DE3133921A1 - "zweitakt-verbrennungsmotor mit kraftstoffpumpengehaeuse mit verlaengerter extension und variablem verdichtungsraum" - Google Patents

"zweitakt-verbrennungsmotor mit kraftstoffpumpengehaeuse mit verlaengerter extension und variablem verdichtungsraum"

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DE3133921A1
DE3133921A1 DE19813133921 DE3133921A DE3133921A1 DE 3133921 A1 DE3133921 A1 DE 3133921A1 DE 19813133921 DE19813133921 DE 19813133921 DE 3133921 A DE3133921 A DE 3133921A DE 3133921 A1 DE3133921 A1 DE 3133921A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

Zweitakt-Verbrennungsmotor mit Kraftstoffpumpengehäuse mit verlängerter Extension und variablem Verdichtungsraum
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zweitakt-Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoffpumpengehäuse mit verlängerter Extension und mit variablem Verdichtungsraum.
Es sind bereits Verbrennungsmotoren bekannt, die aufgrund ihrer Konzeption einen erhöhten Kraftstoffverbrauch aufweisen, sobald eine bessere Motorleistung erzielt werden soll.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, Verbrennungsmotoren mit variabler Verdichtung zu schaffen, die geeignet sind, den Luftdruckunterschied in Höhenlagen auszugleichen und gleichzeitig in großer Höhe nicht an Leistung
Schloöbleiche 20,Postfach 130219-D-5600V\M3pertal1 Patentanwalt Dr.-lng.Dipl.-lng.A.SoIf
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verlieren.
Gleichermaßen hat die vorliegende Erfindung den Zweck, einen wirtschaftlichen Motor zu schaffen, der in verschiedenen Höhen betrieben werden kann.
Die Erfindung betrifft daher einen Verbrennungsmotor mit verlängerter Extension, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er über eine Steuerungseinrichtung der Transfer- und Auslaß- oder Einlaßventile verfügt, die deren Öffnen oder Schließen in Abhängigkeit des atmosphärischen Druckes derart steuert, daß die Motorleistung in großer Höhe beibehalten wird. Das Öffnen der Transfer-, Einlaß- und Auslaßventile wird entsprechend der gewünschten Geschwindigkeit begrenzt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung bestimmt die Kolbenbewegung das Öffnen und Schließen der Eintrittsöffnung des Zylinders ungefähr 45 vor und nach dem obe- ren Totpunkt des Arbeitszyklus des Motors, das Öffnen und Schließen des Transferschlitzes des Zylinders etwa 50° bis 55 vor und nach dem unteren Totpunkt des Arbeitszyklus des Motors und das Öffnen und Schließen der Auslaßsteueröffnung ungefähr 25° vor und nach dem unteren Totpunkt des Arbeitszyklus des Motors.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Zylinder mit feststehenden Öffnungen versehen, deren Öffnen und Schließen durch die Bewegung des Kolbens gesteuert wird, welcher in kombinierter Weise das Öffnen der Auslaßventile im Bereich von 0 und 30 vor dem unteren Totpunkt des Arbeitszyklus des Motors sowie das Schließen zwischen 65' und 90° nach dem unteren Tot-
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punkt, sowie das Schließen der Transferventile im Bereich von 80° bis 110° nach dem unteren Totpunkt festlegt, wobei die Ventile zur Realisierung des variablen Verdichtungsvolumens einstellbar sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verfügt der Motor über zumindest zwei Zylinder, die sich gegenüberliegen und zur Erzielung von zusätzlicher Leistung gleichzeitig arbeiten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Steuerungseinrichtung zur Erlangung der variablen Verdichtung aus einer Nockenwelle, die zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Einlaß- und Auslaßventile der Drehung der Motorwelle etwa 10° vorauseilt.
Schließlich verfügt die Steuerungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung über eine zusätzliche Nockenvorrichtung zu der Nockenwelle zur Steuerung und zum variablen Schließen des Luft- oder Gemischeinlaßventils, wobei diese Vorrichtung aus einem auf einer starren Achse drehbar angeordneten gekrümmten Arm besteht und durch Vorschub oder Verzögerung auf Kommando des Einlaßoder Transferventils wirkt über einen mit einer Nockenwel-Ie gekoppelten Nockenstößel zum Beschleunigen oder Verzögern des Schließens der Ventile und zur Erzielung eines größeren variablen Verdichtungsvolumens.
Die Erfindung wird beispielhaft mit einer Ausführungsart des Motors beschrieben, die in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
Schlo8bteiche 20,Postfach 130219 · D-5600 VAjppertaM Patentanwalt Dt-ing.Dipl.-lng.A-SoIf
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Fig. IA zeigt ein Öffnungs- -und Schließungs-Diagramm der Kraftstoffpumpe eines Zweitaktmotors,
Fig. IB zeigt ein Öffnungs- und Schließungs-Diagramm der Auslaß- und Transferventile
eines Zweitaktmotors,
Fig. 2 zeigt eine seitliche Teilquerschnittsansicht eines Kraftstoffpumpengehäuses
eines Zweitaktmotors in der durch den Kolben herbeigeführten geöffneten Stellung,
Fig. 3 zeigt eine seitliche Teilquerschnittsansicht eines Kraftstoffpumpengehäuses,
entsprechend dem in der vorangehenden
Fig. 2, wobei dieses in einer Zwischenstellung befindlich ist,
Fig. 4 zeigt eine seitliche Teilquerschnittsansicht des Kraftstoffpumpengehäuses wie
in der vorstehenden Fig. 2, wobei die Einlaßsteueröffnung geschlossen und die Auslaßsteueröffnung sowie der Transferschlitz geöffnet sind,
Fig. 5 zeigt eine frontale Teilquerschnittsansicht eines Zweitaktmotors mit verlängerter
Extension sowie variabler Verdichtung mit gegenüberliegenden Zylindern,
Fig. 6 zeigt eine seitliche Teilquerschnittsansicht der Steuerungseinrichtung zur Beschleunigung der Rotation einer Nockenwelle eines Zweitaktmotors gemäß der Erfindung,
Fig. 7 zeigt eine seitliche Teilquerschnittsansicht der Zusatzvorrichtung der Steuerungseinricitung eines Zweitaktmotors gemäß
der Erfindung.
SchloBbteiche 20, Postfach 130219 · D-5600 Wuppertal *■ Telefon (0202) 445096/451226 ■ Tetex: 8591273 εοζε
Patentanwalt Dr.-lng.Dipi.-lngA.Soif Patentanwalt Dipl.-Ing. Chr. Zapf
O I ΟΟΌ Δ Ι
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Entsprechend Fig. IA zeigt das Diagramm die Drehung gemäß Pfeil I der Kurbelwelle eines Zweitaktmotors mit Kraftstoffpumpengehäuse und verlängerter Extension in Übereinstimmung mit der Erfindung.
Entsprechend diesem Diagramm determiniert die später noch ausführlicher beschriebene Bewegung des Kolbens der Kraftstoffpumpe bei A das Öffnen und bei C das Schließen der Einlaßsteueröffnung der Kraftstoffpumpe gemäß einem WInkel von 45 vor und nach dem durch PMH gekennzeichneten oberen Totpunkt des Arbeitszyklus des Motors.
Die Bewegung des Kolbens determiniert gleichermaßen das Öffnen D und das Schließen G des Transferschlitzes am Zylinder gemäß einem Winkel von 50 bis 55° vor und nach dem durch PMB gekennzeichneten unteren Totpunkt des Arbeitszyklus des Motors.
Entsprechend Fig. IB zeigt das Diagramm das Öffnen und Schließen des Auslaß- und Transferventils, wobei je nach atmosphärischem Druck eine variable Einstellung vorgenommen werden kann.
Das bezeichnete Diagramm stellt insbesondere die Drehung der Kurbelwelle gemäß Pfeil J dar. Bei der Drehung der Kurbelwelle determiniert die Bewegung der Nocken die Öffnung K der Auslaßventile zwischen 0 und 30° vor dem unteren Totpunkt, als PMB bezeichnet, des Arbeitszyklus des Motors sowie das Schließen zwischen N, im Bereich von 60 und 100 nach dem durch PMB gekennzeichneten unteren Totpunkt des Arbeitszyklus des Motors, wobei die Bereiche variabel sind.
Scr*)Bbteiche20,Pcstfach130219-D-5600Wjppertal1 Telefon (0202) 445096/451226 · Telex: 8591273 soza
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Entsprechend dem bezeichneten Diagramm determiniert die Bewegung der Nocken ebenfalls das Schließen L der Transferventile im Bereich von 90° bis 120° nach dem als PMB bezeichneten unteren Totpunkt des Arbeitszyklus des Motors. Das Öffnen der Transferventile erfolgt entsprechend der Einstellvorrichtung (Fig.IB) am Punkte O.
Gemäß Fig. 2 besteht das Kraftstoffpumpengehäuse 1 aus einem Zylinder 2, in dem ein Kolben 3, der durch eine mit der Kurbelwelle 5 verbundene Pleuelstange 4 gesteuert wird, gleitet. Der Zylinder ist für die Luft- oder Gemischzufuhr mit einer Einlaßöffnung 6 versehen.
In Fig. 2 befindet sich der Kolben 3 in der oberen Öffnungsstellung und insbesondere an dem Punkt, der dem in den vorstehend bezeichneten Diagrammen als oberer Totpunkt bezeichneten Punkt (PMH) entspricht. Bei dieser oberen Position dringt das Gemisch in die Kraftstoffpumpe über die Einlaßöffnung 7. Das Gemisch wird im Gehäuse 8 vorkomprimiert, und der Transferstutzen 9 geht von der Basis des Zylinder;.? aus und mündet beim Transferventil 10 ein, welches neben dem Auslaßventil 11 angeordnet ist, von wo aus die Auslaßstutzen 12 und 13 den Abzug der Gase der Endverbrennung ermöglichen. 25
In dieser besonderen Stellung, wie auch aus den Fig. IA und IB hervorgeht, erfolgt der Einlaß über die Öffnung 7 bei 45 vor und nach dem oberen Totpunkt PMH eines Arbeitszyklus der Motorwelle. Die Auslaßsteueröffnungen des Zylinders, die in dieser Figur nicht dargestellt sind, werden ebenfalls in der bezeichneten Stellung verschlossen.
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ο ι ο ο α c ι
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StO
-JT-
In der Fig. 3 befindet sich der Kolben 3 der Kraftstoff-. pumpe 1 in einer Zwischenstellung. In dieser Stellung ist die Einlaßöffnung 7 verschlossen, ebenso wie der Transferschlitz 14 und die in dieser Figur nicht dargestellten Auslaßsteueröffnungen des Zylinders.-Das in der Kammer 15 enthaltene Gemischvolumen entspricht dem auf dem Diagramm der Fig. IB durch den mit den Angaben L und PMH begrenzten Sektor repräsentierten Volumen (L = Schließen der Transferventile 10:PMH = oberer Totpunkt). .·
Bei dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung sind Vorrichtungen wie ein volumetrisches Gefäß 16 zur Kanalisation des Transfers sowie ein Rückschlagventil 17 in dem Transferstutzen 9 vorgesehen. Diese Vorrichtungen 16 und 17 können derart eingestellt werden, daß sie den atmosphärischen Druck in Abhängigkeit der Höhe ausgleichen. Die bezeichneten Vorrichtungen sind fakultativ und werden bei Motoren angebracht, die für eine Verwendung in einer .bestimmten Höhe konstruiert und gebraucht werden.
In der Fig. 4 wird das Kraftstoffpumpengehäuse 1 des Zweitaktmotors mit der unteren Stellung des Kolbens 3 in dem Zylinder dargestellt. Diese Stellung entspricht dem unteren Totpunkt PMB. In dieser besonderen Stellung ist die Einlaßöffnung 7 verschlossen, während die in dem Zylinder angeordneten Auslaßsteuerungsöffnungen 5 sich in geöffneter Stellung befinden.
Der Transferschlitz 14 ist ebenfalls in geöffneter Stellung, so daß das Gemisch zu den Transferventilen 10 gelangen kann. Entsprechend vorstehender Fig. IB entspricht das Volumen der Kammer 18 dem Zyklus der verlängerten
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Expansion, wobei der Sektor des oberen Totpunktes PMH im Punkte K der Öffnung der Auslaßventile entspricht, verwirklicht zwischen 5° und 10° vor dem unteren Totpunkt PMB des Arbeitszyklus des Motors.
Gemäß Fig. 5 verfügt der Motor 20 über ein gemeinsames Kraftstoffpumpengehäuse für die beiden Zylinder 21, die sich gegenüberliegen und gleichzeitig arbeiten, so daß eine zusätzliche Leistung des Zweitaktmotors mit verlängerter Extension und variablem Verdichtungsraum erzielt wird.
Wie bereits in den vorangehenden Figuren gezeigt, ist die Kurbelwelle 5 mit Nocken 22 versehen. Der Kolben 23 gleitet in einen jeden der Zylinder ?1. Der Einlaß erfolgt über die Öffnungen 24, die mit dem Vergaser 25 und dem Filter 26 über einen Stutzen 27 verbunden sind. Jeder Zylinder ist darüber hinaus mit einem Transferstutzen 28 versehen, welcher mit der Transferö'ffnung 29 zusammenwirkt und in das Transferventil 30 und die Kompressionskammer mündet." ' ·
Der Betrieb des Kraftstoffpumpengehäuses mit zwei gegenüberliegenden Zylindern erfolgt ebenso, wie anhand der vorstehenden Fig. 1-4 beschrieben wurde. Durch die vorteilhafte gegenüberliegende Anordnung der Zylinder ist ein gleichzeitiger Arbeitszyklus der Zylinder möglich. Daraus resultiert eine Entlastung der Kurbelwellenlager 5 oder wenigstens ein verringerter Verschleiß und eine höhere Leistung. Diese Vorteile können gleichermaßen auf Motoren angewandt werden, die durch eine Pumpe gespeist werden, welche über einen Antrieb mit variablem Verhältnis verfügt. Gleichermaßen können diese Vorteile
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bei sternförmig angeordneten Motoren Verwendung finden, wobei diese Motoren immer auf der Basis von zwei gegenüberliegenden Zylindern mit gleichzeitiger Funktion betrieben werden. Dies trifft insbesondere in der Luftfahrt zu.
Nach Fig. 6 ermöglicht die Steuerungseinrichtung 41 die Steuerung des Öffnens und Schließens der Transferventile. Diese Einrichtung verfügt über eine Nockenwelle 42 mit
1Ü schnellgängiger Schnecke 43. Ein Ende der Nockenwelle 42 ist mit einem drehbaren Axialkugellager 44 ausgerüstet. Dieses bewegliche Kugellager 44 wirkt zusammen mit einem starren Widerlager, das über einen Hebelarm 47 mit der Steuerstange 46 verbunden ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Nockenwelle um ungefähr 10° der Rotation der Motorwelle voreilend. Je weiter die Nockenwelle voreilt, um £·ο eher erfolgt das Schließen der Einlaßventile des Motorzylinders, woraus eine variable Verdichtung resultiert.
Gemäß Fig. 7 ist die Nockenvorrichtung 50 zusätzlich zu der Nockenwelle 42 der vorstehend beschriebenen Einrich-5 tung 41 vorgesehen. Diese Vorrichtung 50 ermöglicht die Steuerung des variablen Schließens des Transferventils. Die Vorrichtung 50 besteht aus einem gewinkelten Arm 51, der drehbar auf einer starren Achse 52 angeordnet ist. Der Arm 51 ist mit einem Widerlager 53 verlängert, geeignet gemäß den Pfeilen G translatorisch verschoben zu werden und mehr oder weniger schnell mit der Nockenwelle 54 zusammenzuwirken. Ein Nockenstößel 55 wirkt auf das
SchtoBbteiche20,Postfach 130219 · D-5600 Wuppertali Patentanwalt Dr.-lngDipWng.A.Solf
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Widerlager 53. Der Nockenstößel 55 ist über einen Ventilkipphebel 57 mit dem Transferventil 56 verbunden. Das Auslaßventil 58 ist an der Se j te den TrannferventiIs angeordnet. Der Nockenstößel 55 wirkt durch Heben und Senken auf die Steuerung der Transferventile mittels' des Widerlagers 53, das mit der Nockenwelle 54 kooperiert, und verzögert oder beschleunigt somit das Öffnen und Schließen des Transferventils.
Diese Nockenwellenvorrichtung gewährleistet ein variables Einlaßvolumen des Zylinders für den Betrieb des Motors in großer Höhe. Der Kompressionsdruck der Zylinder wird gemäß der Erfindung in den Motoren mit verlängerter Extension beibehalten.
Aufgrund der Steuerungseinrichtung 41 und aufgrund der Nockenvorrichtung 50 ist es möglich, auch in großer Höhe bei geringem Kraftstoffverbrauch eine gleiche Motorleistung zu erzielen.
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Palentanwalt Dr.-lngDipl.-lng. A-SoIf Patentanwalt DipWnq Chr. Zapf
Leerseite

Claims (7)

  1. Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt
    European Patent Attorneys
    I/d/2193
    Pierre Farkas,
    40, rue Nicolο,
    Paris (Frankreich)
    Ansprüche:
    Zweitakt-Verbrennungsmotor mit Kraftstoffpumpengehäuse mit verlängerter Extension und variablem Verdichtungsraum , dadurch gekennzeichnet, daß er über eine Steuerungseinrichtung (1,41,50) der Transfer- (10) und Auslaßventile (11,58) verfügt, welche deren Öffnen und Schließen in Abhängigkeit des atmosphärischen Druckes steuert, so daß die Motorleistung in großer Höhe beibehalten wird.
  2. 2. Motor nach Anspruch 1 des Zweitakttyps mit Kraftstoffpumpengehäuse (1), bestehend aus einem Zylinder (2), in dem ein Kolben (3), der durch eine mit der Kurbelwelle (5) verbundene Pleuelstange (4) gesteuert wird, gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kolbens (3) das Öffnen und das Schließen
    SchloBbteicne 20, Postfach 130219- D-5600 Wuppertal Patentanwalt Dr.-lng.Dipi.-lng A So»
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    DR. SOLF & ZAPF
    Zugelassene Vbrtreter beim Europäischen Pafthf&rt *
    European Patent Attorneys
    der Einlaßsteueröffnung (7) des Zylinders (2) ungefähr auf 45° vor und nach dem oberen Totpunkt (PMH) des Arbeitszyklus des Motors determiniert, wobei das Öffnen und Schließen der Transferöffnung (14) des Zylinders (2) ungefähr 50° bis 55° vor und nach dem unteren Totpunkt (PMB) des Arbeitszyklus des Motors erfolgt und das Öffnen und Schließen der Auslaßsteueröffnung (14) ungefähr 25° vor und nach dem unteren Totpunkt (PMB) des Arbeitszyklus des Motors.
  3. 3. Motor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) mit festen Öffnungen (14) versehen ist, deren Öffnen und Schließen durch die Bewegung des Kolbens (3) gesteuert wird derart, daß in kombinierter Weise das Öffnen der Auslaßventile (11) zwischen 0° und 30° vor dem unteren Totpunkt (PMB) des Arbeitszyklus des Motors und das Schließen zwischen 60° und 100° nach dem unteren Totpunkt (PMB) erfolgt, wobei das Schließen der Transferventile (10) im Bereich von 90a bis 120° nach dem unteren Totpunkt (PMB) ausgeführt wird und die Ventile dabei zur Erzielung des variablen Verdichtungsraumes einstellbar sind.
  4. 4. Motor nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch.gekennzeichnet, daß er zumindest über zwei gegenüberliegende Zylinder (21) verfügt, welche in gleichzeitigem Arbeitsrhythmus wirken, um somit eine zusätzliche Leistung zu erzielen.
    SchloBWacne 20, Postfach 130219 · D-5600 Vtoppertal 1 Patentanwalt Dt-Ing. DipL-lng.A. So«
    Tetefon (0202) 445096/451226 · Telex: 8591273 soza Patentanwalt Dipl.-lng.Chr. Zapf
    Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt
    European Patent Afiorneys
  5. 5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennz e lehn et, daß die Zylinder sich in sternförmiger Anordnung gegenüberliegen.
  6. 6. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung (41), welche den veränderlichen Verdichtungsraum determiniert, aus einer Nockenwelle (42) besteht, die um etwa 30° zur Drehung der Motorwelle vorgerückt ist, um somit das Öffnen und Schließen der Transferventile (56) und der Auslaßventile (58) zu steuern.
  7. 7. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung über eine Nockenvorrichtung (50) verfügt, die zusätzlich zu der Nockenwelle vorhanden ist und zur Steuerung des variablen Schließens des Luft- oder Gemischeinlaßventils, wobei diese Vorrichtung aus einem gekrümmten Arm besteht, der drehbar' auf einer starren Achse (52) angeordnet ist und über einen gemeinsam mit der Nockenwelle (54) wirkenden Nockenstößel (55) auf die Steuerung der Transferventile (10) einwirkt, um somit das Schließen der Ventile zu beschleunigen oder zu verzögern, um ein größeres variables Verdichtungsvolumen zu erzielen.
    SchloBbtefche 20, Postfach 130219 · D-5600 V\Ajpperta! < Patentanwait Dr.-Ing. Dipl.-Ing. A So»
    Telefon (0202) 445096/451226 · Telex: 8591273 sozi Patentanwalt Opl.-lng.Chr. Zapf
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