DE2929767C2

DE2929767C2 - Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2929767C2
Application number: DE2929767A
Authority: DE
Inventors: Isao Okazaki Aichi Igarashi; Masaaki Nagoya Aichi Noguchi; Yukiyasu Tanaka
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1978-09-18
Filing date: 1979-07-23
Publication date: 1983-04-07
Also published as: DE2929767A1; GB2030217A; GB2030217B; US4312305A; JPS5543204A; JPS5825845B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Sowohl durch die US-PS 21 70 020 als auch durch die CH-PS 1 99 869 ist eine Zweitakt-Otto-Brennkraftmzschine in Gegenkolbenbauweise mit Gleichstromspülung bekannt, bei der zumindest zwei Spülschlitzgrupptn vorgesehen sind, von denen die zuerst aufgesteuerte Spülschlitzgruppe dem durch sie eingeblasenen Luft-Kraftstoff-Gemisch eine wesentlich stärkere Wirbelbewegung aufprägt als die später aufgesteuerte Spülschlitzgruppe. Diese Ausbildung der Spülschlitzanordnung führt einerseits zu verhältnismäßig hohem Spülgrad, da auch der Zentralbereich des Arbeitszylinders gut gespült wird, und andererseits zu kräftiger

Wirbelbewegung der Ladung, die die Zündbarkeit des Gemisches erhöht Nachteilig bei der bekannten Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine ist jedoch, daß bei Teillast und im Leerlauf die Brenngeschwindigkeit verhältnismäßig gering ist, was einerseits unvollständige

Μ Verbrennung und andererseits insbesondere im Leerlauf unregelmäßige Verbrennung zur Folge haben kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine mit den vorstehend genannten Merkmalen der bekannten Brennkraflma-

schine zu schaffen, bei der die Spülung des Arbeitszylinders der Belastung der Brennkraftmaschine möglichst gut angepaßt ist.

Aufgrund der deutschen Patentanmeldung P 29 09 591.8-13 (DE-OS 29 09 591) gehört bereits eine

Brennkraftmaschine zum Stand der Technik, die zusätzlich zu den vorstehend genannten Merkmalen der bekannten Brennkraftmaschine ein Steuerventil aufweist, das das Einleiten vom Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die vor der anderen aufgesteuerte Spülschlitzgruppe nur dann zumindest wesentlich verringert, wenn die Brennkraftmaschine in einem bestimmten Lastbereich unter verhältnismäßig niedriger Last arbeitet.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Brennkraftmaschine mit den vorstehend genannten Merkmalen der bekannten Brennkraftmaschine außer dem vorstehend genannten Steuerventil eine weitere, erste Spülschlitzgruppe vorgesehen ist, die vom Arbeitskolben vor der danach aufgesteuerten, zweiten Spülschlitzgruppe und der als

« letzte aufgesteuerten, dritten Spülschlitzgruppe aufgesteuert wird, wobei die erste Spülschlitzgruppe eine wesentlich kleinere Gesamtöffnung als die zweite und die dritte Spülschlitzgruppe hat und wobsi das Einleiten vom Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die erste Spülschutzgruppe zugleich mit dem Einleiten durch die zweite Spülschlitzgruppe zumindest wesentlich verringert wird, im Leerlauf und bei sehr niedriger Last jedoch keine Verringerung des Einleitens mittels des Steuerventils erfolgt.

Wenn die erfindungsgemäße Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine im Leerlauf oder bei sehr niedriger Last arbeitet, wird währemd der Bewegung des Arbeitskolbens von seinem oberen Totpunkt zu seinem unteren Totpunkt zuerst die erste Spülschlitzgruppe vom

Arbeitskolben aufgesteuert, so daß aus der ersten Spülschlitzgruppe Spülgemisch in den Arbeitszylinder eingeblasen wird, das im Arbeitszylinder eine Wirbelbewegung erzeugt. Da die erste Spülschlitzgruppe eine wesentlich kleinere GesamtöFfnungsfläche als die zweite und dritte Spülschlitzgruppe hat (die erste Spülschlitzgruppe wird vorzugsweise von einer oder mehreren kleinen Öffnungen oder einem oder mehreren kleinen Schlitzen gebildet), hat das durch die erste

Spülschlitzgruppe austretende Spülgemisch selbst im Leerlauf oder bei sehr niedriger Last, wenn nur eine verhältnismäßig kleine Spülgemischmenge verfügbar ist, eine verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit, die eine verhältnismäßig starke Wirbelbewegung im Arbeitszylinder erzeugen kann, die zu solchen Turbulenzen des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Arbeitszylinder führt, daß nahe der Zündkerze verbliebene Abgase weggespült werden und dadurch die Zündbarkeit und die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches verbessert sind.

Wenn die Belastung der Brennkraftmaschine über die Leerlauflast oder sehr niedrige Last ansteigt, wird die Zufuhr von Spülgemisch zur ersten und zweiten Spülschlitzgruppc unterbrochen, so daß das Spülge- is misch allein durch die dritte Spülschlitzgruppe eingeleitet wird und keine nennenswerte Verwirbelung oder Turbulenz des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Arbeitszylinder erzeugt wird. In diesem Fall soll das in den Arbeitszylinder eingeleitete Luft-Kraftnoff-Gemisch eine Schicht aus Luft-Kraftstoff-Gemisch im Arbeitszylinder erzeugen, wobei die Grenzfläche zwischen der Gemischschicht und der Schicht aus im Arbeitszylinder vorhandenem Abgas möglichst ausgeprägt sein soll. Durch diese Schichtspülung wird der im Grenzbereich zwischen den beiden Schichten vorhandene Kraftstoff von der in der Abgasschicht enthaltenen Wärme sowie von der durch die adiabatische Verdichtung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Arbeitszylinder erzeugten Wärme erwärmt und thermisch zersetzt, so daß Radikale entstehen, die die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches verbessern. Auf diese Weise wird die angestrebte Verbesserung der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Bereich von niedriger bis mittlerer Last erreicht.

Wenn die Belastung der Brennkraftmaschine weiter ansteigt, so daß der Liefergrad 0,4 oder mehr beträgt, wird das Spülgemisch auch wieder durch die erste und zweite Spülschlitzgruppe eingespeist. Im Bereich von mittlerer bis hoher Last wird der Arbeitszylinder durch die große Spülgemischmenge ausreichend gespült, deren Wirbelbewegung im wesentlichen durch die Gemischströme erzeugt wird, die durch die zweite Spülschlitzgruppe eingeblasen werden. Die Wirbelbewegung erzeugt Turbulenzen, die zur Verbesserung der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches beitragen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird somit folgende lastabhängige Spülweise erreicht: Bei mittlerer bis hoher Last mit einem Liefergrad von 0,4 oder mehr wird das zum Spülen in den Arbeitszylinder eingeblasene Luft-Kraftstoff-Gemisch angemessen verwirbelt, so daß dadurch die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Arbeitszylinder beschleunigt wird; bei niedriger bis mittlerer Last mit einem Liefergrad unter 0,4 wird das in den Arbeitszylinder eingeleitete Spülgemsich praktisch nicht verwirbelt, so daß eine Schichtspülung des Arbeitszylinders erfolgt, während der das Luft-Kraftstoff-Gemisch von der Wärme der im Arbeitszylinder vorhandenen warmen Abgase und von der durch die adiabatische Verdichtung des Gemisches fco erzeugten Wärme thermisch zersetzt wird und dadurch die Verbrennung des Gemisches verbessert wird; bei sehr niedriger Last, einschließlich des Leerlaufes, wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Spülen in den Arbeitszylinder wiederum unter Verwirbelung eingebla- « sen, so daß im Arbeitszylinder Turbulenzen erzeugt werden, die die Zündwilligkeit und die Brenngeschwindiskeit des Luft-Kraftstofi-Gemisches verbessern. Auf diese Weise erfolgt im gesamten Lastbereich von Leerlauf bis Vollast die jeweils günstigste Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die erste Spülschlitzgruppe und die zweite Spülschlitzgruppe mit Spülgemisch aus einer gemeinsamen Spülkammer versorgt werden. Die erfindungsgemäße Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine benötigt dann lediglich eine erste Spülkammer, die die erste Spülschlitzgruppe und die zweite Spülschlitzgruppe mit Spülgemisch versorgt, sowie eine zweite Spülkammer, die die dritte Spülschlitzgruppe mit Spülgemisch versorgt. In diesem Fall kann das Steuerventil, das die Einspeisung vom Luft-Kraftstoff-Gemisch aus der ersten und zweiten Spülschlitzgruppe nur dann unterbricht oder weitgehend verringert, wenn die Brennkraftmaschine bei verhältnismäßig niedriger Last in einem bestimmten Lastbereich arbeitet, aus dem Leerlauf und sehr niedrige Last ausgeschlossen sind, und wenn der Liefergrad gleich einem bestimmten Wert oder kleiner als dieser Wert ist, der beispielsweise 0,4 betragen kann, als Steuerventil ausgebildet sein, das in einer Leitung angeordnet ist, durch die der ersten Spülkammer Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt wird, und das diese Leitung wahlweise schließt oder drosselt. In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß die Zufuhr vom Luft-Kraftstoff-Gemisch zu den dritten Spülschlitzen während des Leerlaufs und bei sehr niedriger Last der Brennkraftmaschine unterbrochen ist, um das in den Arbeitszylinder während des Leerlaufs und bei sehr niedriger Last eingeblasene Luft-Kraftstoff-Gemisch stärker zu verwirbeln. Zu diesem Zweck kann ein zweites Steuerventil in einer Leitung vorgesehen sein, durch die die zweite Spülkammer mit Spülgemisch versorgt wird, wobei das zweite Steuerventil diese Leitung während des Leerlaufs oder bei sehr niedriger Last sperrt.

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

F i g. 1 eine schematische horizontale Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine;

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

Fig.3, 4 und 5 Schnittdarstellungen gemäß IH-III, IV-IVund V-V in Fig. 2;

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform von Steuereinrichtungen der ausführungsgemäßen Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine;

F i g. 7a bis 7f Ansichten, die in einer Abwicklung und in vergrößertem Maßstab die Umrisse und die Anordnung von verschiedenen Ausführungsformen der Spülschlitze der ausführungsgemäßen Brennkraftmaschine zeigen;

Fig.8 ein Kurbelwinkeldiagramm, das die Betriebsphasen der Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform erläutert;

Fig.9 und 10 Indikatordiagramme, die für die Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bis 5 in Abhängigkeit von der Lage des Arbeitskolbens den Verlauf des vom Spülgebläse erzeugten Druckes für Vollastbetrieb bzw. Leerlauf wiedergeben;

F i g. 11 einen schematischen Horizontalschnitt einer zweiten Ausführungsform der Zweitakt-Otto-Brennk^raftmaschine;

Fig. 12 eine Schnittdarstellung gemäß XII-XlI in Fig. 11; und

Fig. 13 und 14 Indikatordiagramme, die für die Fig. 11 und 12 in Abhängigkeit von der Lage des

■ Arbeitskolbens den Kurbelgehäusedruck für Vollastbetrieb bzw. Leerlauf zeigen.

Zunächst wird auf die Fig. 1 bis 5 eingegangen, die eine erste Ausführungsform der Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine zeigen. Die Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine umfaßt einen Zylinderblock 10, der ungefähr die Form eines verhältnismäßig flachen Quaders hat und in Draufsicht rechtwinkelig ist und der so eingebaut werden kann, daß die zwei größten seiner sechs Seiten im wesentlichen horizontal verlaufen. Im Zylinderblock 10 sind zwei Kurbelwellen 12 und 14 angeordnet, die entlang gegenüberliegenden Seiten des Zylinderblocks verlaufen und drehbar in Lagern 10a, 106 und 10c bzw. 10c/, 1Oe und 10/ gelagert sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Kurbelwelle 12 beispielsweise mit Hilfseinrichtungen der Brennkraftmaschine verbunden sein, wogegen an der Kurbelwelle J 4 die Nutzleistung der Brennkraftmaschine abgenommen wird. Im Zylinderblock 10 befinden sich eine Arbeitszylinder-Kolben-Baugruppe 100, die im folgenden kurz als Arbeitseinheit 100 bezeichnet wird, sowie ein unabhängiges Zusatzgebläse 300 in Hubkolbenbauart, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Gebläsezylinder-Kolben-Baugruppe mit horizontal angeordneten Gegenkolben ausgebildet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel findet in der Arbeitseinheit 100 keine Kurbelgehäuseverdichtung statt, so daß das Spülgemisch allein vom unabhängigen Zusatzgebläse 300 verdichtet wird.

Im folgenden wird zunächst die Arbeitseinheit 100 näher erläutert. Die Arbeitseinheit 100 umfaßt einen Arbeitszylinder 102, der vom Zylinderblock 10 getragen wird. Den Arbeitszylinder umgibt ein Kühlmantel 106, der von einer Kühlmantelwand 104 begrenzt ist. Im Arbeitszylinder 102 sind zwei Arbcitskolbcn 108 und 110 angeordnet, von denen der eine auf der Spülseite bzw. der linken Seite in F i g. 1 und der andere auf der Auslaßseite bzw. der rechten Seite in F i g. 1 angeordnet ist. Jeder der Arbeitskolben 108 und 110 ist jeweils mit einer Pleuelstange 112 bzw. 114 verbunden, die ihrerseits an einem Kurbelzapfen 116 bzw. 118 angelenkt ist. Jeder der Kurbelzapfen 116 und 118 wird von Kurbelwangen 120 bzw. 122 getragen. Die zwei Kurbelmechanismen, die jeweils aus zwei Kurbelwangen und einem Kurbelzapfen bestehen, sind unabhängig voneinander in Kurbelgehäusen 124 und 126 angeordnet. Da bei diesem Ausführungsbeispiel keine Kurbelgehäuseverdichtung erfolgt, können die Kurbelgehäuse einen beliebigen Verdichtungsraum haben.

Der Arbeitszylinder 102 ist mit einer ersten Spülschlitzgruppe, einer zweiten Spülschlitzgruppe und einer dritten Spülschlitzgruppe versehen, wobei jede opüiSCiiittZgrüppc jcWciiä rfichrefe SpülsCnlitZc i2o.A bzw. 1285 bzw. 128C aufweist. Die Spülschlitze werden während der Bewegung des Arbeitskolbens 108 von seinem oberen Totpunkt zu seinem unteren Totpunkt nacheinander aufgesteuert. Wie Fig.3 zeigt, münden die Spülschlitze 128A, der ersten Spülschlitzgruppe, entlang Achsen, die tangential zu einem gedachten, gestrichelt dargestellten Zylinder Cl verlaufen, der koaxial zum Arbeitszylinder 102 ist. Die Gesamtöffnungsfläche der ersten Spülschlitze ist wesentlich kleiner als die Gesamtöffnungsfläche der zweiten Spülschlitze 128ß, d.h. der Spülschlitze der zweiten Spülschlitzgruppe, oder der dritten Spülschlitze 128C, d. h. der Spülschlitze der dritten Spülschlitzgruppe. Wie Fig.4 zeigt, münden die zweiten Spülschlitze 1285 ebenfalls entlang Achsen, die tangential zu einem gedachten Zylinder, nämlich dem gestrichelt dargestellten Zylinder C2, verlaufen, der koaxial zum Arbeitszylinder 102 ist. Im Gegensatz dazu münden die dritten Spülschlitze 128C in Richtung zur Mittellinie des Arbeitszylinders 102, wie F i g. 5 zeigt. Alle Spülschlitze sind in Richtung zur Auslaßseite des Arbeitszylinders geneigt, so daß die aus den Spülschlitzen ausströmenden Spülgemischströme eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung zu Auslaßschlitzen 130 haben. Die aus den

ίο ersten Spülschlitzen 128/4 und den zweiten Spülschlitzen 1285 austretenden Spülgemischströme bilden somit Wirbelströme, die schraubenlinienförmig im Arbeitszylinder 102 in Richtung zu den Auslaßschlitzen strömen, wogegen die aus den dritten Spülschlitzen 128C austretenden Spülgemischströme in der Mitte des Arbeitszylinders 102 aufeinanderstoßen und danach entlang der Mittellinie des Arbeitszylinders in Richtung zur Auslaßseite strömen. Die ersten Spülschlitze 128/4 und die zweiten Spülschlitze 1285 sind mit einer ersten Spülkammer 132/4 verbunden, wogegen die dritten Spülschlitze 128Cmit einer zweiten Spülkammer 1325 verbunden sind. Die erste Spülkammer 132Λ und die zweite Spülkammer 1325 werden vom Zusatzgebläse 300, das noch ausführlicher erläutert wird, durch eine Leitung 153 mit Spülgemisch versorgt. Eine Zwischenwand 155 unterteilt die Leitung 153 an ihrem stromab gelegenen Ende in zwei Leitungsabschnitte 153/4 und 1535, die jeweils mit der ersten Spülkammer 132Λ bzw. der zweiten Spülkammer 1325 verbunden sind. Im Leitungsabschnitt 153Λ ist ein Steuerventil 158 angeordnet, das den Leitungsabschnitt 163/4 öffnen und schließen kann, während im Leitungsabschnitt 1535 ein weiteres Steuerventil 159 angeordnet ist, das diesen Leitungsabschnitt öffnen und schließen kann. An die

Auslaßschlitze 130 ist eine Auslaßkammer 134 angeschlossen, an die wiederum Auspuffrohre 136 angeschlossen sind. Ungefähr in der Längsmitte des Arbeitszylinders 102 befindet sich eine Zündkerze 156. Im folgenden wird das Zusatzgebläse 300 beschrie-

ben. Das Zusatzgebläse 300 umfaßt einen Gebläsezylinder 302, der vom Zylinderblock 10 getragen wird. Den Gebläsezylinder 302 umgibt ein Kühlmantel 306, der von einer Kühlmantelwand 304 umschlossen ist. Der Kühlmantel 306 dient dazu, die im Zusatzgebläse 300 erzeugte Verdichtungswärme des Gemisches abzuleiten, damit der volumetrische Wirkungsgrad des Zusatzgebläses höher ist. Bei Betrieb der Brennkraftmaschine bei kaltem Wetter dient der Kühlmantel 306 ferner dazu, den Gebläsezylinder zu erwärmen, um die Zerstäubung und Verdampfung des Benzins zu verbessern. Zu diesem Zweck ist der Kühlmantel 306 durch nicht dargestellte Leitungen mit dem Kühlmantel 106 des Arbeitszylinder verbunden. Im Gebläsezyünder 302 sind einander gegenüber zwei Gebläsekolben 308 und 310 angeordnet Die Gebläsekolben 308 und 310 sind jeweils mit einer Pleuelstange 312 bzw. 314 verbunden, die ihrerseits an einen Kurbelzapfen 316 bzw. 318 angelenkt ist Jeder der Kurbelzapfen 316 und 318 wird jeweils von Kurbelwangen 320 bzw. 322 getragen. Die

Kurbelmechanismen, die jeweils aus einer Pleuelstange, einem Kurbelzapfen und den Kurbelwangen bestehen, sind jeweils in einem Kurbelgehäuse 324 bzw. 326 angeordnet. Diese Kurbelgehäuse des Zusatzgebläses sind mit den Kurbelgehäusen 124 und 126 verbunden, damit die durch die Gebläsekolben 308 und 310 verursachten Schwankungen des Kurbelgehäusedrucks ausgeglichen werden. Ferner stehen die Kurbelgehäuse über ein nicht dargestelltes Entlüftungsventil, das für

zwangsweise Kurbelgehäuseentlüftung sorgt, mit dem Inneren eines nicht dargestellten Luftfilters in Verbindung.

Zur Brennkraftmaschine gehört ferner ein Vergaser 40, der eine Mischkammer 42, eine Hauptspritzdüse 44, die in den engsten Abschnitt der Mischkammer mündet, und eine Drosselklappe 46 aufweist und der durch seine in F i g. 1 obenliegende Lufteinlaßöffnung Luft ansaugt und auf übliche Weise ein Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt Die Gemischauslaßöffnung des Vergasers 40 ist durch eine Leitung 48 mit einer Einlaßöffnung 328 des Zusatzgebläses 300 verbunden. In der Leitung 48 oder in der Einlaßöffnung 328 ist ein als Plattenventil ausgebildetes Einwegventil 330 angeordnet, das eine Strömung nur in Richtung zur Gebläsekammer ermöglicht. Das Zusatzgebläse 300 weist eine Auslaßöffnung 332 auf. die durch die Leitung 153 mit der Spülkammer 132A und der Spülkammer 132B der Arbeitseinheit 100 verbunden ist. In der Leitung 153 befindet sich nahe den Spülkammern 132/4 und 132ßein als Plattenventil ausgebildetes Einwegventil 142, das verhindert, daß Verbrennungsgase aus dem Arbeitszylinder 102 in die Leitung 153 zurückschlagen. Wenn die Gefahr des Zurückschiagens nicht besteht, kann dieses Einwegventil weggelassen werden. Ferner dient das Einwegventil 142 dazu, die Gemischströmung von den Spülkammern zum Gebläsezylinder zu unterbinden, wenn aufgrund des Saugtaktes des Zusatzgebläses 300 in diesem hoher Unterdruck entsteht, nachdem die Gebläsekolben ihre oberen Totpunkte (OT) durchlaufen haben. Wenn die Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine mit Gleichstromspülung und zwei horizontal angeordneten Gegenkolben wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiei so ausgebildet ist, daß das Spülgemisch von einem unabhängigen Zusatzgebläse gebliefert wird, ist es allerdings zweckmäßig, den oberen Totpunkt des Zusatzgebläses 300 wesentlich später als den unteren Totpunkt der Arbeitseinheit 100 zu legen. In diesem Fall ist der Zeitraum zwischen dem oberen Totpunkt der Gebläsekolben und dem Auspuff-Schließzeitpunkt kurz, so daß aufgrund von Trägheitseffekten ein Überdruck im Bereich der Spülschlitze herrscht, selbst wenn das Zusatzgebläse 300 bereits seinen Saugtakt begonnen hat Die Saugwirkung des Zusatzgebläses 300 beeinträchtigt daher die Spülung des Arbeitszylinders 102 nicht wesentlich. Sofern nicht zu befürchten ist daß die Verbrennungsgase zurückschlagen, tritt daher keine Rückströmung auf, die mittels des Einwegventils 142 unterbrochen werden müßte.

Das im Leitungsabschnitt 153Λ, der zur Spülkammer 132Λ führt, vorgesehene Steuerventil 158 ist funktional mit der Drosselklappe 46 über eine Steuereinrichtung 80 verbunden, die in F i g. 1 schematisch durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist Das Steuerventil 158 wird von der Steuereinrichtung 80 entsprechend dem Ausmaß der öffnung der Drosselklappe 46 so eingestellt, daß das Steuerventil den Leitungsabschnitt 153Λ öffnet, wenn die Drosselklappe 46 vollständig \oder fast vollständig geöffnet ist oder wenn die Drosselklappe verhältnismäßig weit geöffnet ist so daß sich ein Liefergrad von 0,4 oder mehr ergibt wogegen das Steuerventil 158 den Leitungsabschnitt 153Λ schließt bzw. fast vollständig drosselt wenn das Drosselventil 46 etwas geöffnet ist so daß sich ein Liefergrad von weniger als 0,4 ergibt.

Das im Leitungszweig 1535, der zur Spülkammer 132B führt, angeordnete Steuerventil 159 ist funktional mit der Drosselklappe 46 über eine Steuereinrichtung 81 verbunden, die in F i g. 1 ebenfalls durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Das Steuerventil 159 wird von der Steuereinrichtung 81 in Abhängigkeit vom Ausmaß der öffnung der Drosselklappe 46 so eingestellt, daß das Steuerventil den Leitungsabschnitt 153θ schließt, wenn die Drosselklappe vollständig oder fast vollständig geschlossen ist, und daß das Steuerventil den Leitungsabschnitt 153ß öffnet, wenn die Drosselklappe 46 etwas oder mehr als etwas geöffnet ist.

ίο Bei den Steuereinrichtungen 80 und 81 kann es sich um mechanische Steuereinrichtungen, elektronische Steuereinrichtungen, hydraulische oder pneumatische Steuereinrichtungen, die mit Saugleitungsunterdruck oder einem anderen Fluiddruck arbeiten, sowie um eine beliebige Kombination solcher Steuereinrichtungen oder anderer Steuereinrichtungen handeln. F i g. 6 zeigt elektrisch arbeitende Ausführungsformen der Steuereinrichtungen 80 und 81.
Zur Drosselklappe 46 gehört eine Drosselklappenwelle 46a, an der eine Nockenscheibe 82 befestigt ist, die Nockenabschnitte 82a, 82fc und 82c aufweist und so ausgebildet ist, daß ihre Nockenabschnitte 82a und 92b in Berührung mit Kontaktpunkten 84a und 85a von als Blattfedern ausgebildeten Kontaktelementen 84 und 85 treten, wenn die Drosselklappe 46 vollständig oder fast vollständig geschlossen ist. Die Kontaktelemente 84 und 85 sind jeweils an einem Ende mit Hilfe von isolierenden Elementen 86 und 87 am Gehäuse 40a des Vergasers befestigt. Die Steuerventile 158 und 159 weisen jeweils

3" eine Ventilwelle 158a bzw. 159a auf. Jede dieser Ventilwellen ist mit einem Anker 94 bzw. 95 eines Elektromagneten 92 bzw. 93 über Verbindungsglieder 88 und 90 bzw. 89 und 91 verbunden.

Wenn der Elektromagnet 92 nicht erregt ist, nimmt das Steuerventil 158 seine in Fig. 5 strichpunktiert dargestellte Stellung ein, in der es von einer Zugfeder 96 gehalten wird, so daß dann das Steuerventil 158 den Leitungsabschnitt 153/4 vollständig oder fast vollständig geschlossen hält. Wenn dagegen der Elektromagnet 92 erregt wird, dreht er das Steuerventil 158 entgegen der Kraft der Zugfeder % in die in F i g. 6 mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung, so daß dann der Leistungsabschnitt 153/4 vollständig geöffnet ist.

Wenn der Elektromagnet 93 nicht erregt ist, wird das Steuerventil 159 von der Kraft einer Zugfeder 97 in seiner in Fig.6 strichpunktiert dargestellten Stellung gehalten, so daß das Steuerventil 159 dann den Leitungsabschnitt 153ß vollständig geöffnet hält. Wenn dagegen der Elektromagnet 93 erregt wird, dreht er das Steuerventil 159 entgegen der Kraft der Zugfeder 97 in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung, so daß das Steuerventil dann den Leitungsabschnitt 153ß geschlossen hält

Die Elekromagneten 92 und 93 werden gesteuert aus einer Spannungsquelle 98, beispielsweise der Batterie eines Kraftfahrzeuges, über Schalter mit elektrischer Energie versorgt, die aus der Nockenscheibe 82 und den Kontaktelementen 84 und 85 bestehen. Wenn die Drosselklappe 46 vollständig oder fast vollständig geschlossen ist wie dies in F i g. 6 dargestellt ist so daß der Nockenabschnit» 82a in Kontakt mit dem Kontaktpunkt 84a steht und der Nockenabschnitt 826 in Kontakt mit dem Kontaktpunkt 85a steht, sind beide Elektromagneten 92 und 93 erregt so daß das Steuerventil 158 vollständig geöffnet ist während gleichzeitig das Steuerventil 159 vollständig geschlossen ist Wenn die Drosselklappe 46 um ein gewisses Ausmaß geöffnet ist, stehen die Nockenabschnitte 82a und 82i>

nicht mehr in Kontakt mit den Kontaktpunkten 84a und 85a, so daß die Elektromagneten 92 und 93 nicht mehr gespeist werden. Dann wird das Steuerventil 158 von der Zugfeder 96 vollständig oder fast vollständig geschlossen gehalten, während gleichzeitig das Steuerventil 159 von der Zugfeder 97 vollständig geöffnet gehalten wird. Wenn die Drosselklappe 46 weit geöffnet ist, so daß sich ein Liefergrad von 0,4 oder mehr ergibt, kommt der Nockenabschnitt 82c in Kontakt mit dem Kontaktpunkt 84a, so daß der Elektromagnet 92 erregt wird. In diesem Zustand sind dann beide Steuerventile 158 und 159 vollständig geöffnet, so daß Spülgemisch sowohl durch den Leitungsabschnitt 153/4 als auch den Leitungsabschnitt 153ßzugeführt wird.

Wie aus Fig.6 erkennbar ist, werden die ersten Spülschlitze 128/4 und die zweiten Spülschlitze 128ßmit Snülgemisch aus der gemeinsamen Spülkammer 132Λ versorgt, so daß die Zufuhr von Spülgemisch zu den ersten und zweiten Spülschlitzen durch das gemeinsame Steuerventil 158 gesteuert wird. Die dritten Spülschlitze 128C werden mit Spülgemisch aus der Spülkammer 132ß versorgt, so daß die Zufuhr von Spülgemisch zu den dritten Spülschlitzen durch das allein diesen zugeordneten Steuerventil 159 gesteuert wird.

F i g. 7a zeigt die Umrisse und die Anordnung einer ersten Ausführungsform der Spülschlitze der erfindungsgemäßen Zweitakt-Oito-Brennkraftmaschine. Diese Ausführungsform ist bei der in den F i g. 1 bis 5 dargestellten Brennkraftmaschine vorgesehen und umfaßt die ersten Spülschlitze 128Λ, die jeweils als kleine kreisförmige öffnung ausgebildet sind und die als erste geöffnet werden, während sich der Arbeitskolben 108 von seinem oberen Totpunkt zu seinem unteren Totpunkt bewegt, die zweiten Spülschlitze 123ß, die jeweils als verhältnismäßig große, rechtwinkelige öffnung ausgebildet sind und die etwas später als die ersten Spülschlitze geöffnet werden, während sich der Kolben von seinem oberen Totpunkt zu seinem unteren Totpunkt bewegt, sowie die dritten Spülschlitze 128C die jeweils ebenfalls als rechtwinkelige öffnung to ausgebildet sind und die etwas später als die zweiten Spülschlitze geöffnet werden, während sich der Arbeitskolben von seinem oberen Totpunkt zu seinem unteren Totpunkt bewegt.

F i g. 7b ist eine F i g. 7a ähnliche Darstellung, die eine «5 zweite Ausführungsform der Spülschlitze zeigt, die eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 7a darstellt. Bei dieser zweiten Ausführungsform sind die zweiten Spülschlitze 128ß und die dritten Spülschlitze 128Cso ausgebildet, daß ihre seitlichen Ränder relativ zu den Erzeugenden des Arbeitszylinders 102 schräg verlaufen. Durch diese Schrägstellung der seitlichen Ränder der Spülschlitze 128ß und 128C bezüglich der Erzeugenden w^;rd verhindert, daß ein bestimmter Abschnitt des Arbeitskolbens (genauer heißt dies: der Kolbenringe am Arbeitskolben) immer wieder in Berührung mit einem Seitenrand eines Spülschlitzes tritt, was örtlich stärkten Verschleiß des Kolbens bzw. der Kolbenringe hervorrufen kann.

Fig.7c zeigt eine dritte Ausführungsform der Spülschlitze in ähnlicher Darstellung wie die Fig.7a und 7b. Bei dieser Ausführungsform sind die ersten Spülschlitze 128/4 und die zweiten Spülschlitze 128ßder Ausführungsform gemäß F i g. 7a miteinander verbunden, so daß sich ein ununterbrochener, gemeinsamer Rand ergibt. In diesem Fall werden zunächst die die ersten Spülschlitze 128/4 'bildenden Abschnitte, die eine verhältnismäßig kleine Gesamtöffnungsfläche haben, vom Arbeitskolben 108 geöffnet, während sich dieser von seinem oberen Totpunkt zu seinem unteren Totpunkt bewegt, wonach die die zweiten Spülschlitze 128ß' bildenden Abschnitte, die eine verhältnismäßig große Gesamtöffnungsfläche haben, vom Arbeitskolben 108 während seiner Bewegung von seinem oberen Totpunkt zu seinem unteren Totpunkt geöffnet werden.

F i g. 7d zeigt eine vierte Ausführungsform der Spülschlitze, die eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß F i g. 7c darstellt. Bei der vierten Ausführungsform sind die seitlichen Ränder der die ersten Spülschlitze 128Λ' bildenden Abschnitte und der die zweiten Spülschlitze 128ß'bildenden Abschnitte sowie die seitlichen Ränder der dritten Spülschlitze 128C sämtlich bezüglich der Erzeugenden des Arbeitszylinders 102 geneigt.

F i g. 7e zeigt eine fünfte Ausführungsform der Spülschlitze in gleicher Weise wie die F i g. 7a bis 7d. Bei der fünften Ausführungsform ergeben die zweiten Spülschlitze 128ß und die dritten Spülschlitze 128C zusammen jeweils eine elliptische Umfangslinie. Es ist erkennbar, daß in diesem Fall wie bei den Ausführungsformen gemäß den F i g. 7b und 7d die Wirkung erzielt wird, daß örtlicher hoher Verschleiß des Arbeitskolbens vermieden wird, ohne daß die Hauptachsen der Ellipsen relativ zu den Erzeugenden des Arbeitszylinders 102 geneigt sind.

F i g. 7f zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß F ig. 7e, bei der die ersten Spülschlitze 128/4'und die zweiter, Spülschlitze 128ß'wie bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 7c und 7d jeweils Abschnitte einer öffnung mit einer einzigen geschlossenen Kontur sind.

Durch die AusTührungsformen der Spülschlitze gemäß den F i g. 7a, 7b und 7e, die voneinander getrennte erste Spülschlitze 128/4 und zweite Spülschlitze 128ß aufweisen, werden während einer gewissen Zeitdauer nach dem öffnen der ersten Spülschlitze 128/4 stabile Spülgemischstrahlen mit im wesentlichen konstanten Abmessungen und konstanter Stärke erhalten, so daß eine kräftige Wirbelströmung im Arbeitszylinder erzeugt wird, die die Zündung und Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches insbesondere im Leerlauf und bei Niedriglastbetrieb verbessert Wenn jedoch die Ausführungsformen der Spülschlitze gemäß den Fig.7c, 7d und 7f, bei denen die ersten Spülschlitze 128/4'und die zweiten Spülschlitze 128ß' ununterbrochen ineinander übergehen, benutzt werden, ändern sich die aus den Spülschlitzen austretenden Spülgemischstrahlen in der Weise, daß ihre Stärke und Größe allmählich zunimmt, so daß im Arbeitszylinder kräftigere Turbulenzen erzeugt werden, die ebenfalls die Zündung und Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Arbeitszylinder, und zwar insbesondere im Leerlauf und bei Niedriglastbetrieb der Brennkraftmaschine, verbessern. Je nach den Umständen kann die eine oder die andere Ausführungsform zweckmäßiger sein.

Im folgenden wird erneut auf F i g. 1 Bezug genommen. An jeder der Kurbelwellen 12 und 14 ist jeweils ein Kettenrad 16 bzw. 18 befestigt. Um die Kettenräder ist eine Endloskette 20 gelegt, so daß die Kurbelwellen 12 und 14 in Antriebsverbindung miteinander stehen und sich mit gleichem Drehsinn und gleicher Drehzahl gleichzeitig drehen. Die Phasenbeziehung zwischen den Kurbelwellen 12 und 14 ist so festgelegt, daß zwischen den Kurbelzapfen 116 und 118, die den Arbeitskolben 108 und 110 zugeordnet sind, eine

Phasendifferenz von 180° besteht. Aufgrund dieser Phasenbeziehung zwischen den Kurbelwellen 12 und 14 besteht auch zwischen den Kurbelzapfen 316 und 318, die den Gebläsekolben 308 und 310 zugeordnet sind, die gleiche Phasendifferenz von 180°. Wenn die Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine so ausgebildet ist, daß auch das in der älteren Patentanmeldung P 28 44 308.5 vorgeschlagene Prinzip angewendet ist, ist der Gesamthubraum des Zusatzgebläses 300 so festgelegt, daß er 1,15 bis l,65mal so groß wie der Gesamthubraum der Arbeitseinheit 100 ist, und ist die Beziehung zwischen den Betriebsphasen der Arbeitseinheit 100 und des Zusatzgebläses 300 so festgelegt, daß der obere Totpunkt des Zusatzgebläses im Kurbelwinkeldiagramm — in einem Bereich zwischen 15° vor und 15^C nach dem Mittelpunkt zwischen dem unteren Totpunkt und dem Spülune-Schließzeitpunkt der Arbeitseinheit 100 liegt.

Fig.8 zeigt ein Kurbelwinkeldiagramm der in den F i g. 1 bis 5 dargestellten Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine, und die F i g. 9 und 10 zeigen Indikatordiagramme, die den Verlauf des Gebläsedruckes der in den F i g. 1 bis 5 dargestellten Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Lage des Arbeitskolbens für Vollastbetrieb und Leerlaufbetrieb wiedergeben. Während sich der Arbeitskolben — im Kurbelwinkeldiagramm — um etwas mehr als 90° von seinem oberen Totpunkt (OT) entfernt hat, werden die Auslaßschlitze 130 geöffnet (Auspuff-Öffnungszeitpunkt Eo), so daß durch die Auslaßschlitze das Abgas austritt. Wenn dann der Abgasdruck stark gesunken ist, werden die ersten Spülschlitze 128Λ geöffnet (Spülung-Öffnungszeitpunkt So der ersten Spülschlitze), wonach dann mit geringer Verzögerung die zweiten Spülschlitze 128S geöffnet werden (Spülung-Öffnungszeitpunkt So' der zweiten Spülschlitze) und schließlich mit einer gewissen weiteren Verzögerung die dritten Spülschlitze geöffnet werden (Spülung-Öffnungszeitpunkt So" der dritten Spülschlitze). Da die Kurbelzapfen 116 und 118 so miteinander synchronisiert sind, daß zwischen ihnen eine Kurbelwinkel- bzw. Phasendifferenz von 180° besteht, liegen in F i g. 8 der Auspuff-Öffnungszeitpunkt Eo, zu dem die Auslaßschlitze geöffnet werden, und der Auspuff-Schließzeitpunkt Ec; zu dem die Auslaßschlitze geschlossen werden, symmetrisch bezüglich der den oberen Totpunkt und den unteren Totpunkt des Arbeitskolbens verbindenden Mittellinie. Auf entsprechende Weise liegen die Zeitpunkte So, So'und So" zu denen die ersten bzw. zweiten bzw. dritten Spülschlitze geöffnet werden, und die Zeitpunkte Sc, 5c'und Sc", zu denen die ersten bzw. zweiten bzw. dritten Spülschlitze geschlossen werden, symmetrisch zur genannten Mittellinie. Ferner ist bei dieser A.usfühnjngsform die Betriebsphase der Gebläsekolben relativ zur Betriebsphase der Arbeitskolben, d. h. die Kurbelwinkel- bzw. Phasendifferenz zwischen dem Kurbelzapfen 316 oder 318 einerseits und dem Kurbelzapfen 116 oder HS andererseits, so festgelegt, daß der obere Totpunkt des Zusatzgebläses um ungefäh¹- 30° später als der untere Totpunkt des Arbeitskolbens liegt Wenn jedoch die Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine so ausgebildet ist, daß sie ausschließlich mit Kurbelgehäuseverdichtung arbeitet und kein zusätzliches oder unabhängiges Zusatzgebläse aufweist, fällt selbstverständlich der obere Totpunkt des Gebläses zusammen mit dem unteren Totpunkt der Arbeitskolben.

Während sich die Gebläsekolben 308 und 310 von ihrem oberen Totpunkt zu ihrem unteren Totpunkt bewegen und dabei den Saugtakt ausführen, wird im Vergaser 40 aufbereitetes Luft-Kraftstoff-Gemisch durch das Einwegventil 330 in den Gebläsezylinder 302 eingesaugt. Während dieses Saugtaktes führen die Arbeitskolben 108 und UO einen Verdichtungstakt aus, währenddessen die Spülschlitze 128A 128Ä und 128C vom Arbeitskolben 108 geschlossen werden. Wenn dann die Gebläsekolben 308 und 310 ihren unteren Totpunkt durchlaufen haben, führen sie einen Verdichtungstakt ίο aus, währenddessen das Gemisch im Gebläsezylinder 302 verdichtet wird. Wenn der Arbeitskolben 110 den Auspuff-Öffnungszeitpunkt Eo erreicht hat, so daß die Auslaßschlitze geöffnet werden, werden die Abgase aus dem Arbeitszylinder 102 durch die Auslaßschlitze abgelassen, wobei der Druck der Abgase im Arbeitszylinder schnell sinkt. Denn werden die ersten Spülschlitze 128Λ vom Arbeitskolben 108 geöffnet. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Brennkraftmaschine unter einer Last arbeitet, die vergleichsweise so hoch ist, daß der Liefergrad über 0,4 liegt, wird das vom Zusatzgebläse 300 verdichtete Spülgemisch durch den Leitungsabschnitt 153Λ in die erste Spülkammer 132Λ eingespeist, da das Steuerventil 158 offen ist, so daß dann, wenn die ersten Spülschlitze 128.4 geöffnet werden, das Spülgemisch sofort in den Arbeitszylinder 102 unter verhältnismäßig kräftiger Wirbelbildung einströmt. Da jedoch die Gesamtmenge des Spülgemisches bei vergleichsweise so hoher Last, daß der Liefergrad über 0,4 liegt, groß ist, ist der Anteil des aus den eisten Spülschlitzen 128Λ austretenden Spülgemisches sehr klein. Wenn sich danach die Arbeitskolben weiter in Richtung zu ihrem unteren Totpunkt bewegen, werden die zweiten Spülschlitze 128ß geöffnet, so daß eine große Spülgemischmenge mit verhältnismäßig kräftiger Verwirbelung in den Arbeitszylinder 102 eingeblasen wird. Wenn sich dann die Arbeitskolben noch weiter in Richtung zu ihrem unteren Totpunkt bewegen, werden die dritten Spülschlitze 128Cgeöffnet Durch die dritten Spülschlitze 128Cwird eine gewisse Spülgemischmenge in den Arbeitszylinder ohne Verwirbelung eingeleitet. Das aus den dritten Spülschlitzen austretende Spülgemisch strömt entlang der Mittellinie des Arbeitszyünders in Richtung zu den Auslaßschlitzen 130 durch den Zentralbereich der Gemisch-Wirbelströmung, die vom aus den ersten Spülschlitzen 128Λ und den zweiten Spülschlitzen 128.S ausgetretenen Spülgemisch erzeugt worden ist und sich entlang spiraliger Bahnen zu den Auslaßschlitzen 130 bewegt, so daß das aus den dritten Spülschlitzen ausgetretene Spülgemisch den axial verlaufenden Zentralbereich des Arbeitszylinders spült, der durch die Spül^emisch- Wirbelströmung, die von den ersten und zweiten Spülschlitzen erzeugt worden ist, weniger gespült wird.

Wenn die Brennkraftmaschine nicht im Leerlauf, sondern bei niedriger und mittlerer Last mit einem Liefergrad unter 0,4 arbeitet, wird das Spülgemisch durch den Leitungsabschnitt 1535 praktisch ausschließlich in die zweite Spülkammer 132.fi eingespeist, da der Leitungsabschnitt 153Λ durch das Steuerventil 158 geschlossen bzw. praktisch vollständig gedrosselt ist Selbst wenn dann die ersten Spülschlitze 128A und die zweiten Spülschlitze 128Ä geöffnet werden, während sich die Arbeitskolben von ihrem oberen Totpunkt zu ihrem unteren Totpunkt bewegen, erfolgt in diesem Fall praktisch keine Spülung. Wenn sich dann die Arbeitskolben weiter in Richtung zu ihrem unteren Totpunkt bewegen, so daß die dritten Spüischiitze 128C aufgesteuert werden, beg:rint die Spülung, wot>e^:- die in

den Arbeitszylinder aus den dritten Spülschlitzen eintretenden Spülgemischströme ohne Wirbelströmung im Zentralbereich des Arbeitszylinder aufeinandertreffen, so daß sich das Spülgemisch allmählich im Arbeitszylinder geschichtet sammelt, ohne daß irgendv/elche spiraligen Strömungen erzeugt werden. Während die Spülgemischmenge im Arbeitszylinder zunimmt, drückt die Spülgemischschicht die Abgase, und zwar insbesondere die im radial mittleren Bereich des Arbeitszylinders vorhandenen Abgase, entlang der Mittellinie des Arbeitszylinders zu den Auslaßschlitzen, wobei die Schichtung zwischen dem Spülgemisch und den Abgasen bestehen bleibt und keine starke Mischung zwischen dem Spülgemisch und den Abgasen erfolgt Aufgrund dieser Schichtanordnung von Schichten aus Spülgemisch und Abgas, zwischen denen keine starke Mischung erfolgt, und aufgrund der Ausbildung der Spülgemischschicht entlang der Mittellinie des Arbeitszylinders wird das das Spülgemisch bildende Luft-Kraftstoff-Gemisch im Grenzbereich zwischen den zwei Schichten durch die heiße Abgasmasse erwärmt, wobei keine Kühlung durch die Zylinderwand erfolgt, und gespalten bzw. thermisch zersetzt, wobei diese Zersetzung von der durch die adiabatische Verdichtung des Gemisches erzeugten Wärme unterstützt wird, so daß chemisch aktive Radikale wie C₂, CH, CHO, OOH, H erzeugt werden. Wenn das Steuerventil 158 nicht vollständig schließt, sondern den Leitungsabschnitt X53A nur weitgehend drosselt, führt die aus den Spülschlitzen 128Λ und 128Ö austretende kleine Spülgemischmenge zu mäßiger konvektiver Strömung im Arbeitszylinder, die eine Verbesserung des Wärmeübergangs von der Abgasschicht zum Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Folge hat.

Wenn die Brennkraftmaschine bei verhältnismäßig niedrigem Liefergrad, beispielsweise einem Liefergrad von kleiner als 0,4 arbeitet, ist die Menge des im Arbeitszylinder zurückbleibenden Abgases, die die obengenannte Abgasschicht bildet, verhältnismäßig groß. Diese Abgasmasse kann eine so starke Zersetzung des cingeblasenen Luft-Kraftstoff-Gemisches zur Folge haben, daß dadurch die Verbrennung des Kraftstoffes in der Brennkraftmaschine beträchtlich verbessert wird. Da bei Niedriglastbetrieb eine nennenswerte Abgasmenge auch nach Beendigung der Spülung im Arbeitszylinder zurückbleibt, dauert selbst während des folgenden Verdichtungshubes die Zersetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Grenzbereich zwischen den Schichten aus Spülgemisch und Abgas an. Wenn eine Brennkraftmaschine mit einem Liefergrad von unter 0,4 und mit einer Drehzahl unter 2000 'Jpm betrieben wird, ist daher die Zersetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches so stark, daß das Gemisch am Ende des Verdichtungshubes fast allein durch Verdichtung zündet. Wenn dagegen die Brennkraftmaschine bei verhältnismäßig hoher Last mit einem Liefergrad von mehr als 0,4 arbeitet, wird dann, wenn die ersten Spülschlitze 128Λ und die zweiten Spülschlitze 128ß geöffnet werden, Spülgemisch mit verhältnismäßig starker Verwirbelung in den Arbeitszylinder eingeblasen, so daß im Arbeitszylinder eine spiralige Strömung entsteht, und es nicht zur Ausbildung einer Grenzfläche zwischen Schichten aus Spülgemisch und Abgas kommt, die eine thermische Zersetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches bewirken könnte. Vielmehr werden die im Arbeitszylinder zurückgebliebenen Abgase durch die große Spülgemischmenge schnell abgekühlt.

Wenn die Brennkraftmaschine leerläuft oder bei sehr niedriger Last nahe der Lerrlauflast arbeitet und wenn die Brennkraftmaschine nur die zweiten Spülschlitze 1285 und die dritten Spülschlitze 128Chätte, würde der Spüldruck, nämlich der Kurbelgehäusedruck, sofort und s schnell zu dem Zeitpunkt sinken, zu dem die Spülschlitze durch den vorbeistreichenden Arbeitskolben geöffnet werden, da die Öffnungsfläche der Spülschlitze während des Vorbeistreichens des Arbeitskolbens schnell zunimmt. Dieser Druckverlauf ist in Fig. 10 gestrichelt dargestellt Wenn jedoch vorgesehen ist, daß die ersten Spülschlitze 128Λ die eine verhältnismäßig kleine Gesamtöffnungsfläche haben, vor den zweiten Spülschlitzen 128Ä und den dritten Spülschlitzen 128C geöffnet werden, die die verhältnismäßig große Gesamtöffnungsfläche haben, die für mittlere Last und Vollastbetrieb benötigt wird, wird der Spüldruck bzw. der Kurbelgehäusedruck während einer gewissen Zeitdauer auch dann noch, wenn die ersten Spülschlitze bereits geöffnet worden sind, auf dem Wert gehalten, der zum Zeitpunkt des öffnens der ersten Spülschlitze 128/4 herrscht, wie dies durch die ausgezogene Kurve in Fig. 10 dargestellt ist Während dieser Zeitdauer erzeugen die kräftigen Spülgemischstrahlen, die aus den ersten Spülschützen austreten, Turbulenzen im Arbeitszylinder, die dl·= Zündwilligkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Leerlauf und bei Niedrigstlastbetrieb nahe dem Leerlauf der Brennkraftmaschine verbessern und auch die Brenngeschwindigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches erhöhen, so daß die durch geringe Zündwilligkeit und niedrige Brenngeschwindigkeit verursachte ungleichmäßige Verbrennung herkömmlicher Brennkraftmaschinen vermieden ist.

Im Bereich von mittlerer Last bis zu hoher Last ist die Spülgemischmenge groß genug, um eine ausreichende Spülung zu bewirken und starke Turbulenzen im Arbeitszylinder selbst dann zu erzeugen, wenn das Spülgemisch aus Spülschlitzen mit einer verhältnismäßig großen Gesamtöffnungsfläche austritt, wie dies bei den zweiten Spülschlitzen 128ß und den dritten Spülschlitzen 128C der Fall ist, so daß unter diesen Betriebsbedingungen die ersten Spülschlitze 128.4 zur Verbesserung der Zündwilligkeit und der Brenngeschwindigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches wenig beitragen.

Bei den Steuereinrichtungen gemäß F i g. 6 ist dann, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf oder bei sehr niedriger, dem Leerlauf naher Belastung arbeitet, das Steuerventil 158 geöffnet, während das Steuerventil 159 geschlossen ist, so daß kein Spülgemisch aus den dritten Spülschlitzen 128C eingeblasen wird und eine größere Spülgemischmenge durch die ersten Spülschlitze 128/4 und die zweiten Spülschlitze 1285 eingeleitet wird, so daß im Arbeitszylinder stärkere Turbulenzen erzeugt werden. Da jedoch ohnehin die Erzeugung kräftiger Turbulenzen im Arbeitszylinder während des Leerlaufbetriebes und des Betriebs bei sehr niedriger Last hauptsächlich mittels der ersten Spülschlitze 128/4 bewirkt wird, während die zweiten Spülschlitze 128£ und die dritten Spülschlitze 128Cnoch vom Arbeitskolben 108 geschlossen gehalten werden, ist das Steuerventil 159, das den Leitungsabschnitt 153J5 während des Leerlaufbetriebes oder des Betriebs bei sehr niedriger Last schließt, nicht unbedingt notwendig. Wenn da; Steuerventil 159 vorgesehen ist, wird allerdings der Effekt erzielt, daß während der gesamten Spülperiode bei Leerlaufbetrieb oder bei Betrieb unter sehr niedriger Last stärkere Turbulenzen erzeugt werden.
Nachdem die Spülung in vorstehend beschriebener

Weise durchgeführt worden ist werden während der Bewegung der Arbeitskolben 108 und 110 von ihrem unteren Totpunkt zu ihrem oberen Totpunkt die Spülschlitze 128C 128ßund 128/4 durch den Arbeitskolben 108 nacheinander in der genannten Reihenfolge geschlossen, wonach die Auslaßschlitze 130 vom Arbeitskolben 110 geschlossen werden. Danach wird das Spülgemisch im Arbeitszylinder verdichtet, und zu einem Zeitpunkt kurz vor dem oberen Totpunkt der Arbeitskolben wird das Gemisch von der Zündkerze 156 gezündet, so daß dann die Brennkraftmaschine den Verbrennungs- und Expansionstakt ausführt, an dessen Ende die Auslaßschlitze 130 erneut geöffnet werden.

F i g. 11 ist ein schematischer Horizotalschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine, und Fig. 12 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß XU-XII in F i g. 11. In den F i g. 11 und 12 sind diejenigen Teile und Elemente, die Teilen und Elementen der Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bis 5 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen wie in den F i g. 1 bis 5 bezeichnet. Bei der zweiten Ausführungsform wird das Spülgemisch zusätzlich zum Zusatzgeblä ■ se auch durch die Kurbelgehäuseverdichtung verdichtet. Bei der zweiten Ausführungsform sind die Kurbelwangen 120 und 122 der Arbeitseinheit 100 scheibenförmig ausgebildet und sind die Kurbelmechanismen, die jeweils aus zwei dieser Kurbelwangen und einem Kurbelzapfen bestehen, der die zwei Kurbelwangen verbindet, in solchen Kurbelgehäusen 124 und 126 angeordnet, daß der größte Teil des Innenraumes jedes Kurbelgehäuses unabhängig vom Drehwinkel der Kurbelwangen vom Kurbelmechanismus eingenommen wird, damit der Verdichtung- bzw. Totraum der Kurbelgehäuse so gering wie möglich ist und die Kurbelgehäuseverdichtung möglichst wirksam ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist der Auslaß des Vergasers 40 durch Leitungen 50 und 52 mit den Kurbelgehäusen 124 und 126 der Arbeitseinheil 100 verbunden, so daß das vom Vergaser 40 erzeugte Gemisch direkt in die Kurbelgehäuse 124 und 126 eingeleitet wird. In Einlaßöffnungen 144 und 146, an denen die Leitungen 50 und 52 in das Kurbelgehäuse 124 bzw. 126 münden, ist jeweils ein als Plattenventil ausgebildetes Einwegventil 148 bzw. 150 angeordnet, das eine Rückströmung des Spülgemisches verhindert. Die Kurbelgehäuse 124 und 126 sind einerseits durch Leitungen 152 und 153 sowie eine gemeinsame Leitung 334 mit der Auslaßöffnung 332, die beim zweiten Ausführungsbeispiel auch als Einlaßöffnung dient, des Zusatzgebläses 300 verbunden und andererseits durch Kanäle 138 und 140 mit einem gemeinsamen Einlaß zur ersten Spülkammer 132/4 und zur zweiten Spülkammer 132Z? verbunden. An der Stelle, an der sich die Kanäle 138 und 140 vereinigen und den gemeinsamen Einlaß zur ersten Spülkammer 1324 und zur zweiten Spülkammer 132Ö erreichen, befindet sich die Zwischenwand 155, die die voneinander getrennten Leitungsabschnitte 153,4 und 153S abteilt, die jeweils mit der Spülkammer 132/4 bzw. der Spülkammer 132ß verbunden sind. In dem Leitungsabschnitt 153/4 bzw. 1535 ist jeweils das Steuerventil 158 bzw. 159 angeordnet, das den zugehörigen Leitungsabschnitt 1534 bzw. 153S wahlweise schließt und öffnet. Die Steuerventile 158 und 159 werden jeweils von einer Steuereinrichtung 80 bzw. 81 so angesteuert, daß sie in Abhängigkeit vom Ausmaß der öffnung der Drosselklappe 46 auf gleiche Weise geöffnet oder geschlossen werden wie bei der ersten Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bis 5.

Auch bei der zweiten Ausführungsform sind die ersten Spülschlitze 128/4, die zweiten Spülschlitze 128S und die dritten Spülschlitze 128C so angeordnet und ausgebildet, wie dies in den F i g. 3,4 und 5 tür die erste Ausführungsform dargestellt ist. Die ersten SpülschJitze 128/4 und die zweiten Spülschlitze 128S münden entlang Achsen, die tangential zu gedachten, gestrichelt dargestellten Zylindern verlaufen, die koaxial zum Arbeitszylinder 102 angeordnet sind, so daß die ersten und zweiten Spülschlitze dem aus den Spülschlitzen ausgeblasenen Spülgemisch eine verhältnismäßig starke Wirbelbewegung aufprägen, wogegen die dri'ien Spülschlitze 128C in Richtung zur Mittellinie des Arbeitszylinders münden, so daß dem durch die dritten Spülschlitze eingeblasenen Spülgemisch keinerlei Wirbelbewegung aufgeprägt wird. Alls Spülschlitze sind in Richtung zur Auslaßseite des Arbeitszylinders geneigt, so daß die aus den Spülschlitzen austretenden Spülgemischströme eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung zu den Auslaßschlitzen 130 haben. Für die Spülschlitze des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 11 und 12 sind die in den Fig. 7a bis 7f gezeigten Ausführungsformen möglich.

Wie bereits gesagt wurde, werden beim zweiten Ausführungsbeispiel sowohl die Kurbelgehäuse als auch das Zusatzgebläse zum Verdichten des Spülgemisches benutzt. Während des Saugtaktes saugen die Kurbelgehäuse 124 und 126 durch die Leitungen 50 und 52 und den Vergaser 40 Gemisch ein, wobei das Zusatzgebläse 300, das im wesentlichen phasengleich wie die Kurbelgehäuse 124 und 126 arbeitet, gleichzeitig Gemisch durch die Leitungen 152,154 und 334 aus den Kurbelgehäusen 124 und 126 und somit ebenfalls durch die Leitungen 50 und 52 aus dem Vergaser 40 einsaugt. Wenn die Kurbelgehäuse 124 und 126 sowie das Zusatzgebläse 300 ihren Verdichtungstakt beginnen, wird das in den Kurbelgehäusen 124 und 126 vorhandene Gemisch verdichtet, wobei es in den Kurbelgehäusen verbleibt, wogegen das in den Gebläsezylinder 302 eingesaugte Gemisch durch die Leitungen 334, 152 und 154 zu den Kurbelgehäusen 124 und 126 zurückgedrückt wird, während es zwischen den Gebläsekolben 308 und 310 verdichtet wird. Das auf diese Weise in jedem der zwei Kurbelgehäuse bzw. sowohl im Gebläsezylinder als auch in jedem der zwei Kurbelgehäuse verdichtete Gemisch wird durch den Kanal 138 oder 140 der ersten Spülkammer 132/4 und der zweiten Spülkammer 132Ö zugeleitet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind dann, wenn die Brennkraftmaschine unter verhältnismäßig hoher Last mit einem Liefergrad von gleich oder größer 0,4 arbeitet, beide Steuerventile 158 und 159 geöffnet, so daß das Spülgemisch durch alle Spülschlitze, d. h. die ersten Spülschlitze 128/4, die zweiten Spülschlitze 128S und die dritten Spülschlitze 128C, eingeblasen wird. In diesem Fall wird der Arbeitszylinder ausreichend gespült durch eine große Spülgemischmenge mit verhältnismäßig starker Verwirbelung, die durch die aus den ersten Spülschlitzen und den zweiten Spülschlitzen austretenden Spülgernischströme erzeugt wird.

Fig. 13 gibt ein Indikationsdiagramm wieder,das den Kurbelgehäusedruck in Abhängigkeit von der Lage des Arbeitskolbens für die in den F i g. 11 und 12 dargestellte Brennkraftmaschine bei Vollastbetrieb zeigt. Da bei Vollastbetrieb die Spülgemischmenge groß ist, wird der Kurbelgehäusedruck wenig beeinflußt, so daß sein Verlauf in Abhängigkeit von der Bewegung des

Arbeitskolbens im wesentlichen der gleiche ist wie wenn

keine den ersten Spülschlitzen 128Λ entsprechenden p Spülschlitze vorhanden wären.

g Wenn die Brennkraftmaschine oberhalb des Leerlaufs

If und unterhalb eines Liefergrades von 0,4 bei niedriger

1 bis mittlerer Last arbeitet, erfolgt Schichtspülung mit

§ thermischer Zersetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches,

•1 wie sie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungs-

H beispiel erläutert wurde, da das Steuerventil 158

|j geschlossen ist oder zumindest weitgehend gedrosselt,

If so daß das Spülgemisch praktisch ausschließlich durch

I die dritten Spülschlitze 128Cin Richtung zur Mitte des

/Ϊ Arbeitszylinders eingeblasen wird, wobei den Spülge-

T mischströmen keine Verwirbelung aufgeprägt wird.

t Wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf oder bei

$ sehr niedriger Last nahe der Leerlauflast arbeitet, ist das

^!-\ Steuerventil 158 geöffnet, wogegen das Steuerventil 159

ί geschlossen ist, so daß das Spülgemisch in den

Arboitszylindern durch die ersten Spülschlitze 128Λ und ; die zweiten Spülschlitze 128B eingeblasen wird. Unter

ι diesen Betriebsbedingungen wirken die ersten Spül-

r schlitze 128Λ, die eine verhältnismäßig kleine Gesamt-

öffnungsfläche haben, in der Weise, daß sie kräftige \v Turbulenzen im Arbeitszylinder erzeugen, und zwar mit

* der verhältnismäßig geringen Spülgemischmenge, die

durch die ersten Spülschlitze 128Λ eingeblasen wird, β bevor die zweiten Spülschlitze 128ß geöffnet werden.

[■ die eine verhältnismäßig große Gesamtöffnungsfläche

g haben. Die mit Hilfe der ersten Spülschlitze erzeugte

Verwirbelung verbessert die Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches im Leerlauf und bei Betrieb mit sehr niedriger Last Fi g. 14 gibt ein Indikatordiagramm wieder, das den Kurbelgehäusedruck in Abhängigkeit von der Lage des Arbeitskolbens für die Brennkraftmaschine gemäß den Fig. 11 und 12 im Leerlauf und bei Betrieb mit sehr niedriger Last zeigt

Wenn man eine Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine anwendet, bei der das Spülgemisch allein mit Hilfe der Kurbelgehäuse verdichtet wird, brauchen das Zusatzgebläse 300 und die zugehörigen Elemente, wie beispielsweise die Leitungen 334,152 und 154, des Ausführungsbeispiels gemäß den F i g. 11 und 12, lediglich weggelassen zu werden. Beim vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel weist das Zusatzgebläse 300 zwei horizontal angeordnete Gegenkolben auf. Das Zusatzgebläse kann jedoch auch als Einkolbengebläse ausgebildet sein. Für uiesen Fall brauchen lediglich einer der Gebläsekolben 308 oder 310 sowie die zugehörigen Elemente und die Leitung 152 oder 154 beim zweiten Ausführungsbeispiel weggelassen zu werden.

Bei den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind jeweils eine Arbeitseinheit 100 und ein Zusatzgebläse 300 vorgesehen. Wenn die Brennkraftmaschine höhere Nutzleistung haben soll, können jedoch mehr als eine Arbeitseinheit vorgesehen sein, wobei dann auch mehr als ein Zusatzgebläse oder ein doppeltwirkendes Zusatzgebläse vorgesehen sein kann.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine, mit einer Drosselklappe, zumindest einer Zweitakt-Arbeitszylinder-Kolben-Baugruppe mit Gleichstromspülung, die den Arbeitszylinder, zwei horizontal einander gegenüber angeordnete Arbeitskolben und eine Spülschlitzanordnung hat, die zwei Spülschlitzgruppen aufweist, die in der Wand des Arbeitszylinders im wesentlichen symmetrisch zur Mittellinie des Arbeitszylinders ausgebildet sind und während der Bewegung eines Arbeitskolbens von seinem oberen zu seinem unteren Totpunkt von diesem nacheinander aufgesteuert werden, wobei die vor der anderen aufgesieuerte Spülschlitzgruppe so ausgebildet ist, daß sie dem durch sie eingeblasenen Luft-Kraftstoff-Gemisch eine wesentlich stärkere Wirbelbewegung aufprägt als die von der anderen Spülschlitzgruppe dem durch sie eingeblasenen Luft-Krafts«off-Gemisch aufgeprägte Wirbelbewegung, die auch gleich null sein kann, und einem Steuerventil, das das Einleiten von Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die vor der anderen aufgesteuerten Spülschlitzgruppe nur dann zumindest wesentlich verringert, wenn die Brennkraftmaschine in einem bestimmten Lastbereich unter verhältnismäßig niedriger Last arbeitet, gekennzeichnet durch eine weitere, erste Spülschlitzgruppe (128/4, t28A'), die vom Arbeitskolben (108) vor der danach aufgesteuerten, zweiten Spülschlitzgruppe (1285, i2&B') und der als letzte aufgesteuerten, dritten Spülschlitzgruppe (128Q aufgesteuert wird, wobei die erste Spülschlitzgruppe eine wesentlich kleinere Gesamtöffnungsfläche als die zweite und die dritte Spülschlitzgruppe hat und wobei das Einleiten vom Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die erste Spülschlitzgruppe zugleich mit dem Einleiten durch die zweite Spülschlitzgruppe zumindest wesentlich verringert wird, im Leerlauf und bei sehr niedriger Last jedoch keine Verringerung des Einleitens mittels des Steuerventil (158) erfolgt.

2. Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spülschlitzgruppe (128Λ, 128A^ aus derselben Spülkammer (i32A) gespeist wird wie die zweite Spülschlitzgruppe (128ß, 1280'jL

3. Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zweites Steuerventil (159), das das Einleiten vom Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die dritte Spülschlitzgruppe (128Q unterbricht, wenn die Brennkraftmaschine bei sehr niedriger Last oder Leerlauf arbeitet.

4. Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerventil (159) mit der Drosselkammer (46) so gekoppelt ist, daß es in Abhängigkeit von der Betätigung der Drosselklappe betätigt wird.

5. Zweitakt-Otto-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spülschlitz (12Sa') der ersten Spülschlitzgruppe zusammen mit einem Spülschlitz (128S^ der zweiten Spülschlitzgruppe zu einer Öffnung zusammengefaßt ist, die einen Hauptabschnitt und einen davon ausgehenden Schlitzabschnitt aufweist.