DE3606603A1 - Zweitakt-verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine neue und verbesserte Konstruk­ tion und ein neues und verbessertes Betriebsverfahren ei­ nes aufgeladenen Zweitakt-Mehrzylinder-Diesel- oder Benzin­ motors, der als Reihen- oder V-Motor ausgeführt werden kann. Von Bedeutung ist die Kolbenanordnung, die ein neues Konstruktionsmerkmal aufweist, das die grundlegenden Pro­ bleme und Schwierigkeiten überwindet, die mit der Ausrüstung eines aufgeladenen Zweitakt-Mehrzylinder-Diesel- oder Ben­ zinmotors mit einem Umlaufschmiersystem für konstanten Druck zum dauernden Schmieren aller wichtigen und kritischen beweglichen Teile verbunden sind.

Erfindungsgemäß ist auch eine Vorverdichter- oder Turbo­ laderkombination, die in Reihe geschaltet ist, vorgesehen, um eine hervorragende Leistung und Beschleunigung zu lie­ fern. Ein weiteres einzigartiges Konstruktionsmerkmal der Erfindung besteht in der Verwendung einer Benzinmotor- Kraftstoffeinspritzung, bei der die Ausführung der Kraft­ stoffzerstäuberdüse oder der Kraftstoffeinspritzanordnung ein kegelförmiges Nadelventil aufweist, das unter geringem Druck öffnet, um dosierten, zerstäubten gasförmigen Kraft­ stoff in präziser Zeitabstimmung mit der Lage des Kolben­ bodens an der Spülschlitzöffnung einzuspritzen. Die An­ ordnung und Ausführung der Spülschlitz- und Ausströmöff­ nungen eines jeden Zylinders ermöglicht es, daß sie gleich­ zeitig durch den hin- und hergehenden, an ihnen sich vor­ beibewegenden Kolben freigelegt und abgedeckt werden und schafft somit den ausgezeichneten Betrieb dieser Maschine.

Erfindungsgemäß wird ein Zweitakt-Mehrzylinder-Verbrennungs­ motor bereitgestellt, mit einem Zylinderblock, in dem Zy­ linderbohrungen gebildet sind, einem Zylinderkopf an ei­ nem oberen Ende der Zylinderbohrungen, der eine Haupt­ brennkammer bildet, einer Kolbenanordnung in jeder Zylin­ derbohrung, die einen Kolben mit einem kuppelförmigen Bo­ den und einer mit dem Kolben wirkmäßig verbundenen Pleuel­ stange um Hin- und Herbewegen desselben zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt aufweist, ei­ ner Kurbelwelle, die am unteren Teil des Zylinderblockes drehbar gelagert ist, gekennzeichnet durch eine Umlauföl­ pumpe für konstanten Druck, die im unteren Teil des Zylin­ derblockes angeordnet ist und von der Kurbelwelle angetrie­ ben wird, eine Ölwanne, die die untere Seite des Zylinder­ blockes, die Kurbelwelle und die Ölpumpe einschließt, wo­ bei die Pumpe mit dem Schmiersystem des Motors verbunden ist die Zylinderbohrungen einzelne Spülschlitz- und Aus­ strömöffnungen haben, die in der unteren Seite einer jeden Zylinderwand in derselben Ebene und Axiallage gebildet sind, die untere Seite der Spülschlitzöffnung nach innen und nach oben auf die Wände des Zylinders zu geneigt ist, die Spülschlitz- und Ausströmöffnungen durch den hin- und hergehenden Kolben, der sich an ihnen vorbeibewegt, gleich­ zeitig freigelegt und abgedeckt werden.

Für ein wirkungsvolles Spülen der Abgase ist die untere Seite der Spülschlitzöffnung nach innen und nach oben auf die Wände des Zylinders zu geneigt, so daß, wenn der Spülschlitz durch den kuppelförmigen Boden des Kolbens vollständig freigelegt ist, der Strom der Spülluft beim Eintritt in den Zylinder eine turbulente Wirbelbewegung in einer Aufwärtsrichtung erzeugt, um die verbrannten Ga­ se vollständig auszuspülen.

Die Öffnungsdauer des Spülschlitzes und der Ausströmöff­ nung beträgt ungefähr 130° bis 135° der Kurbelwellendrehung. Bei einem Benzinmotor beträgt die Einspritzdauer zum Ein­ spritzen von Kraftstoff ungefähr 10° bis 15° der Kurbel­ wellendrehung, wobei die Einspritzung des Benzinkraft­ stoffes ungefähr 10° bevor der Boden des Kolbens die Spülschlitzöffnung bedeckt beginnt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungs­ beispiele der Erfindung. Es zeigt:

Fig. 1 eine allgemeine schematische geschnittene Seitenansicht eines Einzylinder-Zweitakt- Dieselmotors, der mit einer Turboladerkom­ bination, die in Reihe geschaltet ist, ausge­ rüstet ist und ein Umlaufschmiersystem für konstanten Druck aufweist, wobei diese An­ sicht die inneren beweglichen Teile im all­ gemeinen und die Lage des Kolbens am oberen Totpunkt seines Hubes zeigt,

Fig. 2 eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Einzylinder-Zweitakt-Benzinmotors, der ein Kraftstoffeinspritzsystem aufweist und mit einem Umlaufschmiersystem für konstanten Druck und auch mit einem Auflader ausgerüstet ist, wobei sie die Anordnung der Kraftstoff­ zerstäuberdüse oder des Kraftstoffeinspritzers und die ungefähre Lage des Kolbenbodens an der Spülschlitzöffnung zu Beginn der Kraft­ stoffzerstäubung zeigt,

Fig. 3 die Kolbenlage am unteren Totpunkt seines Hubes, wobei die Lage des kuppelförmigen Bo­ dens des Kolbens in bezug auf die Spülschlitz­ und die Ausströmöffnung deutlich gezeigt ist, wenn diese vollständig freigelegt sind und ein Luftstoß mit überatmosphärischem Druck und einer turbulenten Wirbelbewegung in den Zylinder in einer Aufwärtsbewegung eintritt und dabei von der Kuppel des Kolbenbodens abgelenkt wird,

Fig. 4 eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Zweitakt-Mehrzylinder-V-Motors, der eine Druckschmie­ rung hat und mit einer Vorverdichter- oder Turbolader­ kombination, die in Reihe geschaltet ist, ausgerüstet ist,

Fig. 5 eine weggebrochene Querschnittsdarstellung einer Ben­ zinzerstäuberdüse oder einer Kraftstoffeinspritzan­ ordnung, wie sie bei einem Benzinmotor verwendet wird,

Fig. 6 eine weggebrochene Querschnittsdarstellung der Pleuel­ stange und der Kolbenanordnung, wie sie bei einem Ben­ zin- oder Dieselmotor verwendet werden,

Fig. 7 ein Beispiel des Zeitsteuerungsdiagramms für die Öff­ nungsdauer sowohl des Spülschlitzes als auch des Aus­ strömschlitzes, wenn beide durch den Boden des Kolbens gleichzeitig freigelegt werden,

Fig. 6 ein Beispiel eines Zeitsteuerungsdiagramms für einen Benzinmotor, der mit einem Kraftstoffeinspritzsystem ausgerüstet ist, wobei es die ungefähre Dauer der Einspritzung des Benzinsprühnebels und die ungefähre Anzahl von Graden der Kolbenbewegung in bezug auf die Spülschlitzöffnung beim Beginn und Ende des Kraft­ stoffsprühnebels zeigt, wobei die Öffnungs- und Schließdauer der Spülschlitz und Ausströmöffnungen die durch den hin- und hergehenden Kolben gleichzei­ tig freigelegt und abgedeckt werden, bei dem Benzin- und Dieselmotor identisch sind.

In den Zeichnungen sind mit den gleichen Bezugszeichen sich entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren bezeichnet.

Zunächst wird auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen, in denen mit der Bezugsziffer 10 ein Zylinderblock allgemein be­ zeichnet ist, der eine Zylinderbohrung 11, Kühlwasserka­ näle 12, die darin gebildet sind, und einen Zylinderkopf 13 aufweist, der eine Vorkammer 21, einen Düsenhalter mit Düse 22 und eine Glühkerze 23 hat, die beide fest in die Vorkammer eingebaut sind. Der Zylinderkopf 13 ist an der oberen Seite der Zylinderbohrungen durch herkömm­ liche Mittel (nicht dargestellt) befestigt.

Eine Kolbenanordnung ist in dem Zylinder hin- und herbe­ wegbar, wobei die Kolbenanordnung allgemein mit der Be­ zugsziffer 14 bezeichnet ist und einen Kolben, der ins­ gesamt mit 15 bezeichnet ist, und eine Pleuelstange, die insgesamt mit 16 bezeichnet ist, aufweist, wobei Einzel­ heiten von ihnen weiter unten beschrieben werden.

Eine Schmierölpumpe 17 für konstanten Druck, die in einer angemessenen Schmierölmenge 18 untergetaucht ist, wird von der Kurbelwelle 19 mittels Zahnräder (nicht darge­ stellt) angetrieben.

Die Kurbelwelle 19 ist mit einigen herkömmlichen Lagern abgestützt und wird mit gefiltertem Schmieröl unter kon­ stantem Druck immer geschmiert. Der Wirbelölfilter 20 filtert das gesamte Schmieröl, bevor es allen wichtigen beweglichen Teilen zugeführt wird.

Bei dem in den Fig. 1 und 3 dargestellten Dieselmotor ist eine Vorkammer 21 in einer spanabhebend bearbeiteten Öffnung in der Zylinderhauptbrennkammer eines jeden Zy­ linders angeordnet. Eine Kraftstoffeinspritzanordnung 22 und eine Glühkerze 23 sind in die Vorkammer durch herkömmliche Mittel eingebaut, wobei Einzelheiten von ihnen weiter unten beschrieben werden.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Benzinmotor ist eine Kraft­ stoffzerstäuberdüsen- oder Kraftstoffeinspritzanordnung 24 in einer Öffnung 25 verschraubt oder in sie einge­ schraubt, die in dem Zylinder in der Nähe der oberen Sei­ te der Spülschlitzöffnung 26 eines jeden Zylinders ge­ bildet ist, wobei Einzelheiten von ihr weiter unten be­ schrieben werden.

Eine stromlinienförmige Abgasleitung 27 führt zu einem Aus­ laßkrümmer 28, der an dem Zylinderblock 10 an der Ausström­ öffnung 29 verschraubt ist, wobei die Auslaßleitung mit dem Turbolader 30 verbunden ist, der ein Turbinenrad 31 hat, der mechanisch mit dem Luftkompressorrad 32 durch die Welle 33 verbunden ist, die mit zwei in Öl getauchte Lager auf eine herkömmliche Art und Weise (nicht dargestellt) ab­ gestützt ist.

Eine Vorverdichteranordnung, die insgesamt mit 34 (Fig. 1 bis 4) bezeichnet ist und ein Schaufelverdichterrad 34 A hat, ist mit dem Motor wirkmäßig verbunden und wird durch Keilriemenscheiben oder Zahnräder (nicht dargestellt) ange­ trieben, um dem Spülschlitz 26 Luft unter überatmosphä­ rischem Druck zuzuführen, die mit einem Luftverteiler ver­ bunden sein kann, wenn mehrere Kolben und Zylinder verwen­ det werden. Der Spülschlitz 26 ist im unteren Seitenab­ schnitt 26 A nach innen geneigt und macht eine Kurve nach oben auf die Wand des Zylinders zu, wobei der Zweck davon darin besteht, daß die Spülluft beim Eintreten in den Zy­ linder eine turbulente Bewegung erzeugt, wobei sie in ei­ ner Aufwärtsrichtung wirbelt und wirkungsvoll die Abgase, die in dem Zylinder bleiben, ausspült.

Ein Trockenluftfilter 35 ist mit dem Luftverdichterradge­ häuse 32 A des Turboladers 30 verbunden und mit einem Luft­ verteiler 36 versehen, der mit dem Vorverdichter verbunden ist, so daß gefilterte Luft zugeführt wird, um die einzel­ nen Zylinder zu spülen.

Es sollte auch vermerkt werden, daß der Vorverdichter 34 in allen Ausführungen verwendet werden kann, oder daß als Alternative ein Turbolader 30 und ein Vorverdichter 34 in der Kombination und in Reihe geschaltet, verwendet werden kann, wie schematisch in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist und insgesamt mit 30 und 34 bezeichnet ist.

Wie zuvor erwähnt, ist die Erfindung für die Verwendung mit einem Mehrzylinder-Reihen- oder V-Motor zu verwenden, wie schematisch in Fig. 4 gezeigt ist.

Es wird nun auf die Zerstäuberdüsen- oder Kraftstoffein­ spritzanordnung 24 Bezug genommen, die zur Verwendung in Benzinmotoren mit Kraftstoffeinspritzsystemen ausgebildet ist, wie im einzelnen in Fig. 5 dargestellt ist.

Das Injektorgehäuse hat einen kalibrierten Kraftstoffdurch­ gang 39, wobei die Sprühdüsenspitze 38 ein kegelförmiges Nadelventil 41 mit einem passenden Sitz hat, und wobei Einzelheiten der Konstruktion weiter unten in der Beschrei­ bung aufgeführt sind.

Die Kraftstoffsprühdüsenanordnung injiziert dosierten zer­ stäubten Kraftstoff unter niedrigem Druck, der von dem Kraftstoffeinspritzsystem auf herkömmliche Art und Weise (nicht dargestellt) zugeführt wird. Die kegelförmige Aus­ bildung des Nadelventils 41 ist dergestalt, daß der Ex­ pansionsdruck der verbrannten Gase nicht in das Kraftstoff­ system durch die Düsenanordnung entweichen oder zurück­ schlagen kann.

Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform der Kolbenan­ ordnung sind in Fig. 6 dargestellt. Der Kolben ist vorzugs­ weise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und beinhal­ tet einen Kolbenboden 42, eine Kolbenbodenkuppel 43 und ei­ nen umlaufenden zylindrischen Mantelabschnitt 44.

Die Kolbenkuppel 43 ist konvex ausgewölbt, wie durch die Be­ zugsziffer 42 dargestellt ist und an beiden Seiten 43 A und 43 B auf den Spülschlitz 26 und die Ausströmöffnung 29 zu kon­ vex gekrümmt.

Diese Ausbildung der Kuppel des Kolbenbodens erleichtert den Strom der Spülluft in einer Aufwärtsrichtung, wenn sie in den Zylinder eintritt, wodurch eine turbulente Bewegung geschaffen und eine wirksame Spülung der verbrannten Gase erzeugt wird. Gleichzeitig wird der Strom von Abgasen an der Ausströmöffnung frei in den Auslaßkrümmer 28 ausge­ worfen.

Ein Paar entgegengesetzter Kolbenaugen 47 sind in der Wand des Kolbens auf eine herkömmliche Art und Weise gebildet, und ein Kolbenbolzen 48 ist in den Augen gelagert und la­ gert das Kolbenbolzenende 39 der Pleuelstange 16.

Es ist wünschenswert, daß die äußeren Endabschnitte des Kolbenbolzens 48 abgedichtet sind, um zu verhindern, daß Schmierölspritzer unter dem Kolbenboden durch die Augen 47, die den Kolbenbolzen abstützen, austreten. Eine O- Ringdichtung 50, die aus einem Werkstoff mit einer hohen Temperaturfestigkeit hergestellt ist, ist in eine Ringnut 51 eingebaut, die in der Nähe des äußeren Randabschnittes eines jeden Auges des Kolbens gebildet ist.

Zur Betriebssicherheit und um Zylinderwandabnutzung zu verhindern, ist es wünschenswert, den Kolbenbolzen immer in seiner zentralen Lage zu halten, so daß ein Paar Spreng­ ringe oder -halter 52 eingebaut sind, von denen jeweils ei­ ner in einer Ringnut angeordnet ist, die in der Nähe des äußersten Randabschnittes eines jeden Kolbenauges 47 an­ grenzend an die Ringnut für den Dichtring gebildet ist. Die vergrößerte Darstellung der Ausführung des Spreng­ ringes 52 ist als 52 in Fig. 6A gezeigt.

Zwei oder mehr Preßkolbenringe 54 sitzen in Kolbenringnu­ ten 55, die um den Kolben herum in der Nähe des oberen Endes seines Bodens verlaufen, und ein Ölabstreifring 56 ist in eine Ringnut 57 in der Nähe des unteren Endes des Mantels des Kolbens angeordnet, wobei Ölrückführ­ öffnungen 58 in dem Mantel im Boden der Nut auf herkömm­ liche Art und Weise gebildet sind.

Von Bedeutung ist die Tatsache, daß der Ölabstreifring 56 immer unter der unteren Seite 26 B und 29 A der Spül­ schlitz- und Ausströmöffnung jeweils bleibt, wenn der Kol­ ben in seiner oberen Totpunktlage seines Hubes ist, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Ausbildung der Spülschlitzöffnung 26 ist derart, daß die untere Seite 26 A nach innen und nach oben auf die Wand des Zylinders zu geneigt ist, um eine turbulente Wir­ belbewegung der Spülluft zu erzeugen, wenn sie in den Zy­ linder in einer Aufwärtsrichtung eintritt, um die verbrann­ ten Gase wirksam auszuspülen, wenn die Spülschlitz- und Ausströmöffnungen vollständig von dem hin- und hergehenden Kolbenboden freigelegt sind, der sich während der Spül­ periode daran vorbeibewegt.

Zum Verständnis der Arbeitsweise sollte auf die Fig. 1 und 3 Bezug genommen werden.

Wie aus Fig. 1 entnehmbar ist, wird innerhalb weniger Grade, bevor der Kolben den oberen Totpunkt seines Hubes erreicht, eine dosierte Menge eines zerstäubten Sprühnebels aus Die­ selkraftstoff über eine herkömmliche Kraftstoffeinspritz­ anordnung 22 in die Vorkammer 21 eingespritzt, wodurch die Zündung der hochverdichteten Luft innerhalb des Zylinders zwischen der Hauptbrennkammer 46 des Zylinderkopfes und der Kuppel des kuppelförmigen Kolbenbodens ausgelöst wird. Die sich ausdehnenden brennenden Gase in der Hauptbrennkammer stoßen den Kolben im Krafthub nach unten. Während der Kolben sei­ nen Krafthub fortsetzt, beginnt die Kuppel des Kolbenbodens bei ungefähr 110° bis 115° nach dem oberen Totpunkt den Spülschlitz 26 und die Ausströmöffnung 29 gleichzeitig frei­ zulegen und die Spülfolge oder -periode beginnt.

Wenn der Kolben den unteren Totpunkt seines Abwärtshubes erreicht, wie in Fig. 3 gezeigt ist, werden die Spül­ schlitz- 26 und Ausströmöffnungen 29 vollständig von der Kuppel des Kolbenbodens freigelegt, und der volle Spülluft­ stoß, der von dem Vorverdichter 34 geliefert wird, tritt in den Zylinder in einer Aufwärtsrichtung ein, wobei er eine turbulente Wirbelbewegung erzeugt, um die verbrannten aber noch expandierenden Gase vollständig auszuspülen.

Wenn der Kolben seinen unteren Totpunkt seines Hubes er­ reicht, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Hälfte der Spül- und Auslaßdauer bereits vorüber, das bei ungefähr 65° der Kurbelwellendrehung stattfindet.

Nachdem der Kolben den unteren Totpunkt passiert, wie in Fig. 3 gezeigt ist, beginnt er seinen Aufwärtshub über den entgegengesetzten 180°-Teil der Kurbelwellendrehung hinweg, und sobald die Kuppel des Kolbenbodens 43 damit beginnt, die Spülschlitz- und Ausströmöffnungen zu bedek­ ken, (wobei dieser Punkt bei ungefähr 65° der Kurbelwellen­ drehung ab dem unteren Totpunkt liegt) endet die Spül- und Ausströmperiode und beginnt zur gleichen Zeit die Verdich­ tungsperiode. Während der Kolben seine Aufwärtsbewegung fortsetzt, bis er den oberen Totpunkt seines Hubes erreicht, wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein vollständiger Betriebs­ zyklus ausgeführt, und dieser Betriebszyklus wird in je­ dem Zylinder wiederholt.

Es ist festzuhalten, daß vier Ereignisperioden während ei­ nes vollständigen 360°-Betriebszyklus stattfindet, näm­ lich einen Abwärtshub und einen Aufwärtshub des Kolbens. Die vier Ereignisperioden sind die folgenden:

Der Krafthub, der beim oberen Totpunkt beginnt und sich bis ungefähr 110° bis 115° nach dem unteren Totpunkt er­ streckt. An dieser Stelle wird damit begonnen, die Spül­ schlitz- 26 und Ausströmöffnungen 29 gleichzeitig freizu­ legen, so daß Kraft-Ausström- und Spülereignisse gleich­ zeitig stattfinden. Das Spülen und Wiederbeladen mit Frisch­ luft erstreckt sich über ungefähr 130° bis 140° und er­ streckt sich über den unteren Totpunkt hinweg. Während die Kurbelwelle ihre Drehung über die entgegengesetzte 180°-Drehung fortsetzt, nachdem der untere Totpunkt er­ reicht und passiert wurde, beginnt die Kuppel des Kolben­ bodens mit dem gleichzeitigen Bedecken der Spülschlitz­ und Ausströmöffnungen, und die Spülperiode endet. Während der Kolben seinen Aufwärtshub zum oberen Totpunkt hin fortsetzt, findet die Verdichtung statt, bis der Kolben sich dem oberen Totpunkt seines Hubes nähert, das unge­ fähr 110° bis 115° der Kurbelwellendrehung vom Ende der Spülfolge aus ist.

Es ist ferner festzuhalten, daß die Spülschlitz- und Ausströmöffnungen in derselben Ebene in axialer Lage in der unteren Seite des Zylinders gebildet sind, die von der Kuppel des Kolbenbodens, der daran vorbeigeht, gleichzeitig freigelegt und bedeckt werden. Die Fläche der Spülschlitz- 26 und Ausströmöffnung 29 ist im Verhältnis zur Kolbenver­ schiebung des Motors so, daß eine oder mehrere Spülschlitz- oder Ausströmöffnungen in dem Zylinder solcher großer Mo­ toren vorgesehen werden können, die eine größere Leistung entwickeln.

Ein weiterer wichtiger festzuhaltender Punkt ist, daß wenn der Kolben die obere Totpunktlage seines Hubes erreicht, wie in Fig. 1 gezeigt ist, bleibt der vorgenannte Ölab­ streifring 56 immer unter der unteren Seite des Spülschlitzes 26 A und der unteren Seite der Ausströmöffnung 29 A, so daß kein Schmieröl durch diese Öffnungen entweichen oder aus­ treten kann.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Benzinmotor ist die Kraftstoff­ sprühdüsen- oder Kraftstoffeinspritzanordnung 24 von be­ sonderer Ausführung, die unter einem relativ niedrigen Kraftstoffdruck öffnet und in einer Öffnung 25 verschraubt oder in die Öffnung 25 eingeschraubt ist, die in dem Zy­ linder neben der oberen Seite der Spülschlitzöffnung ge­ bildet ist, so daß die Dauer der Kraftstoffeinspritzung die zum wirksamen Vermischen des dosierten zerstäubten Kraft­ stoffsprühnebels mit der Spülluft erforderlichen Zeit gibt.

Es wird nun auf die Merkmale der Kraftstoffsprühdüsen- oder Kraftstoffeinspritzanordnung, die im einzelnen in Fig. 5 dargestellt ist, Bezug genommen. Die Kraftstoffsprühdüse ist vorzugsweise aus einem Legierungsstahl hergestellt und ist genau spanabhebend bearbeitet. Sie weist ein Gehäuse 36 auf, das einen Gewindeabschnitt 37 zur Befestigung in der Zylinderwand hat. Ein weiterer Schraubgewindeteil 38 ist zum Anschluß an eine Niederdruckleitung von einer Kraftstoffverteilerpumpe (nicht dargestellt) vorgesehen.

Ein kalibrierter gebohrter Durchgang 39 erstreckt sich durch das Gehäuse 36 und ist mit einer Kraftstoffkammer 40 im entgegengesetzten Ende des Gehäuses verbunden. Die kegelförmige Ausführung des Nadelventils 41, das in einem passenden Sitz 42 gehalten wird, ist in das Gehäuse 36 eingeschraubt. Ein kegelförmiges Nadelventil 41 wird be­ züglich seines passenden Sitzes mittels einer Schrauben­ feder 43 an Ort und Stelle gehalten, die eine vorbestimm­ te kalibrierte Spannung hat, und ein Federhalter 44 ist an dem kopfförmigen inneren Ende des kegelförmigen Nadel­ ventils angeordnet, um die Feder in ihrer Lage zu halten, so daß sie zwischen dem Sitz und dem Nadelventil wirkt, wobei sie das Ventil normalerweise auf ihrem Sitz hält.

Bei dieser Ausführung der Kraftstoffsprühdüse wird ein zerstäubter Sprühnebel von Kraftstoff in dosierter Menge, der von der Kraftstoffverteilerpumpe unter einem geringen Kraftstoffdruck zugeführt wird, in den Zylinder in genau dem Zeitpunkt eingespritzt, wenn die Kuppel des Kolben­ bodens in einer vorbestimmten Lage bezüglich der Spül­ schlitzöffnung ist. Die Einspritzung von Kraftstoff be­ ginnt ungefähr 10° bevor die Kuppel des Kolbenbodens die Spülschlitzöffnung bedeckt und endet ungefähr 5° nachdem die Spülschlitzöffnung von der Kuppel des Kolbenbodens bedeckt ist, so daß die ungefähre Dauer der Kraftstoff­ einspritzung 15° der Kurbelwellendrehung beträgt.

Es wird nun auf die neue Ausbildung der Kolbenanordnung, die im einzelnen in Fig. 6 dargestellt ist und zuvor be­ schrieben wurde, Bezug genommen. Der Kolben ist vorzugs­ weise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und bein­ haltet einen Kolbenboden 42, eine Kolbenkappe oder -scheibe 43 und einen umlaufenden zylindrischen Mantelabschnitt 44.

Die Ausströmöffnung 29 ist in der unteren Seite der Zy­ linderwand und in derselben Ebene und in derselben axialen Lage wie der Ausströmschlitz gebildet. Die Ausströmleitung neigt sich nach oben und nach außen von der Wand aus und wird gleichzeitig mit dem Spülschlitz 26 von der Kuppel des Kolbenbodens 42, der sich daran vorbeibewegt, freigelegt und bedeckt, wobei das Konstruktionsmerkmal dieser Aus­ strömöffnung den freieren Austritt der Abgase in die At­ mosphäre erleichtert.

Es ist ferner festzuhalten, daß die Konstruktionsmerkmale der Kolbenanordnung sowie die Konstruktion des Spülschlitzes und der Ausströmöffnung bei einem Benzinmotor und einem Dieselmotor identisch sind, und daß das Schmiersystem für konstanten Druck auch verwendet wird.

Wie zuvor erörtert, stellt das Starten eines kalten Diesel­ motors, besonders in Ländern mit extrem kaltem Wetter, ein Hauptproblem dar. Die Vorkammer 21, die eine kleine Öff­ nung zu der Hauptbrennkammer hat, ist in eine Öffnung ein­ gebaut, die im Zylinderkopf gebildet und genau spanabhebend arbeitet und mit der Hauptbrennkammer 46 verbunden ist, wobei die Vorkammer einen Kraftstoffdüsenhalter mit Dü­ se 22 und eine Glühkerze 23, die darin eingebaut sind, hat. Während des Startens des kalten Motors wird zuerst die Glühkerze 23 einige Sekunden vor dem Start des Motors ein­ geschaltet, so daß der eingespritzte zerstäubte Dieselkraft­ stoff in der Vorkammer leicht zündet, um den Start eines sehr kalten Motors zu erleichtern.

Wie zuvor erwähnt, eignet sich die Erfindung für einen Diesel- oder Benzinmotor mit einer Ein- oder Mehrzylinder-, Reihen- oder V-Ausführung, die mit einer Vorverdichter­ oder Turboladerkombination ausgestattet ist und ein Kon­ stantdruck-Schmiersystem aufweist, wie in den Fig. 1, 3 und 4 jeweils gezeigt ist.

Es ist auch festzuhalten, daß der Vorverdichter 33 mit allen Ausführungen verwendet werden kann. Als Alternative kann eine Turbolader- oder Vorverdichterkombination, die in Reihe geschaltet ist, verwendet werden, wie schematisch in den Fig. 1 und 4 dargestellt und insgesamt mit 30 be­ zeichnet ist.

Es wird auf Fig. 7 Bezug genommen, die ein Zeitsteuerungs­ diagramm während der Spülperiode und der Kraftstoffein­ spritzperiode, wie sie bei einem Dieselmotor mit einer Kraftstoffeinspritzanlage angewendet werden, zeigt. Die Lage der Spülschlitz- und Ausströmöffnung, die in der un­ teren Seite der Zylinderwand gebildet ist, bestimmt die Dauer der Spülperiode, die sich ungefähr 130° bis 135° der Kurbelwellendrehung erstreckt. Die Spülschlitzöffnung und die Ausströmöffnung werden beide gleichzeitig durch die Kuppel des Kolbenbodens freigelegt und bedeckt.

Schließlich sollte auf Fig. 8 Bezug genommen werden, die ein Zeitsteuerungsdiagramm der Öffnungsdauer des Ausström­ schlitzes und der Ausströmöffnung in bezug auf den Grad der Kolbenbewegung in einem Benzinmotor zeigt.

Die Lage der Spülschlitzöffnung und der Ausströmöffnung, die in der unteren Seite des Zylinders gebildet sind und durch den hin- und hergehenden Kolben, der sich darin vor­ beibewegt, gleichzeitig freigelegt und abgedeckt werden, ist dargestellt. Die ungefähre Öffnungsdauer des Ausström­ schlitzes und der Ausströmöffnung beträgt 130° bis 140° der Kurbelwellendrehung. Ungefähr 110° bis 115° nach dem oberen Totpunkt der Kurbelwellendrehung wird damit be­ gonnen, die Spülschlitz- und Ausströmöffnung freizulegen, und die Öffnungen werden ungefähr 65° bis 70° nach dem unteren Totpunkt der Kurbelwellendrehung bedeckt.

Die Kraftstoffeinspritzdauer beträgt ungefähr 12° bis 15° der Kurbelwellenbewegung, wobei die Einspritzung des Ben­ zins ungefähr 10° vor dem Bedecken der Spülschlitzöffnung durch die Kuppel des Kolbenbodens beginnt, und die Ein­ spritzung endet, und bei welcher die Einspritzung unge­ fähr 2° bis 5° nach dem Bedecken der Spülschlitzöffnung durch die Kuppel des Kolbenbodens endet, so daß eine voll­ ständige Vermischung des zerstäubten Sprühnebels des Ben­ zins und der Spülluft erzielt wird.

Zur Erzielung der ausgezeichneten Leistungen mit der Er­ findung wird die Größe oder die Fläche der Spülschlitz­ und Ausströmöffnungen durch die Kolbenverschiebung eines solchen Motors berechnet oder bestimmt, und eine oder meh­ rere Schlitzöffnungen können für jeden Zylinder solcher Motoren verwendet werden, die eine verhältnismäßig große Leistungsabgabe entwickeln. Die Vorverdichter- oder Turbo­ laderkombination, die in Reihe geschaltet ist, wie sie bei der Erfindung verwendet wird, führt ein ausreichendes Luftvolumen zu, das zum Spülen der Abgase und zum Aufladen eines jeden Zylinders während der Spülperiode erforderlich ist.

Claims (9)

1. Zweitakt-Mehrzylinder-Verbrennungsmotor mit einem Zylinderblock, in dem Zylinderbohrungen gebildet sind, einem Zylinderkopf an einem oberen Ende der Zylinderboh­ rungen, der eine Hauptbrennkammer bildet, einer Kolbenan­ ordnung in jeder Zylinderbohrung, die einen Kolben mit einem kuppelförmigen Boden und einer mit dem Kolben wirk­ mäßig verbundenen Pleuelstange zum Hin- und Herbewegen des­ selben zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt aufweist, einer Kurbelwelle, die am unteren Teil des Zylinderblockes drehbar gelagert ist, gekenn­ zeichnet durch eine Umlaufölpumpe für konstanten Druck, die im unteren Teil des Zylinderblockes angeordnet ist und von der Kurbelwelle angetrieben wird, eine Ölwan­ ne, die die untere Seite des Zylinderblockes, die Kurbel­ welle und die Ölpumpe einschließt, wobei die Pumpe mit dem Schmiersystem des Motors verbunden ist, die Zylinder­ bohrungen einzelne Spülschlitz- und Ausströmöffnungen haben die in der unteren Seite einer jeden Zylinderwand in der­ selben Ebene und Axiallage gebildet sind, die untere Seite der Spülschlitzöffnung nach innen und nach oben auf die Wände des Zylinders zu geneigt ist, die Spülschlitz­ und Ausströmöffnungen durch den hin- und hergehenden Kol­ ben, der sich an ihnen vorbeibewegt, gleichzeitig freige­ legt und abgedeckt werden.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kolben die Spülschlitz- und Ausströmöffnungen gleichzeitig bei etwa 110° bis 115° nach dem oberen Tot­ punkt freilegt und daß die Spülschlitz- und Ausströmöff­ nungen gleichzeitig durch den Kolben bei etwa 65° bis 70° nach dem unteren Totpunkt bedeckt werden, wodurch die Öffnungsdauer des Spülschlitzes und der Ausströmöffnung ungefähr 130° bis 140° der Kurbelwellendrehung beträgt.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kolbenanordnung eine Einrichtung zum Verringern und Steuern des Vorbeiströmens von Schmier­ öl aufweist, die die Kolbenanordnung mit einem kuppelför­ migen Kolbenboden, einen sich von dort aus erstreckenden Kolbenmantel, ein Paar von diametral entgegengesetzten Kolbenbolzenaugen in dem Mantel unterhalb des kuppelför­ migen Bodens, einen Kolbenbolzen, der in den Augen mit einem Sprengring angeordnet ist, der in einer Ringnut, die in einem äußeren Kantenteil eines jeden Auges angren­ zend an äußere Enden des Kolbenbolzens zum Einschränken einer Längsbewegung des Kolbenbolzens eingebaut ist, wel­ cher Kolbenbolzen die Pleuelstange mit dem Kolben wirk­ mäßig verbindet, O-Dichtringe, die Hochwarmfestigkeits­ eigenschaften haben und in einer Ringnut, die in jedem Auge des Kolbens angrenzend an jeden Endabschnitt des Kol­ benbolzens gebildet ist, nach dem Zusammenbau eingebaut wird, um das Vorbeiströmen und den Austritt von Schmier­ öl zu verhindern, mindestens zwei Preßkolbenringe, die in voneinander beabstandeten und parallelen Nuten im Bo­ den des Kolbens über den Kolbenbolzenaugen angeordnet sind, und mindestens einen Ölabstreifring aufweist, der in einer Ringnut um den Mantel herum in der Nähe eines unteren Rand­ abschnittes des Mantels angeordnet ist, wobei Entleerungs­ bohrungen sich von der Nut aus durch den Mantel hindurch erstrecken, um das Vorbeiströmen von Schmieröl an den ein­ zelnen Spülschlitz- und Ausströmöffnungen zu steuern und zu verhindern, und wobei der Ölabstreifring immer unter den untersten Rändern der Spülschlitz- und Ausströmöffnun­ gen bleibt, wenn der Kolben im oberen Totpunkt seines Hu­ bes ist.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekenn­ zeichnet durch ein Umlaufschmiersystem für konstanten Druck, bei dem genügend Schmieröl in der Ölwanne gespeichert und allen wichtigen beweglichen Teilen mittels der Druckschmier­ pumpe zugeführt und an sie verteilt wird, die von der Kur­ belwelle mittels Zahnräder angetrieben wird, wobei das Schmiersystem einen Mikroschleuderölfilter aufweist, um sicherzustellen, daß sauberes Öl immer den wichtigen und kritischen beweglichen Teilen zugeführt wird.

5. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen und nach oben auf die Wand des Zylinders zu geneigte Ausführung der un­ teren Seite der Spülschlitzöffnung eine turbulente Wirbel­ bewegung der Spülluft beim Eintreten in den Zylinder in einer Aufwärtsrichtung ergibt, wenn die Schlitzöffnung vollständig freigelegt ist, wobei die Ausströmöffnung nach unten und nach außen von der unteren Seite der Zylinder­ wand weg geneigt ist, um den Strom und Austritt der Abgase nach außen zu erleichtern.

6. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Benzinmotor eine Kraft­ stoffeinspritzdüse aufweist, die in einer Öffnung ver­ schraubt oder in sie eingeschraubt ist, die in der unteren Seite des Zylinders in der Nähe der oberen Seite einer jeden Spülschlitzöffnung gebildet ist, wobei die Düse zer­ stäubten Kraftstoff unter einem geringen Kraftstoffdruck, der von einer Kraftstoffverteilerpumpe mit einer präzisen zeitlichen Abstimmung in bezug auf die Kolbenbodenkuppel­ lage an der Spülschlitzöffnung zugeführt wird, zuteilt, die Einspritzung von Kraftstoff ungefähr 10° bevor die Spülschlitzöffnung durch die Kuppel des Kolbenbodens abge­ deckt wird, beginnt, und die Einspritzung des Benzinkraft­ stoffes ungefähr 5° nachdem die Spülschlitzöffnung von der Kolbenbodenkuppel abgedeckt wird, endet, wodurch die Kraftstoffeinspritzdauer ungefähr 15° der Kurbelwellen­ drehung beträgt.

7. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch einen Auflader, der von dem Motor angetrieben wird und einen Lufteinlaß und einen Luft­ auslaß hat, wobei der Auslaß mit einem Luftverteiler ver­ bunden ist, der mit jedem Zylinder verschraubt ist, um Luft unter überatmosphärischem Druck zuzuführen, um jeden Zylinder zu spülen und aufzuladen.

8. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließdauer des Spülschlitzes und der Ausströmöffnung ungefähr 220° bis 230° der Kurbelwellendrehung beträgt.

9. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzung von Benzinkraftstoff ungefähr 10° bevor der Spülschlitz abgedeckt ist, beginnt und ungefähr 5° nachdem der Spül­ schlitz abgedeckt ist, endet, wodurch die Kraftstoffein­ spritzdauer ungefähr 15° der Kurbelwellendrehung beträgt.