DE2936043C2

DE2936043C2 - Zweitakt-Benzinmotor

Info

Publication number: DE2936043C2
Application number: DE19792936043
Authority: DE
Inventors: Toshio Toyota Aichi Tanahashi
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1979-09-06
Filing date: 1979-09-06
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE2936043A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweitakt-Benzinmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher ist aus der DE-OS 22 45 417 bekannt.

Der theoretische Vorteil eines Zweitaktmotors besteht darin, daß er im Vergleich zu einem Viertaktmotor eine größere Leistung abgeben kann, weil der Zweitaktmotor doppelt so viel Arbeitstakte pro Umdrehung wie der Viertaktmotor ausführt. Ein herkömmlicher Zweitaktmotor, beispielsweise ein Zweitakt-Benzinmotor, bei dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Spülung verwendet wird, hat jedoch den Nachteil, daß im Vergleich zu einem Viertaktmotor ein hoher Kraftstoffverbrauch in Kauf zu nehmen ist, weil während des Spülvorgangs Luft-Kraftstoff-Gemisch verlorengeht. Denn während des Spülvorgangs entweicht die Spülmischung direkt aus dem Auspuff.

Darüber hinaus ist den Zweitaktmotoren der bekannte Nachteil eigen, daß sie keine so hohe Leistung bringen, wie dies im Hinblick darauf, daß ein Zweitaktmotor im Vergleich zu einem Viertaktmotor doppelt soviel > Arbeitstakte aufweist, zu erwarten ist Dies beruht auf der Tatsache, daß der Spülvorgang noch nicht zufriedenstellend ist. Wenn das Spülgemisch direkt über den Auspuff entweicht, steigt dadurch der Kohlenwasserstoffanteil in den Abgasen an, so daß dadurch eine

i« hohe Luftverschmutzung auftritt

Bei herkömmlichen Zweitakt-Benzinmotoren nimmt die Menge des ausgestoßenen bzw. entweichenden Spülgemisches mit zunehmender Motorlast bzw. beim Gasgeben zu, so daß viel Kohlenwasserstoffe beim

ι > Laufen des Motors mit hoher Last austreten. Wenn der herkömmliche Zweitakt-Benzinmotor dagegen mit geiinger Last läuft, tritt zwar nicht oder nur sehr wenig Spülgemisch aus dem Auspuff aus, weil die Kraftstoffzufuhr gering und die Abscheidung hoch ist, die

-¹H Spülwirkung ist aber gering und es bleibt viel Abgas in der Zylinderkammer zurück, se daß das frische Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die verbliebenen Abgase stark verdünnt und weniger brennfähig wird, wodurch die Verbrennung dieses Luft-Kraftstoff-Ge-

-'"> mischs in den Brennkammern instabil wird und dadurch Drehmomentschwankungen, eine Leistungsabnahme und ein höherer Kraftstoffverbrauch bewirkt werden bzw. wird, so daß der Motor insgesamt schlechter und mit geringerem Wirkungsgrad arbeitet. Darüber hinaus

'■" stößt der Motor bei einem solchen Betrieb eine große Menge unverbrannten Kraftstoffs aus, so daß sich eine hohe Luftverschmutzung mit Kohlenwasserstoffen ergibt.

Der aus der genannten DE-OS 22 45 417 bekannte

i) Zweitakt-Benzinmotor bringt diesbezüglich eine Verbesserung, da er ein Spülschlitzsystem aufweist, bei welchem sich am Ende des Arbeitstaktes zunächst ein nur Luft in den Zylinderraum einleitender Spülschlitz öffnet, bevor sich ein Brenngasgemisch zuführender

«ι Spülschlitz öffnet. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß die verbrannten Gase vornehmlich von Luft ausgespült werden, so daß ein Eintritt von unverbranntem, frischem Brenngasgemisch in das Abgasleitungssystem weitestgehend vermieden ist. Ein ähnlicher Motor

ti ist aus der DD-PS 2 04 235 bekannt.

Bei schwacher Maschinenbelastung oder bei niedriger Drehzahl sowie bei kaltem Motor kann aber eine solche Art der Beschickung des Brennraumes mit frischen Gasen ebenfalls zu Schwierigkeiten führen.

"'" Untersuchungen, die im Zusammenhang mit den Vorarbeiten zur vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, haben gezeigt, daß bei einer Spülung des Brennraumes nur mit Brenngasgemisch, durch den Kontakt des Kraftstoffs mit den heißen, abgebrannten

'■'■ Gasen Radikale, beispielsweise C₂,'CH₁OOH,'COH'und H^-entstehen, die sich selbst entzünden können, wenn sie beim Verdichtungshub komprimiert werden. Wenn diese Kraftstoffspaltung bzw. -zerlegung auftritt, geht eine stabile Kraftstoffverbrennung auch bei geringer

>^(l Motorlast vonstatten, so daß die zuvor beschriebenen, eine instabile Verbrennung betreffenden Probleme überhaupt nicht auftreten. Es ist in diesem Zusammenhang weiterhin bekannt, daß die Zündung bei Zweitakt-Benzinmotoren, die mit hoher Drehzahl und geringer

■" Last laufen, ohne die Zündung mit einer Zündkerze erfolgt. In den meisten Fällen erfolgt jedoch in der Praxis keine Selbstzündung durch die Erzeugung von Radikalen; vielmehr erfolgt eine Zündung aufgrund

einer überhitzten Stelle, die an der Wand der Brennkammer durch eine lokale Überhitzung der Brennkammer entsteht.

Im Hinblick auf die zuvor besprochenen Schwierigkeiten und unter Berücksichtigung der Zufuhr frischen Luft-Kraftstoff-Gemischs und des Ausstoßes der Abgase beim Spülen von Zweitakt-Benzinmotoren wurden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung Untersuchungen zur Verbesserung der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs bei unter geringer Belastung laufenden Zweitakt-Benzinmotoren durchgeführt, indem eine thermische Spaltung bzw. Zersetzung des Kraftstoffs und die Erzeugung einer größeren Menge an Radikalen und durch verbesserte und sinnvolle Steuerung bzw. Regelung der Zufuhr von Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Spülung in die Zylinderkammer erzeugt bzw. verbessert wurde.

Im Zusammenhang damit ist es bekannt, das Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Spülen zur Verbesserung der thermischen Zersetzung des Kraftstoffes so in die Zylinderkammer einströmen zu lassen, daß sich eine Schicht aus dem Luft-Kraftstoff-Gemisch nahe der Schicht aus Abgasen ergibt, die noch in der Zylinderkammer verbleiben, nachdem das meiste Abgas durch öffnung eines Austrittsschlitzes zunächst entwichen ist. Im Zusammenhang mit der Erfindung wurde festgestellt, daß sich in der Zylinderkammer eine starke Verwirbelung bzw. eine turbulente Strömung bildet, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Spülung einströmt. Normalerweise strömt nämlich das Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Spülung mit höchstem Druck in dem Moment ein, wenn ein Spülschlitz gerade geöffnet wi/d. Diese starken Turbulenzen des in die Zylinderkammer einströmenden Luftkraftstoff-Gemischs zur Spülung führen dazu, daß sich eine Schicht aus dem Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Nähe der Schicht aus Abgasen, die in der Zylinderkammer verblieben sind, nicht oder nur sehr unvollkommen ausbilden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweitaktmotor der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem einerseits die Kraftstoffverbrennung durch thermische Aufspaltung des Kraftstoffs im Schwachlastbetrieb verbessert ist, andererseits eine gute Durchspülung mit geringem Verlust an frischem Brenngasgemisch bei mittlerer bis hoher Last sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit dem vorliegenden Gegenstand wird also ein Zweitakt-Benzinmotor geschaffen, der einen ersten Spülschlitz aufweist, an den das Luft-Kraftstoff-Gemisch über einen Kanal für das Luft-Kraftstoff-Gemisch gelangt. Wenn der Motor mit geringer Last läuft, wird die Zuführung von Luftkraftstoffgemisch durch den hierfür vorgesehenen Kanal wesentlich gedrosselt und die Luftzufuhr an den zweiten Spülschlitz unterbunden, so daß sich eine schichtweise Spülung ergibt. Bei mittlerer bis hoher Last wird die Drosselung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in dem dazu vorgesehenen Kanal aufgehoben und Luft strömt durch den zweiten Spülschlitz ein, so daß eine Verwirbelung des in die Zylinderkammer gebrachten Gemischs entsteht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines ausführungsgemäßen Zweitakt-Benzinmotors;

Fig.2 einen schematischen Querschnitt durch die Zylinderkammer des in F i g. 1 dargestellten Motors;

F i g. 3 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform und
Fig.4 einen schematischen Querschnitt durch die Zylinderkammer des in F i g. 3 dargestellten Motors.

Das Motorgehäuse des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Motors besteht aus einem Zylinderkopf 2, einem Zylinderblock 3 und einem Kurbelgehäuse 4. Im Motorgehäuse 1 befindet sich eine Zylinderbohrung 5, in der ein Kolben 6 gleitet Eine Brenn- bzw. Zylinderkammer 7 in der Zylinderbohrung 5 wird durch die V/and der Zylinderbohrung 5, die Innenwand des Zylinderkopfes 2 und die obere Fläche des Kolbens 6 begrenzt Im Kurbelgehäuse 4 befindet sich die Kurbelkammer 8, die mit dem Kolben 6 zusammenwirkt und im Kurbelgehäuse «-'ine Kompression des Luft-Kraftstoff-Gemischs hervorgerufen wird, wie dies im weiteren noch erläutert wird. Auf der oberen Stirnfläche des Kolbens 6 befindet sich ein Ablenker 9.

Das eine Ende der Pleuelstange 10 ist mit einem Kolbenzapfen 11 am Kolben 6 und das andere Ende der Pleuelstange 10 ist mit einem Kurbelwellenzapfen 13 einer Kurbelwelle 12 verbunden. Diese Zylinder-Kolben-Anordnung sollte so ausgebildet sein, daß das Kompressionsverhältnis in einem Bereich von 4 bis 10 liegt.

Der Zylinderblock 3 weist einen Auslaßschlitz 14, Schleifenspül- bzw. Überströmschlitze 15 sowie einen Querstromspülschlitz 16 auf, die zur Zylinderbohrung im Bereich der Zylinderkammer 7 hin jeweils offen sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Schleifenspülschlitz 15 bezüglich der Mittelachse der Zylinderbohrung schräg ausgebildet, so daß eine Wirbelströmung in dem aus diesem Schlitz austretenden Spülmittel auftritt Wie F i g. 2 zeigt, befinden sich die Schleifenspülschlitze 15 an gegenüberliegenden Seiten des Auslaßschlitzes 14, so daß die Schleifenspülschlitze 15 zu einer Ebene symmetrisch liegen, die durch die Mittelachse der Zyünderbohrung 5 und die Mittelachse des Austrittsschlitzes 14 aufgespannt ist. Wie aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, gelangt das Luft-Kraftstoff-Gemisch über die Schlitze 15 in den oberen Bereich der Zylinderkammer 7 und bezüglich der Mittelachse der Zylinderbohrung auf die dem Austrittsschlitz 14 gegenüberliegende Seite, so daß das durch diese Schlitze 15 einströmende Luftkraftstoffgemisch entlang einem schleifenförmigen Spülweg zum Austrittsschlitz strömt.

Der Querstromspülschlitz 16 ist an der Innenwand der Zylinderkammer an einer Stelle offen, die dem Austrittsschlitz 14 diametral gegenüberliegt. Die Achse dieses Querstromspülschlitzes 16 sollte zum oberen Teil der Zylinderkammer hin schräg verlaufen, so daß die aus diesem Schlitz austretende Spülluft zur wirksameren Spülung durch die Zylinderkammer strömt. Der Kolbenablenker 9 an der oberen Fläche des Kolbens 6 weist eine zum Querstromspülschlitz 16 hin weisende konvex gekrümmte Fläche auf, die entlang der zylinderförmigen Innenfläche der Kolbenkammer bogenförmig verläuft, wie dies aus F i g. 2 zu ersehen ist. Der Kolbenablenker 9 weist auf der anderen, der erstgenannten gekrümmten Fläche gegenüberliegenden Seite eine weitere konkav gekrümmte Fläche auf. Von oben gesehen, ist der Kolbenablenker 9 daher mondsichelförmig (vgl. F i g. 2).

Die Schleifenspülschlitze 15 stehen über Kanäle 17 mit der Kurbelkammer 8 in Verbindune. so daß das

Spülgemisch in die Kurbelkammer 8 gelangt und dort komprimiert wird. Das Kurbelgehäuse 4 weist eine Gemischeinlaßöffnung 18 auf, zu der das in einem Vergaser 20 erzeugte Luftkraftstoffgemisch über eine Leitung 21 und ein Blattventil 22 gelangt. Der Vergaser 20 saugt Luft durch ein Luftfilter 19 an und umfaßt eine Drosselklappe 23 sowie andere übliche Bauteile, wie etwa eine Kraftstoffdüse, Kraftstoffzuleitungskanäle usw., die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Darüber hinaus sollte der Vergaser 20 eine zusätzliche bzw. Hilfs-Kraftstoffzuleitungseinrichtung aufweisen, die das Luftkraftstoffgemischverhältnis des im Vergaser erzeugten Gemischs ändert.

In den Kanälen 17, durch die das Luftkraftstoffgemisch aus der Kurbelkammer 8 zu den jeweiligen Schlitzen 15 strömt, ist jeweils ein Steuerventil 24 vorgesehen. Im vorliegenden Falle sollten die Steuerventile 24 nahe der Kurbelkammer 8, oder anders ausgedrückt, möglichst weit von den Schlitzen 15 entfernt angeordnet sein, so daß die durch die Steuerventile 24 verursachten Turbulenzen in dem durch die Kanäle 17 strömenden Luftkraftstoffgemisch verloren gehen, bevor das Luftkraftstoffgemisch die Schlitze 15 erreicht. Die Steuerventile 24 werden mit einem von einer Steuereinrichtung 25 bereitgestellten Steuersignal betätigt, um das durch die Kanäle 17 fließende Luftkraftstoffgemisch selektiv zu drosseln.

Komprimierte Luft gelangt über ein Luftfilter 27, eine Leitung 28, einen Luftverdichter 29 und einen Kanal 26 zum Querstromspülschlitz 16. Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, ist der Querstromspülschlitz 16 bezüglich der Schleifenspülschlitze 15 zum oberen Totpunkt des Kolbens hin versetzt, so daß der Querstromspülschlitz 16 im Kurbelwinkeldiagramm zur Zylinderkammer 7 hin offen ist, bevor die Schleifenspülschlitze 15 geöffnet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Luftverdichter 29 ein Roots-Gebläse bzw. ein Roots-Lader mit einem Gebläsegehäuse 29a und zwei Roots-Rotoren 32 und 33, die auf Wellen 30 bzw. 31 sitzen und sich in entgegengesetzter Drehrichtung drehen, wie dies in F i g. 1 durch Pfeile angedeutet ist. Wenn sich die Roots-Rotoren drehen, wird Luft durch die Ansaugöffnung 34 des Gebläses bzw. der Pumpe 29 angesaugt und über die Austrittsöffnung 35 in den Kanal 26 abgegeben. Der Luftverdichter 29 sollte vorzugsweise ein Entlüftungsventil aufweisen.

Im Kanal 26 befindet sich ein Luftsteuer-Absperrorgan 36, das den Luftdurchtritt durch den Kanal 26 in Abhängigkeit von einem von der Steuereinrichtung 25 bereitgestellten Steuersignal steuert, so daß der Kanal 26 wahlweise geschlossen werden kann.

Die Steuereinrichtung 25 erhält ein Signal zugeleitet, das dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 23 entspricht, und die Steuereinheit 25 stellt dem Gemischsteuerventil und dem Luftsteuer-Abspcrrorgan 36 Steuersignale bereit. Die Gemischsteuerventile 24 werden nahezu in ihrer geschlossenen Ventilstellung erhalten, so daß der Durchgang durch die Kanäle 17 so lange gedrosselt ist, solange die Drosselklappe 23 nicht mehr als in einer vorgegebenen Stellung geöffnet ist, bei der der Motor mit einer vorgegebenen kleinen oder schwachen Last läuft. Wenn die Drosselklappe 23 aus dieser vorgegebenen Stellung stärker geöffnet wird, werden die Gemischsteuerventile 24 voll geöffnet. Während die Drosselklappe 23 über diese Drosselklappenöffnung " hinaus weiter geöffnet wird, bleiben die Gemischsteuerventile 24 voll geöffnet Das Luftsteuer-Absperrorgan wird dagegen so lange ganz offen gehalten, bis die Drosselklappe 23 über die vorgegebene öffnungsstellung hinaus geöffnet wird, und wenn die Drosselklappe weiter geöffnet oder wenn entsprechend die Gemischsteuerventile 24 ganz geöffnet werden, wird das ) Luftsteuer-Absperrorgan 36 allmählich geöffnet, so daß vor der Spülung mit dem Luftkraftstoffgemisch zunächst eine Spülung mit Luft vorgenommen wird. Im Zylinderkopf 2 befindet sich eine Zündkerze 37. Die Arbeitsweise des zuvor beschriebenen Zweitakt-I" Benzinmotors wird nachfolgend beschrieben:

Wenn sich der Kolben 6 aus der in F i g. 1 dargestellten Lage nach oben bewegt, wird Luft durch das Luftfilter 19 in den Vergaser 20 angesaugt, und das in ihm erzeugte Luftkraftstoffgemisch wird durch die i) Leitung 21, das Blattventil 22 und die Gemischeinlaßöffnung 18 in die Kurbelkammer 8 eingesaugt. Wenn der Kolben danach nach unten bewegt wird, wird das Luftkraftstoffgemisch in der Kurbelkammer 8 komprimiert. Wenn der Motor läuft, werden die Roots-Rotoren 2» 32 und 33 des Roots-Laders 29 von der Kurbelwelle des Rotors angetrieben, so daß komprimierte Luft zum Querstromspülschlitz 16 gelangt.

Wenn der Motor mit geringer Belastung bzw. im Schwac'ilastbetrieb läuft, und die Drosselklappe 23 2~< nicht über die vorgegebene Drosselklappenstellung hinaus geöffnet ist, sind die Gemischsteuerventile 24 im wesentlichen geschlossen, und das Luftsteuer-Absperrorgan und damit der Luftkanal 26 sind vollständig geschlossen. Wenn der Kolben in diesem Zustand vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt verschoben wird, wird zunächst der Austrittsschlitz 14 geöffnet, so daß die unter hohem Druck stehenden Gase in der Zylinderkammer 7 auf Grund ihres hohen Eigendrucks heftig durch den Austrittsschlitz 14 ausströmen, wobei jedoch die Zylinderkammer natürlich auch weiterhin mit Abgasen gefüllt bleibt. Wenn der Kolben dann weiter nach unten verschoben wird, wird der Querstromspülschlitz 16 geöffnet. Da in diesem Falle der Luftkanal 26 jedoch durch das Luftsteuer-Absperrorgan M) 36 geschlossen ist, wird keine Spülung mit Luft durchgeführt. Wenn der Kolben weiter absinkt, werden schließlich die Schleifenspülschlitze 15 geöffnet, so daß das in der Kurbelkammer 8 komprimierte Luftkraftstoffgemisch über die Schleifenspülschlitze 15 in die -■> Zylinderkammer einströmt. Da dabei die Kanäle 17, durch die das Luftkraftstoffgemisch von der Kurbelkammer 8 zu den Schleifenspülschlitzen 15 gelangt, durch die Gemischsteuer-Absperrorgane 24 im wesentlichen geschlossen sind, gelangt nur allmählich bzw. wenig Kraftstoff in die Zylinderkammer, so daß die in der Zylinderkammer verbliebenen Gase allmählich durch geschichtete Lagen an Abgasen ersetzt werden.

Wie bereits beschrieben, befinden sich die Gemischsteuerventile 24 nahe der Eintrittsöffnung der Kanäle " 27, durch die das Luftkraftstoffgemisch strömt. Daher verschwinden die Turbulenzen, die im Luftkraftstoffgemisch durch die Gemischsteuerventile 24 hervorgerufen werden, bevor das Luftkraftstoffgemisch aus den Schleifenspülschlitzen 15 in die Zylinderkammer geⁱⁿ langt, so daß das aus den Schleifenspülschlitzen 15 austretende Luftkraftstoffgemisch bei einem Motorbetrieb mit kleiner Last einen sanften, geringen Luftkraftsioffgemischstrom in der Zylinderkammer 7 bildet, wie dies in F i g. 1 durch eine ausgezogene, mit einem Pfeil versehene gekrümmte Linie schematisch angedeutet ist. Durch diese geschichtete bzw. schichtweise Spülung der Zylinderkammer wird der sich im vorderen Bereich der Luftkraftstoffgemischschicht befindliche Kraftstoff

durch die in der Zylinderkammer verbliebenen Abgase stark erhitzt. Dieser geschichtete Zustand des Luftkraftstoffgemisches und der Abgase kann auch während des nachfolgend auftretenden Verdichtungshubs aufrechterhalten werden, so daß der sich im vorderen Bereich der Luftkraftstoffgemischschicht befindliche Kraftstoff durch die Abgase stark erhitzt und thermisch zerlegt wird, so daß Radikale, wie C₂ ^-, CH,' OOH, CHO' und/oder Herzeugt werden. Wenn das Luftkraftstoffgemisch mit einer ausreichenden Menge dieser Radikale einer adiabatischen Verdichtung ausgesetzt wird, so zündet dieses Gemisch von selbst und brennt schnell ab. In diesem Zusammenhang ist die schräge Anordnung der Schleifenspülschlitze 15 und des Kolbenablenkers 9 so ausgebildet, daß das bei geringer Motorlast aus den Schlitzen 15 ausströmende Luftkraftstoffgemisch im wesentlichen in die Mitte der Zylinderkammer 7 gelenkt wird, so daß die in die Zylinderkammer gelangende Luftkraftstoffgemischschicht von der Wand der Zylinderkammer abgehalten und damit eine Abkühlung verhindert wird. Dadurch wird das einströmende Luftkraftstoffgemisch besser durch die in der Zylinderkammer verbliebene Abgase erhitzt. Weiterhin sollte der Vergaser 20 so eingestellt sein, daß er ein Luftkraftstoffgemisch mit einem Luftkraftstoffverhältnis in einem Bereich von 6 bis 20 erzeugt, so daß Schwankungen des Luftkraftstoffverhältnisses auf Grund der Luftspülung ausgeglichen werden können.

Da bei stärkerer Öffnung der Drosselklappe 23 die Motorlast trotz der Gemischsteuerventile 24 größer wird, nimmt auch die Geschwindigkeit, mit der das Luftkraftstoffgemisch in die Zylinderkammer einströmt, notwendigerweise zu, und bei einer mittleren Last werden die Turbulenzen, die in dem in die Zylinderkammer einströmenden Lultkraftstoffgemisch auftreten, so stark, daß eine thermische Zersetzung des Kraftstoffs nicht mehr auftritt, weil das Luftkraftstoffgemisch und die Abgase in der Zylinderkammer vermischt und dadurch die Temperatur der Abgase wesentlich verringert werden bzw. wird. Bei dieser Motorlast bzw. oberhaäb dieser Motorlast werden die Gemischsteuerventile 24 vollständig geöffnet, und das Luftsteuer-Absperrorgan 36 wird ebenfalls geöffnet, so daß im Luftverdichter 29 komprimierte Luft durch den Querstromspülschlitz 16 gelangt.

Wenn der Querstromspülschlitz 16 geöffnet ist, wird die Zylinderkammer 7 zunächst mit Luft gespült, bevor die Spülung mit dem Luftkraftstoffgemisch oder das Einströmen des Luftkraftstoffgemisches beginnt, weil der Querstromspülschlitz 16 vor den Schleifenspülschlitzen 15 geöffnet wird. Die Luft strömt dann aus dem Querstromspülschlitz 16 ein und wird vom Kolbenablenker 9 nach oben abgelenkt, wie dies in F i g. 1 dargestellt ist, so daß die Luft entlang den den oberen Bereich der Zylinderkammer begrenzenden Wänden strömt und die Randbereiche der Zylinderkammer mit jedem Winkel, jeder Ecke und Spalte der Zylinderkammer spült. Nach dieser vorausgehenden Luftspülung werden die Schleifenspülschlitze 15 geöffnet, und das Luftkraftstoffgemisch strömt durch diese Schlitze in die Zylinderkammer ein. Bei einer mittleren oder hohen Motorlast ist die Strömungsgeschwindigkeit des durch die Schlitze 15 einströmenden Luftkraftstoffgemisches auf Grund der größeren Menge an Luftkraftstoffgemisch und auf Grund des geringen Widerstands durch die Gemischsteuerventile 24 relativ hoch, so daß das aus den Schlitzen 15 in die Kammer ausströmende Luftkraftstoffgemisch in F i g. 1 nach oben strömt, auf die aus den

Schlitz 16 ausströmende Luft trifft und sich mit ihr vereinigt. Dadurch werden turbulente Wirbelströmungen des Lüftkraftstoffgemischs in der Zylinderkammer 7 hervorgerufen, die allmählich zunehmen und die in der Zylinderkammer verbliebenen Abgase durch den Auslaßschlitz 14 nach außen drängen.

Diese Turbulenzen im Luftkraftstoffgemisch bleiben während des nachfolgenden Verdichtungshubs vorhanden, und wenn das Luftkraftstoffgemisch am Ende des Verdichtungshubs mit der Zündkerze 37 gezündet wird, breitet sich die Flamme auf Grund der Turbulenzen schnell über die ganze Verbrennungskammer aus, und dadurch entsteht die gewünschte Verbrennung des Lüftkraftstoffgemischs. Da das vom Vergaser 20 kommende Luftkraftstoffgemisch durch die vom Luftverdichter 29 kommende Luft etwas verdünnt ist, sollte das vom Vergaser 20 erzeugte Luftkraftstoffgemisch bei mittlerer bis starker Motorlast etwas fetter als bei geringer Motoriast sein, so daß das Luftkraftstoffverhältnis in einem Bereich von 6 bis 16 liegen sollte.

Fig. 3 zeigt eine Fig. 1 entsprechende Ansicht von einer weiteren Ausführungsform des Zweitakt-Benzinmotors. In Fig.4 ist ein schematischer Querschnitt der Zylinderkammer des in Fig.3 dargestellten Motors wiedergegeben. In den Fig. 3 und 4 sind die Teile, die denen in Fig. 1 und 2 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführungsform strömt Luft durch die Schleifenspülschlitze 15 und das Luftkraftstoffgemisch durch den Querstromspülschlitz 16. Um zunächst die Spülung mit Luft vor der Spülung mit Luftkraftstoffgemisch durchführen zu können, werden die Schleifenspülschlitze 15 daher vor dem Querstromspülschlkz 16 vom Kolben 6 geöffnet.

Das Kurbelgehäuse 4 weist eine Lufteinlaßöffnung 18' auf, in die Luft über ein Luftfilter 27, eine Luftieilung 28 und ein Blattventil 22' strömt. In den Kanälen 17, durch die die in der Kurbelkammer 8 komprimierte Luft zu den Schleiienspülschlitzen 15 strömt, sind jeweils Luftsteuerventile bzw. Luftsteuer-Absperrorgane 36' vorgesehen, die sich in der Nähe der Schleifenspülschlitze 15 befinden. Das Luftkraftstoffgemisch gelangt vom Vergaser 20 über einen Abgas-Turbolader 50 und ein Gemischzuleitungsrohr 21, an dessen Eintrittsöffnung ein Gemischsteuer-Absperrorgan 24' vorgesehen ist, zum Querstromspülschlitz 16. Der Abgas-Turbolader 50 weist eine Turbinenkammer 51, eine Pumpenkammer 52 und ein Gehäuse 53 auf. Ein Turbinenrotor 54 ist in der Turbinenkammer 51 und ein Kompressorrotor 55 in der Pumpenkammer 52 vorgesehen. Der Turbinenrotor 54 und der Kompressorrotor 55 sind über eine Rille 56 miteinander verbunden. Die Turbinenkammer 51 steht mit dem Austrittsschlitz 14 des Motors über ein Abgasrohr 57 und eine Rohrverzweigung 58 in Verbindung, so daß die Motorabgase den Turbinenrotor 54 drehen, wenn sie auf die Rotorblätter auftreffen. Da der Kompressorrotor 55 vom Turbinenrotor 54 gedreht wird, wird das im Vergaser 20 erzeugte Gemisch in die Gemischeinlaßöffnung 59 des Kompressors eingesaugt, im Kompressor komprimiert und über eine Gemischauslaßöffnung 60 in das Gemischzuleitungsrohr 21 ausgestoßen. Bei dieser Ausführungsform ist der Kolbenablenker 9 auf der oberen Fläche des Kolbens 6 im Vergleich zum Kolbenablenker bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausfiihrungsform in entgegengesetzter Richtung gekrümmt (vgl. F i g. 4). Der in entgegengesetzter Richtung gekrümmte Kolbenablenker 9 lenkt das durch den Querstromspülschlitz 16 einströmende Gemisch direkt in den oberen mittleren

Bereich der Zylinderkammer 7, ohne das Gemisch zur Seite hin abzulenken, so daß es nicht entlang der Zylinderkammerwand strömt.

Bei dieser Ausführungsform wird die Steuerung des Gemischsteuer-Absperrorgans 24' und der Luftsteuerventile 36' in derselben Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt, das in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist. Das heißt, wenn der Motor mit geringer Last läuft, ist das Gemischsteuer-Absperrorgan 24' beinahe ganz geschlossen, wogegen die Luftsteuerventile 36' tatsächlich ganz geschlossen sind, so daß eine geschichtete Spülung mit dem Luftkraftstoffgemisch erfolgt, das langsam und schwach aus dem Querstromspülschlitz 16 in die Zylinderkammer einströmt, so daß eine bessere Zündung und Verbrennung des Luftkraftstoffgemischs auf Grund der thermischen Zersetzung des Kraftstoffs erzielt wird. Bei mittlerer und hoher Last werden die Luftsteuerventile 36' geöffnet, so daß die

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Zylinderkammer zunächst mit Luft gespült wird. Danach strömt das Luftkraftstoffgemisch über den Querstromspülschlitz 16 mit relativ hoher Strömungsgeschwindigkeit in die Zylinderkammer ein, so daß eine turbulente Strömung des Luftkraftstoffgemisches in der Zylinderkammer entsteht, während die verbliebenen Abgase durch den Abgasschlitz ausgespült werden. Die aus den Schleifenspülschlitzen 15 ausströmende Luft wird bewußt und wohlüberlegt so abgelenkt, daß sie entlang der Wände, die den oberen Teil der Zylinderkammer bilden, strömt. Diese zunächst eintretende Luft zum Spülen spült die Randbereiche der Zylinderkammer einschließlich aller Winkel, Ecken und Spalten aus. Dagegen wird das durch den Querstromspülschlitz 16 einströmende Luftkraftstoffgemisch vom Kolbenablenker 9 so abgelenkt, daß es direkt in den oberen Mittelbereich der Zvlinderkammer eelanet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zweitakt-Benzinmotor mit einer Zylinderbohrung, einem in der Zylinderbohrung gleitenden Kolben, einer durch den Kolben und die Zylinderbohrung vorgegebenen Zylinderkammer, einem Auslaßschlitz, über den die Zylinderkammer nach außen offen ist, wenigstens einem ersten Spülschlitz, durch den ein Luft-Kraftstoff-Gemisch aus einem ersten Zuführkanal in die Zylinderkammer einströmt, sowie einem zweiten Spülschlitz, durch den Luft aus einem zweiten Zuführkanal in die Zylinderkammer einströmt, und mit einstellbaren ersten und zweiten Absperrorganen in den Zuführkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (25) vorgesehen ist, durch die die Absperrorgane (24,36) in den Zuführkanälen (17, 26) so gesteuert werden, daß bei kleiner Last dem Bezinmotor lediglich Gemisch im wesentlichen gedrosselt über den ersten Kanal (17) und bei höherer Belastung Gemisch ungedrosselt durch den ersten Kanal und zusätzlich eine Luftmenge durch den zweiten Kanal zugeführt wird.

2. Motor nach Anspruch 1 rr.it einem Ablenker auf der Stirnfläche des Kolbens, dadurch gekennzeichnet, daß zwei erste Spülschlitze (15) einander gegenüberliegen und der Ablenker (9) mit Blickrichtung auf die Stirnfläche des Kolbens (6) moridsichelförmig ist, und eine konvexe sowie eine konkave Fläche aufweist, wobei erstere dem zweiten Spülschlitz (16) und letztere den beiden ersten Spülschlitzen (15) zugewandt ist, so daß das aus den ersten Spülschlitzen (15) einströmende Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Mitte der Brennkammer (7) abgelenkt wird (F i g. 1,2).

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (25) die ersten und zweiten Absperrorgane (24 bzw. 36) in Abhängigkeit von der Motortemperatur derart steuert, daß diese geöffnet sind, wenn die Motortemperatur unter einem vorgegebenen Wert liegt.

4. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (25) die ersten und zweiten Absperrorgane (24 bzw. 36) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl derart steuert, daß diese geöffnet sind, wenn die Motordrehzahl, wie während des Anlassens des Motors, sehr klein ist.