ist. Die Unterdruckkammer

51 ist über eine Unterdruckleitung 55 mit einer Unterdrucköffnung 57 verbunden,die in der Wand einer Venturidüse 5^ dos Vergasers 1 _'} ausgebildet ist. Der Unterdruck, der in der Venturidüse 56 herrscht, steigt mit der Menge der durch die Ansaugleitung 12 strömenden Luft an. Wenn der Unterdruck an der Venturidüse 56 einen vorbes t inunten Wert übersteigt, dann bewegt sich die Membran 50 gegen die Kraft der Feder ^h nach links, wodurch der Ventilkörper ;j8 gedreht wird, so daß die Ventilkammer h\ über die Öffnungen '57 und '}5 mit der Querbohrung 33 verbunden wird. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird, wenn die Menge der aus der Atmosphäre in die Ansaugleitung' 12 eingeleiteten Luft klein ist, das frische Orenngasgemisch aus der¹ Kurbe !kammer 8 über den ersten Überströmkanal in den zweiten Überströmkanal geleitet. Ist hingegen die im AnsaugkanaL 12 strömende Luftmenge groi3, dann ge Langt das in der Kurbelkammur 8 befindliche frische Ureimgasgemisch über· die Bypass —Leibung und die Rillen 21a und 2 1b in ilen zweiten Überströmkanal.

Die Figuren 9 bis 12 zeigen eine dritte Ausführimgsform der Erfindung. Fig. 11 zeigt dabei die Innenwand ties Kurbelgehäusebeils Ic und Fig. 12 zeigt die Innenwand des Kurbelgehäuse teils 1a. Wie die Figuren 11 und 12 erkennen lassen, ist jeweils an der Innenwand der Kurbelgehäuse teiIe la und Ic eine einzige Rille 60a bzw. 60b längs des Umfangsbereichs ausgebildet. Wenn die Kurbelgeliäuse te i Ie la, Ib und Ic zusammengesetzt sind, wie es Fig. 10 zeigt, dann bilden die Rillen 60a und b()b jeweils

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eiiieii Kanal. Wie die Figuren 9 und 10 zeigen, ist im unteren Endbereich des Kurbelgehäuse teils Ib eine Qiierbohrung 0 1 ausgebildet, die die unteren Enden der Rillen 00a und 00b miteinander verbindet. Diese Querbohrung 0 1 ist mit der Kurbel— kammer 8 über eine Vertikalbohrung 02 verbunden, tue Ln die Bodenwand der Kurbelkammer 8 eingebracht ist. Wie die 1·'innren M und 12 zeigen, ist jeweils im oberen Endbereicli der Innenwand tier Kurbelgehäuse te i Le 1a und Ic eine IiLLIe 0') ausgebildet, die den zweiten Überströmkanal 20 bildet und eine riete aufweist, die etwa so groß ist wie jene der Rillen 60a bzw. 00b. Die beiden RiLlen 00a und 60b öffnen sich jeweils in den oberen Innenraum tier Rille 6"). Die unteren Enden 20a und 20u des Über— κ trömkanals 20 öffnen sich außerdem in den oberen Lniieiiraum der Kurbelkammer 8 an Öffnungen 6Ua und 6Ub, In den Übers triimkanüleii 20 sind außerdem zwischen den Öffnungen 6Ua und 6Ub und den oberen offenen Enden der RiILeu 00a und oOb DrehkiappenventLLe 0.5a und 65b angeordnet. An die äußeren Enden der Achswellen 00a und 00b der DrehkLappen 6^a und 0^b sind Arme 67a und 07b angebracht, die über Drahtzüge 68a und 08b so mit dem Gaspedal Ut) verbunden sind, daß, wenn der Öffiiungsgrad der Drosselklappe lU kLeln Ist, d.h. die Maschine unter geringer Last betrieben wird, die DrehkiappenventLIe 65a und 65b völLig geschlossen bleiben, sie hingegen voll geöffnet sind, wenn tier Öffnungsgrad der Drosselklappe lU etwa 75 ',Ό der voLlen Öffnung beträgt. Wenn daher tlLe Maschine unter Teillast betrieben wird, und ti ie; Klappenvent Lie 65a und 05b vüLlig geschlossen sind, darin wird tlas in der Kurbelkammer 8 befindliche frische Hrenngasgemisch über ti ie Vtsrt ikalbohrung 02, die Querbohrung öl und tue Rillen 00a und 6ob Ln den Überströmkanal 20 geleitet. Wenn hingegen flie Maschine unter starker Belastung betrieben wird, be L welcher tile KLappenvent ile 65a und 65b vöLlig geöffnet sind, darin wird tlas frische flreimgasgemisch aus tier Kurbelkammer 8 direkt über die Öffnungen 6Ua und 6Ub in die zweiten Übers trönikanä Ie 20 übertragen. Die unteren Enden 20a und 20b der Überströmkanäle 20

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bilden auf diese leise Bypass-Leitungen für die Übertragung des frisehen Brenngasgemisches aus der Kurbelkammer 8 in die Übei'strömkanäle 20, ohne daß dieses die von den Killen 60a und 6Ob gebildeten ersten Überströmkanale durchströmen muß.

Es ist oben erwähnt, daß, wenn die Maschine unter Teilla^i betrieben wird, das frische Brenngasgemisch aus der Kurbelkammer 8 durch die von den Rillen 6Oa und 60b gebildeten Kanäle in die zweiten Überströmkanale 20 fließt, Vie aus den Figuren 9 und 10 hervorgeht, verlaufen die Rillen 60a und 6Ob nur halbkreisförmig, d.h. für jeden der zweiten Überströmkanäle 20 steht nur eine einzige Zuführungsrille 60a bzw. 60b zur Verfügung. Da darüber hinaus der Querschnitt der Rillen 60a und 60b extrem klein ist, strömt das frische Brenngasgemisch durch die Rillen 60a und 6Ob mit einer hohen Geschwindigkeit, die eine gute Verdampfung flüssiger Anteile im Brenngasgemisch in den Rillen 60a und 6Ob fördert. Wenn danach das frische Brenngasgemisch in die Überströmleitungen 20 fließt, dann wird die Strömungsgeschwindigkeit wie bei der Maschine nach Fig. 1 herabgesetzt. Das frische Brenngasgemisch fließt dann mit niedriger Geschwindigkeit in die Brennkammer 6 ein. Als Folge davon ergeben sich die gleichen Effekte wie bei der eingangs beschriebenen Maschine, d.h. es findet eine Selbstzündung des frischen Brenngasgemisches ohne Zuhilfenahme der Zündkerze 7 statt, d.h. eine aktive thermoatmosphärische Verbrennung.

Wenn andererseits die Maschine unter starker Belastung betrieben wird, dann bleiben die Klappenventile 65a und 65b voll geöffnet. Als Folge davon wird das in der Kurbelkammer 8 befindliche frische Brenngasgemisch durch die Öffnungen 6^a und 6^b in die Überst röinkanäle 20 geleitet und wird von der Zündkerze 7 wies bei einer gewöhnlichen Zweitaktbrennkraftmaschine gezündet.

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Wenn eine Maschine unter Teillast betrieben wird, dann findet bei Anwendung der Erfindung eine aktive thermoatmosphärische Verbrennung statt. Wenn andererseits die Maschine unter starker Belastung betrieben wird, dann fließt das frische Brenngasgemisch über einen kurzen Überströmkanal mit großem Querschnitt in die Brennkammer ein, d.h. es ist auf diese Weise mögixch, eine große Menge frischen Brenngasgemisches in die Brennkammer einzuführen und daher ein hohes Drehmoment zu erhalten. Selbst wenn die Maschine unter starker Belastung betrieben wird, wird die Verdampfung des flüssigen Kraftstoffanteils im Brenngasgemisch verbessert und der Wärmeverlust im Vergleich zu bekannten Zweitakt—Brennkraftmaschinen verringert, gleichfalls wird der Kraftstoffverbrauch verringert und gleichzeitig der Anteil der Schadstoffe in den Abgasen.

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Claims

Ansprüche

^Λ »j Zweitakt-Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Motorblock mit einer Zylinderbohrung und einer Kurbelkammer mit Bodenwand, einem in der Zylinderbohrung eine Brennkammer begrenzenden, hin- und herbeweglichen Kolben, einer Einlaßleitung mit Gemischbildungsvorrichtung zum Zuführen eines brennbaren Gasgemisches in das Kurbelgehäuse, einer Auslaßleitung, deren eines Ende sich in die Brennkammer öffnet, einem Überströmkanalsystee, das sich in die Brennkammer und in die Kurbelkammer öffnet, und einer Zündeinrichtung in der Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmkanalsystem aus einer ersten Überströmleitung (21-28) mit einer Einlaßöffnung (32), die sich in die Kurbelkammer (8) öffnet, einer zweiten Überströmleitung (19,2O), die die erste Leitung (21-28) mit einem sich in die.Brennkammer (6) öffnenden Einlaß (11) verbindet, und deren Querschnitt größer ist als der Querschnitt der ersten Leitung (21-28) und aus einer Bypass-Leitung (33) besteht, die die zweite Leitung (20,19) mit der Kurbelkammer (8) verbindet und in der eine normalerweise geschlossene Ventilanordnung (3^) angeordnet ist, und daß eine Steuerungseinrichtung (46;53) vorgesehen ist, die die Ventilanordnung

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MÜNCHEN: TELEFON (Ο89) 225585 KABEL: PROPINDUS · TELEX O5 24 244

BERLIN: TELEFON (03O) 8312Ο88 KABEL: PROPINDUS · TELEX OI 8 4Ο57

ORIGINAL

in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine dann öffnet, wenn die Belastung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der ersten Überströmleitung (21-28) größer ist als die der zweiten Überströmleitung (20,19)·
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Überströmleitung einen einzigen Kanal (20,19) und die erste Überströmleitung einen einzigen Kanal (6Oa,6Ob) aufweist.
k_u Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Überströmleitung ein Kanalpaar (20,19) und die erste Überströmleitung ein Kanalpaar (21a,21b) aufweist, von denen die Einzelkanäle des einen Paares jeweils mit den Einzelkanälen des anderen Paares verbunden sind,
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (20,19) der zweiten Überströmleitung über die gesamte Länge gleichförmigen Querschnitt aufweisen.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (20,19) der zweiten Überströmleitung jeweils einen ersten, mit der Brennkammer (6) verbundenen Abschnitt (19) und einen zweiten, mit der ersten Überströmleitung verbundenen Abschnitt (20) aufweisen, der einen geringeren Querschnitt aufweist als der erste Abschnitt (19)·
7· Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt zwei Zweige (20) aufweist, die sich in die zweiten Überströmkanäle an gegenüberliegenden Stellen öffnen und mit der gemeinsamen ersten Überströmleitung (21-28) verbunden sind.

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8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Überströmleitung (21-28) sich in die zweite Überströmleitung (20,19) in einem rechten Winkel in bezug auf die Längsachse der zweiten Überströmleitung (20,19) öffnet.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalpaar (21a,21b) der ersten Überströmleitung mit der gemeinsamen Bypass-Leitung (33) verbunden ist.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (32) der ersten Überströmleitung (21-28) in der Bodenwand der Kurbelkammer (8) angeordnet ist.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (33) einen einzigen Bypass-Kanal aufweist, der unterhalb der Kurbelkaemer (8) angeordnet ist, und daß die Ventilanordnung (3^) ein einziges in der Bypass-Leitung angeordnetes Ventil aufweist.
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (33) mit der Kurbelkammer (8) über eine Einlaßöffnung (32) der ersten Überströmleitung (21-28) verbunden ist.
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (63) am oberen Ende der Kurbelkammer (8) angeordnet ist.
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (63) zwei Zweige und die Ventilanordnung zwei in den Zweigen angeordnete Ventile (65a,65b) aufweist O

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15· Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Leitung (63) einen Querschnitt aufweist, der etwa ebenso groß ist wie der der zweiten Überströmleitung (20,19).
16. Brennkraftmaschine nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Überströmleitung (20,19) einen gleichmäßigen Querschnitt über ihre gesamte Länge aufweist.
17· Brennkraftmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Überströmleitung (20,19) einen ersten, mit der Brennkammer (6) verbundenen Abschnitt (19) und einen zweiten, mit der ersten Überströmleitung (6Oa,6Ob) verbundenen Abschnitt (20) aufweist, dessen Querschnitt kleiner als der des ersten Abschnitts (6Oa,6Ob) ist, und daß die Bypass-Leitung (63) einen Querschnitt aufweist, der etwa ebenso groß ist wie der des zweiten Abschnitts (20).
18. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung einen Ventilkörper (38) und eine Stellvorrichtung (46) für den Ventilkörper (38) aufweist, die bei Überschreitung einer vorgegebenen Maschinenbelastung die Ventilanordnung öffnet.
19. Brennkraftmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (38) drehbar ist.
20. Brennkraftmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung Schwenkklappen (65a,65b) aufweist.
21. Brennkraftmaschine nach Anspruch 18, daß die Stellvorrichtung ein Gaspedal (46) ist.

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22. Brennkraftmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung ein Unterdruck-betätigter pneumatischer Antrieb (53) mit einer Membran (50) und einer Unterdruckkammer (5I) ist, welch letztere mit dem Ansaugkanal (12) der Brennkraftmaschine verbunden ist.

23* Brennkraftmaschine nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die gemischbildende Einrichtung eine Venturidüse (56) enthält, mit der die Unterdruckkammer (51) so verbunden ist, daß die Ventilanordnung (53) geöffnet wird, wenn die Menge des in die Kurbelkammer (8) eingeführten Gemisches einen vorgegebenen Wert übersteigt.

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