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Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusepumpe Anwendungsgebiet
der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusepumpe
und vom Kolben gesteuerten Auslaß-, Einlaß- und Überströmkanälen, bei der Luft und
ein Kraftstoffluftgemisch getrennt angesaugt und dem Zylinder zugeführt werden0
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Nach DE-PS 293 514 ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine
mit Kurbelkastenpumpe und steuernden Kolben bekannt, bei der im Kurbelkastenraum
Luft angesaugt und Kraftstoffluftgemisch in einer Kammer des Kolbens gelagert und
von dort durch Kanäle im Kolben nach der Mitte des Zylinders übergeführt werden.
Die Kammer für das Kraftstoffluftgemisch ist innerhalb des Kolbens einseitig angeordnet
und fest im Kolben befestigt. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß sich durch
die Kammer die Kolbenmasse und auch die dynamischen Kräfte auf das Triebwerk erhöhen,
wodurch keine hohen Drehzahlen möglich sind. Außerdem wirkt durch die einseitige
Anordnung der Kammer ein zusätzliches Kippmoment auf den Kolben, was zu Kolbengeräuschen
führt,
Ein weiteres Problem ist die Befestigung der Kammer innerhalb
des Kolbens, da durch die hohen dynamischen Kräfte eine sichere Befestigung sehr
erschwert wird, Durch die ungünstige Anordnung der Überströmfenster, was jedoch
konstruktiv bedingt ist, erfolgt keine vollständige Ausspülung der Kammer, da die
Luft aus dem Kurbelkastenraum fast ausschließlich in den Überströmkanal eintritt,
ohne daß das Kraftstoffluftgemisch aus der Kammer gefördert wird Desweiteren läßt
sich die untere Eintrittsöffnung der Kammer nur begrenzt dimensionieren, da der
Abstand vom Kolben bis zur Kurbelwelle so klein wie möglich gehalten werden muß.
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weiterhin ist nach DE-PS 1 012 116 eine Zweitakt-Brennkraftmaschine
mit Gemischansaugung bekannt, bei der einerseits durch eine Ansaugleitung Luft in
den Kurbelgehäuseraum und in den Zylinderraum unterhalb des Kolbens1 andererseits
durch eine Ansaugleitung eiii fettes Kraftstoffluftgemisch über einen im Kolben
angeordneten Leitkanal in den Kolbenhohlraum angesaugt werden. Um eine bessere Füllung
der Brennräume zu erreichen, werden die Pleuelstange zwischen den kreisförmigen
Kurbelwangen, der Pleuelfuß am kreisförmigen Teil des Kurbelgehäuses und der Pleuelkopf
mit seinem Bogensegment in einer ortsfesten Rinne dichtend bewegt. Die Luft und
das fette Kraftstoffluftgemisch werden über einen gemeinsamen Lberströmkanal de
Zylinder zugeführt. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausführung aus, daß eine ungenügende
Trennung der Luft vom fetten Kraftstoffluftgemisch im Bereich unter den Kolben erreicht
wird, da ein Überströmen aus dem Kurbelraum stattfindet und daß keine getrennte
Spülung im Zylinderraum durch den gemeinsamen Überströmkanal zwischen Auslaß und
Kraftstoffluftgemisch möglich ist,
Weiterhin entsteht eine ungünstige
Massenerhöhung des Kolbens durch Anordnung des Leitkanals im Kolben sowie der Pleuelstange
durch das an ihr angeordnete Bo:;ensegment, so daß keine hohen Motordrehzahlen möglich
sind.
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Bei einer weiteren Ausführung nach DE-AS 1 042 286 wird in einer Zweitakt-Brennkraftmaschine
der Hauptteil der Verbrennungsluft in den unteren Teil des Zylinders und in das
Kurbelgehäuse eingeführt, während ein fettes Kraftstoffluftgemisch in einen mit
dem Kurbelgehäuse in Verbindung stehenden Hohlraum im Kolben eingesaugt wird und
darauf der Hauptteil der Verbrennungsluft im Kurbelgehäuse und das fette Kraftstoffluftgemisch
dageger im Kolbenhohlraum verdichtet wird. Auch bei dieser Ausführung wird eine
ungenügende Trennung der Verbrennungsluft vota fetten Kraftstoffluftgemisch erreicht,
da das fette Kraftstoffluftgemisch in einen Verdampfungshohlraum im Kolbenboden
eingesaugt wird, der gegenüber dem Kurbelraum offen ist und somit eine Vermischung
mit der Verbrennungsluft stattfindet.
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Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist die Senkung des Kraftstoffverbrauches
und die Verringerung der Schadstoffemission bei einer Zweitakt-Brennkraftmaschine
durch getrennte Zuführung von Luft und Kraftstoffluftgemisch in den Zylinder. Es
soll eine einwandfreie Trennung des Kraftstoffluftgenisches von der Luft während
des Ansaugens und eine verlustlose Zufiihruiig in den Zylinder bei geringerem Aufwand
erreicht werden0
Darlegung des Wesens der Erfindung Das lesen der
Erfindung besteht dariu, daß der Zylinder unterhalb des Kolbens durch eine Trennwand
in zwei Larnmern unterteilt ist, welche je mit einem Einlaßkanal und mindestens
init einem Überströmkanal verbunden sind, wobei die Trennwand parallel zur Zylinderachse
angeord net und mit dem Kurbelgehäuse fest verbunden ist und die eine Kammer gegenüber
dem Kurbelgehäuse abschließt.
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Die Rammer, welche mit den Kurbelgehäuse in Verbindung steht, ist
für Luft und die Kammer, welche gegenüber dem Kurbelgehäuse abgeschlossen ist, ist
für Kraftstoffluftgemisch vorgesehen Ebenso kann auch der gegenüber dem Kurbelgehäuse
abgeschlossenen Kammer Luft und der gegenüber dem Kurbelgehäuse offenen Kammer Kraftstoffluftgemisch
zugeführt werden.
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Die Trennwand ist parallel oder quer zur Achse des Kolbenbolzens angeordnet.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß neben der mit dem Kurbelgehäuse fest
verbundenen Trennwand zusätzlich eine Trennwand im Kolbenboden vorgesehen ist. Die
Trennwand ist mit einem Flansch verbunden und weist eine Ausbauchung für die Pleuelstange
auf. Die Trennwand kann auch bis in die Überströmkanäle führen und diese in zwei
Kanäle für Luft und Kraftstoffluftgemisch unterteilen. Weiterhin besteht die Möglichkeit,
daß der Einlaß für die Luft und des Kraftstoffluftgemisches auf einer Zylinderseite
liegen, indem die beiden Einlaßkanäle nebeneinander oder übereinander angeordnet
sind und die Trennwand eine Durchbrechung für den Einlaßkanal für Luft atlfweis
t. Es ist auch möglich, daß die Kammer ftjr das Kraftstoffluftgemisch nur mit den
Überströmkanälen verbunden ist und der Einlaßkanal in einen oder beiden Überströmkanälen
mündet.
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Durch die Erfindung wird eine einwandfreie getrennte Zuführung von
Luft und Kraftstoffluftgemisch zunächst unterhalb des Kolbens und dann unmittelbar
in den Zylinder erreicht. Die fLir die getrennte Ansaugung von Kraftstoffluftgemisch
unterhalb des kolbens angeordnete Trennwand ist fest mit dem Kurbelgehäuse verbunden,
so daß keine zusätzlichen dynamischen Kräfte des Kolbens auftreten. Der Aufwand
zur Herstellung der Trennwand ist gering und die Befestigung arn Iturbelgehäuse
ist unkompliziert und sicher, Statt reiner Luft und ein Kraftstoffluftgemisch können
auch ein mageres Kraftstoffluftgemisch und ein fett es Krafts1cftluftgemisch angesaugt
und dem Zylinder getrennt zugeführt werden.
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Ausführungsbeispiel der Erfindung An einem Ausführungsbeispiel soll
die Erfindung nachstehend näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen: Fig.:
1 einen Längsschnitt einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, Fig0: 2 einen Schnitt I-I
nach Figur 1, Fig.: 3 einen Schnitt II-II nach Fig. 4 mit bis in die Überströmkanäle
reichender Trennwand, Fig.: 4 einen Längsschnitt einer Zweitakt-Brennkraftmaschine
mit auf einer Zylinderseite liegenden Einlaßkanälen, Fig.: 5 einen längsschnitt
einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, mit in den Uberströmkanälen mündenten Einlaßkanäl
en
Fig.: 6 einen Schnitt durch eine Zweitakt-Brennkraftmaschine
mit nebeneinander angeordneten Einlaßkanälen, Fig.: 7 eine perspektivische Darstellung
einer Trennwand nach Fig. 1 und 2.
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Die Zweitakt-Brennkraftmaschine besteht aus einem Zylinder 1 und einem
Kurbelgehäuse 2. Im Kurbelgehäuse 2 bewet sich eine Kurbelwelle 3, die mit einem
Kolben 4 über eine Pleuelstange 5 in Verbindung steht. Im Zylinder 1 sind ein Auslaßkanal
8, Einlaßkanäle 6, 7 sowie Überströmkanäle 9, 10, 11, 12 vorgesehen. Die Überströmkanäle
9, 10, 11, 12 verbinden das Kurbelgehäuse 2 mit dem Zylinder 1. unterhalb des Kolbens
4 wird der Zylinder 1 in zwei Kammern 15, 16 unterteilt, die durch eine mit dem
Kurbelgehäuse 2 fest verbundenen Trennwand 13 gebildet werden. Die Trennwand 13
ist parallel zur Zylinderachse angeordnet und führt von der Kurbelwelle 3 bis in
den Kolben 4 Die Trennwand 13 kann auch bis in Höhe der Innenfläche des Wolbenbodens
in der unteren Totpunktlage des Kolbens 4 führen. Die Kammer 15 ist gegenüber dem
Kurbelgehäuse 2 abgeschlossen und mit dem Einlaßkanal 7 und den Überströmkanälen
10, 12 verbunden, während die Kammer 16 mit dem Einlaßkanal 6 und den Überströmkanälen
9, 11 in Verbindung steht. Durch den Einlaßkanal 7, der mit einem Vergaser verbunden
ist, werden ein Eraftstoffluftgemisch und durch den Einlaßkanal 6 reine Luft angesaugt.
Die Trennwand 13 besitzt eine Ausbauchung 20, in die die Pleuelstange 5 seitlich
einschwenken kann.
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Durch die Kammer 15 ist es möglich, daß Luft und ein Kraftstoffluftgemisch
getrennt angesaugt und dem Zylinder 1 zugeführt werden1 ohne daß eine Vermischung
eintritt.
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Neben der Trennwand 13 kann auch zusätzlich ein am Kolbenboden 1@
angeordnete Trennwand 14 vorgesehen sein, welche bis an das Pleuellager führt. Dadurch
wird eine noch bessere Trennung des Kraftstoffluftgemisches erreicht, da die Kammer
15 fast bis in die obere Totpunktlage des Kolbens 4 gegenüber der Kammer 16 geschlossen
bleibt. Die dynamischen Kräfte des Kolbens 4 werden durch die Trennwand 14 nur unwesentlich
erhöht, da sie nur eine kleine Abmessung besitzt Die Einlaßschlitze der Überströmkanäle
9, 11 für Luft sind im Zylinder 1 höher angeordnet als die Einlaßschlitze der Überströmkanäle
10, 12 für ein Kraftstoffluftgemisch, wodurch sie vom Kolben 4 eher freigegeben
werden und somit eine bessere Spülung der Abgase ohne wesentliche Kraftstoffverluste
erzielt wird. Die Trennwand 13 kann parallel oder quer zur Achse des Kolbenbolzens
19 angeordnet sein. Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführung, bei der die Trennwand 13
bis in die Überströmkanäle 21, 22 führt und diese in zwei Kanäle für Luft und Kraftstoffluftgemisch
unterteilt.
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Nach den Fig. 4 und 6 sind die Einlaßkanäle 6, 7 auf einer Zylinderseite
nebeneinander bzw. übereinander vorgesehen. Bei diesen Ausführungen ist dann in
der Trennwand 13 eine Durchbrechung 23 für den Einlaßkanal 16 für Luft vorgesehen.
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In Fig. 5 ist die Kammer 15 nur mit den Überströmkanälen 10, 12 verbunden,
wobei der Einlaßkanal 7 in einen der beiden Uberströmkanäle 10, 12 mündet. Die Steuerung
der Luft und des Kraftstoffluftgemisches kann auch durch Membranventile, die in
den Einlaßleitungen angeordnet sind, erfolgen.
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Fig. 7 zeigt eine Trennwand, entsprechend der Fig. 1 und 2 und besteht
aus der Trennwand 13, in die für die Pleuelstange 5 eine Ausbauchung 20 vorgesehen
ist und einen Flansch 17, auf dem die Trennwand 13 aufgesetzt ist und die Kammer
15 gegenüber dem Kurbelgehäuse 2 abschließt. Der Flansch 17 mit der Trennwand 13
sitzt zwischen dem Kurbelgehäuse 2 und dem Zylinder 1 und erhält dadurch eine gute
Zentrierung und Befestigung.
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Die Trennwand 13 läßt sich durch die Ausführung leicht auswechseln,
indem nur der Zylinder 1 abgenommen werden muß. Die Trennwand 13 kann auch noch
auf andere Art und Weise ausgebildet und mit dem Kurbelgehäuse 2 befestigt sein.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Zweitakt-Brennkraftmaschine ist
folgende: Dei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 werden die Einlaßkanäle 6, 7 freigegeben,
so daß infolge des Unterdruckes im Kurbelgehäuse 2 durch den Einlaßkanal 6 Luft
unterhalb des Kolbens in die Kammer 16 und in das Kurbelgehäuse 2 und durch den
Einlaßkanal 7 ein Kraftstoffluftgemisch unterhalb des Kolbens 4 in die Kammer 15
angesaugt werden. Durch die Kammer 15, 16 werden die Luft und das Kraftstoffluftgemisch
voneinander getrennt angesaugt, so daß keine Vermischung erfolgen kann. Bei der
Abwärtsbewegung des Kolbens 4 werden die Luft und das Kraftstoffluftgemisch verdichtet
und über die Überströmkanäle 9, 10, 11, 12 durch die vom Kolben 4 freigegebenen
Einlaßschlitze in den Zylinder 1 gedrückt.
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Durch unterschiedliche Höhenanordnung der Einlaßschlitze der Überströmkanäle
9, 10, 11, 12 läßt sich erreichen, daß zuerst Luft in den Zylinder 1 strömt und
die Abgase durch den Auslaßkanal 8 spült, bevor das Kraftstoffluftgemisch in den
Zylinder 1 gelangt, wo es sich mit der Luft vermischt und ein gutes zündfähiges
Gemisch ergibt.