DE3331367C2 - Aufgeladener Zweitaktmehrzylindermotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aufgeladenen Zweitakt­ mehrzylindermotor nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Bei derartigen, sogenannten kurbelkastengespülten Zweitaktmotoren wird das Kurbelgehäuse luftdicht abge­ schlossen, so daß es mit dem Kolben zusammen als Pumpe arbeiten kann.

Beim Aufwärtsgang des Kolbens entsteht im Kurbelgehäu­ se Unterdruck, und zwar so lange bis die Unterkante des Kolbens einen Einlaßschlitz oder eine Einlaßöff­ nung und damit den Weg für das frische Kraftstoff- Luft-Gemisch ins Kurbelgehäuse freigibt. Beim Abwärts­ gang des Kolbens wird dann das im Kurbelgehäuse be­ findliche Kraftstoff-Luft-Gemisch etwas verdichtet. Sobald die Oberkante des Kolbens die Öffnungen der Überströmkanäle und damit die Verbindung vom Kurbelge­ häuse zum Zylinder freigibt, kann das Gemisch in den Zylinder gelangen.

Bei Zweitaktmehrzylindermotoren mußte jedoch bisher das Kurbelgehäuse mit druckdichten Zwischenwänden ver­ sehen werden, denn es konnte nur für jeden Zylinder gesondert eine Vorverdichtung vorgenommen werden. Dies bedeutete, man hatte praktisch bei z. B. einem Dreizy­ lindermotor drei getrennte Motoren mit einem Kurbelge­ häuse, das in drei getrennte Kammern aufgeteilt war. Lediglich eine gemeinsame Kurbelwelle war vorhanden.

Nachteilig bei dieser Bauart war es, daß neben der aufwendigen Bauweise der Motor auch schlechte Laufei­ genschaften, insbesondere im unteren Drehzahlbereich, besaß.

Bekannt sind auch bereits Zweitaktmotore, wobei ein Gebläse frisches Kraftstoff-Luft-Gemisch jeweils di­ rekt in die Zylinder drückt. Durch diese Ausgestaltung ist es nicht erforderlich, das Kurbelgehäuse entspre­ chend der Zahl der Zylinder abzutrennen, aber das ge­ sonderte Gebläse verteuert einen derartigen Motor.

Beide Konstruktionsarten besitzen darüberhinaus den Nachteil, daß diese zusätzlichen Teile das Gewicht des Motores entsprechend erhöhen.

Ein gattungsgemäßer Zweitaktmehrzylindermotor ist aus der FR-PS 728 955 bekannt. Diese Druckschrift be­ schreibt eine Brennkraftmaschine in 6-Zylinder- Sternbauart, wobei vor der Eintrittsöffnung in das Kurbelgehäuse eine Pumpe angeordnet ist.

In der US-PS 42 12 603 ist eine Pumpe bzw. ein Kom­ pressor beschrieben, mit einem Stator und einem Rotor und verstellbaren Flügeln. Die Flügel sind in radialen Schlitzen verschiebbar, wobei sie jeweils an beiden Stirnseiten mit Zapfen versehen sind, welche in Ring­ nuten in Gehäuseteilen der Pumpe oder des Kompressors geführt sind. Diese vorbekannte Pumpe ist jedoch rela­ tiv aufwendig und schwergewichtig im Aufbau.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zweitaktmehrzylindermotor der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau und geringem Gewicht eine hohe Leistung bringt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die Kombination der erfindungsgemäßen Merkmale wird ein Zweittaktmehrzylindermotor geschaffen, der sehr einfach im Aufbau ist, ein geringes Gewicht auf­ weist und trotzdem eine hohe Leistung erzeugt. Aus diesem Grunde ist er insbesondere zur Verwendung als Leichtmotor für Flugmotore, Drachenflieger, Hilfsmoto­ re für Segelflugzeuge, kleinere Motorboote und für den Modellflugzeugbau, ebenso wie für militärische Zwecke, geeignet.

Durch die Einstückigkeit des Gehäuses wird eine einfa­ che Ausgestaltung geschaffen. So kann man z. B. in das gemeinsame Gehäuse bereits bei der Herstellung alle erforderlichen Kanäle mit den richtigen Querschnitten in eine entsprechende Gußform einbringen. Dies gilt auch dann, wenn das Kurbelgehäuse selbst zweiteilig ausgebildet ist.

Wichtig für eine einwandfreie Funktion und einen ein­ wandfreien Aufbau bei geringem Gewicht ist auch die Ausbildung der Kurbelwelle mit ihrer Verlängerung und damit deren gleichzeitigen Verwendung als Pumpenan­ triebswelle. Auf diese Weise werden nicht nur geson­ derte Übertragungsglieder zwischen den beiden Wellen eingespart, sondern es findet damit stets eine genaue Zuordnung bzw. richtige Positionierung der Flügelzel­ lenpumpe gegenüber dem Verbrennungsmotor bzw. der Kur­ belwelle ohne irgendwelche Zusatzteile statt, so daß stets eine exakte Ansteuerung gegeben ist.

Durch die Ausbildung der Pumpe als Flügelzellenpumpe mit den Zapfen an beiden Stirnseiten der Flügel, wel­ che in Ringnuten in Gehäuseteilen der Pumpe geführt sind, wird eine definierte Anpreßkraft der Flügel an ihren äußeren Stirnseiten an die diese umgebende In­ nenwand eingestellt bzw. läßt sich sogar ein geringer Spalt einhalten. Durch diese Maßnahme kann, insbeson­ dere bei den für eine gute Leistung gewünschten hohen Drehzahlen eine entsprechende Reibung an den äußeren Enden der Flügel, die zu einem Verschleiß führt, ver­ mieden werden. Erfindungsgemäß übernehmen nämlich die in den Ringnuten geführten Zapfen zwangsweise die Füh­ rung der Flügel. Die Flügel können dabei als Gleitla­ ger ausgebildet sein oder sie sind mit Kugel- oder Nadellager versehen, welche dann in den Ringnuten lau­ fen.

Durch die gleichmäßige Anordnung der Massen, insbeson­ dere durch die massearme Kurbelwelle, wird als weite­ rer Vorteil eine hohe Laufruhe erreicht. Durch die nunmehr erfolgende gleichbleibende Ansaugung über die Pumpe erreicht man auch ein niederes Ansauggeräusch.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Flügelzel­ lenpumpe für den Zweitaktmehrzylindermotor kann diese in einfacher Weise den Ansaugtakt des Motores in einer genauen Zuordnung und zwar in Bezug auf die Gradstel­ lung des Ansaugtaktes des Zweitakt-Verbrennungsmotores übernehmen. Weiterhin ist dadurch stets eine gleich­ bleibende optimale Anordnung von Einlaß und Auslaß der Pumpe in Bezug auf den Motor vorhanden.

Für einen guten Transport des Gemisches wird es im allgemeinen ausreichend sein, wenn die Ringnuten unge­ fähr 5 bis 20 mm, vorzugsweise ungefähr 10 mm, exzen­ trisch zum Mittelpunkt der Pumpenantriebswelle liegen. Dabei liegen die Mittelpunkte der Ringnuten koaxial zu der den Läufer umgebenden Innenwand des Gehäuses.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig be­ schriebenen Ausführungsbeispiel.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Dreizylinder­ sternmotor nach der Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht aus Richtung A nach der Fig. 1 ohne Pumpendeckel und vorderer Kurvenscheibe,

Fig. 3 eine Ansicht aus Richtung B der Fig. 1,

Fig. 4 eine Ansicht eines Flügels (vergrößert dar­ gestellt).

In der Zeichnung ist ein Dreizylindersternmotor prinzip­ mäßig dargestellt. Ein Motor dieser Art ist allgemein be­ kannt, weshalb nachfolgend nur die für die Erfindung we­ sentlichen Teile näher beschrieben werden. Selbstverständ­ lich ist die Erfindung jedoch nicht nur auf den Dreizylin­ dersternmotor beschränkt, vielmehr sind auch andere Zylin­ deranordnungen und Zahlen möglich.

Der Motor weist drei Zylinder mit drei Zylinderköpfen 1 auf. Die drei Zylinder besitzen ein gemeinsames Kurbelgehäuse 2, welches zweiteilig ausgebildet ist und durch Schrauben 3 eine Einheit bildet. In dem Kurbelgehäuse ist eine Kur­ belwelle 4 in Wellenlagern gelagert. Die Kurbelwelle 4 weist einen Kurbelzapfen 5 auf, der an beiden Enden in Kurbelwangen 6 befestigt ist und auf welchem Pleuel 7 für die nichtdargestellten Kolben der Zylinder sitzen. Auf einem Ende der Kurbelwelle 4 ist ein Polrad 8 für die Zün­ dung der Zündkerzen angeordnet. Die Zündung erfolgt über kontaktlose Elektronikzündungssteuerungen 9 und Zünd­ spulen 10 für jeden Zylinder. Hierzu führen von den Zünd­ spulen 10 jeweils entsprechende Leitungen 11 zu Zünd­ kerzenstecker 12.

An dem dem Polrad 8 gegenüberliegenden Ende ist die Kurbel­ welle 4 mit einer Verlängerung 13 versehen, welche die Pumpenantriebswelle bildet. Die dargestellte Flügelzellen­ pumpe weist einen Läufer 14 auf, in dem in radialen Schlitzen über den Umfang verteilt drei Flügel 15 in radialer Richtung verschiebbar angeordnet sind. Selbst­ verständlich können statt drei Flügel im Bedarfsfalle auch noch mehr Flügel verwendet werden.

Der Läufer 14 ist von dem Pumpengehäuse, welches ein­ stückig mit dem Kurbelgehäuse 2 ist, umgeben und stellt damit in einfacher Weise gleichzeitig auch den Kurvenring der Flügelzellenpumpe dar. Hierzu sind die Mittelpunkte der Pumpenantriebswelle 13 und des kreisförmigen Innen­ raumes des Pumpengehäuses in diesem Bereich exzentrisch zueinander angeordnet. Dies ist insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich.

An beiden Stirnseiten des Läufers 14 befinden sich Kur­ venscheiben 16, welche mit Ringnuten 17 auf ihren dem Läufer 14 zugewandten Seiten versehen sind. Die Mittel­ punkte der beiden Ringnuten 17 sind um ca. 10 mm exzen­ trisch zu dem Mittelpunkt der Pumpenantriebswelle 13.

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Flügel 15 an den seitlichen Stirnseiten jeweils mit einem Zapfen 18 versehen. Auf den Zapfen 18 sind Kugellager 19 ange­ ordnet. Die Kugellager 19 sind mit ihren Durchmessern der Breite der Ringnuten 17 angepaßt und laufen in die­ sen Ringnuten 17 um. Auf diese Weise sind die Flügel 15 zwangsweise geführt und es kann nicht zu einer über­ mäßigen Reibung und einem damit verbundenen Verschleiß an den Außenseiten der Flügel 15 kommen. Im allgemeinen wird man sogar einen geringen Spalt zwischen den äußeren Enden der Flügel 15 und der Innenwand des diese umgeben­ den Pumpengehäuses vorsehen.

Die Flügel selbst sind sehr einfach hergestellt, wobei die Zapfen 18 aus dem gleichen Material wie die Flügel bestehen. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die Flügel 15 selbst an beiden Seiten entsprechend ab­ geschnitten sind, wonach die Zapfen rundgedreht werden.

Aus diesem Grunde wird man auch die Zapfen zur Verein­ fachung am hinteren Ende der Flügel 15 anordnen.

Selbstverständlich können die Zapfen jedoch im Bedarfs­ falle auch an die Flügel angeschweißt oder angelötet werden.

Das von einem - nicht dargestellten - Vergaser kommende Kraftstoff-Luft-Gemisch gelangt über eine Ansaugöffnung 20 in das innere der Flügelzellenpumpe, wobei es während der Rotation des Läufers 14 entsprechend vorverdichtet zu einer Auslaßöffnung 21 gelangt. Von der Auslaßöffnung 21 führen ein Schlitz 22 und eine axiale Durchgangsboh­ rung 23 als Eintrittsöffnung in dem Kurbelgehäuse 2 in dessen Innenraum 24. Der Innenraum 24 des Kurbelgehäuses ist für alle drei Zylinder gemeinsam. Über nicht näher dargestellte Überströmkanäle 25, wobei für jeden Zylinder zwei Stück vorgesehen sind, gelangt das vorverdichtete Kraftstoff-Luft-Gemisch in üblicher Weise entsprechend der Kolbenstellung in den jeweiligen Zylinder.

Neben der Einleitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches über die Eintrittsöffnung 23 kann es zusätzlich auch noch durch das Kugellager 26 für die Kurbelwelle 4 auf dieser Seite in den Innenraum 24 einströmen.

Claims (8)

1. Aufgeladener Zweitaktmehrzylindermotor mit einem Kurbelgehäuse, das mit einer Eintrittsöffnung für Kraftstoff-Luft-Gemisch und mit zu den Zylindern führenden Überströmkanälen versehen ist und in dem die Kurbelwelle gelagert ist, wobei das Kurbelge­ häuse einen gemeinsamen Innenraum aufweist, der über die Überströmkanäle mit allen Zylindern in Verbindung steht, und wobei vor der Eintrittsöff­ nung in das Kurbelgehäuse eine Pumpe in einem Ge­ häuse angeordnet ist, mit einer Ansaugöffnung für das Kraftstoff-Luft-Gemisch, mit einer mit der Eintrittsöffnung in das Kurbelgehäuse verbundenen Auslaßöffnung und mit einer Pumpenantriebswelle, welche eine Verlängerung der Kurbelwelle bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe als Flügelzellenpumpe mit einem Läufer (14), in dem in über den Umfang verteilten radialen Schlitzen Flügel (15) verschiebbar sind, ausgebil­ det ist, wobei die Flügel (15) jeweils an beiden Stirnseiten mit Zapfen (18) versehen sind, welche in Ringnuten (17) in Gehäuseteilen der Pumpe ge­ führt sind, wobei das Pumpengehäuse mit dem Kurbel­ gehäuse (2) einstückig ist.

2. Zweitaktmehrzylindermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (18) mit Kugel- oder Nadellager (19) versehen sind, die in den Ringnuten (17) laufen.

3. Zweitaktmehrzylindermotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (17) ungefähr 5-20 mm exzentrisch zum Mittelpunkt der Pumpenantriebswelle (13) liegen.

4. Zweitaktmehrzylindermotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (17) ungefähr 10 mm exzentrisch zum Mittelpunkt der Pumpenantriebswelle (13) liegen.

5. Zweitaktmehrzylindermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (18) jeweils mit den Flügeln (15) einstückig sind.

6. Zweitaktmehrzylindermotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (18) jeweils am hinteren Ende der Flügel (15) liegen.

7. Zweitaktmehrzylindermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang des Läufers (14) gleichmäßig ver­ teilt insgesamt drei Flügel (15) angeordnet sind.

8. Zweitaktmehrzylindermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er als Dreizylindersternmotor ausgebildet ist.