DE4331329C1

DE4331329C1 - Zweitakt-Brennkraftmaschine mit geschlossenem Gaswechsel

Info

Publication number: DE4331329C1
Application number: DE19934331329
Authority: DE
Inventors: Ruediger Ufermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-15
Filing date: 1993-09-15
Publication date: 1995-01-19
Anticipated expiration: 2013-09-16

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft Zweitakt-Brennkraftmaschinen für Vergaserkraftstoff, Diesel oder Gas.

Zweck

Bei den genannten Motoren soll ein geschlossener Gaswechsel erreicht werden. Hierdurch wird die Motor leistung wesentlich erhöht und der Kraftstoffverbrauch umweltfreundlich gesenkt, da eine bessere Verbrennung stattfindet. Das Spülvolumen ist erhöht und trägt ebenfalls zu den bisher genannten Ver besserungen bei. Durch die erhöhte Vorverdichtung wird ein größerer Verbrennungsdruck erzielt. Die gleichzeitige Kraftstoffvorverdampfung läßt eine sichere Zündung bei gleichmäßiger Verbrennung zu.

Stand der Technik

Die zur Beurteilung herangezogenen Druckschriften DE 31 06 033, DE 31 30 767, Us 3 312 206 beschreiben Brennkraftmaschinen mit einem Hilfs- bzw. Zweitkolben, der mechanisch gesteuert wird, um den momentanen Verbrennungsdruck im Zylin der den jeweiligen Lasterfordernissen anzupassen.

Bei der anmeldungsgemäßen Brennkraftmaschine soll durch den Einsatz eines Hilfskolbens eine bessere Spülung des Verbrennungsraums und letztendlich ein geschlossener Gaswechsel erreicht werden.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch den Einsatz eines Zweitkolbens einen geschlossenen Gas wechsel bei gleichzeitiger Erhöhung des Spülvolumens zu erzielen. Durch den erzwungenen Gaswechsel bei gleichzeitiger Nachladung, wird auch noch eine Kraftstoffvorverdampfung erreicht.

Lösung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Zweitkolben F3 mit seiner Pleuelstange 20 an der Kurbelwange 19 diametral zur Pleuelstange von Kolben 2 aufgehängt ist. Hierdurch wird erreicht, daß beide Kolben 2, 3 immer zeitgleich den OT und UT durchfahren. Dies hat zur Folge, daß durch den entstehenden negativen Druck beim Fahren der Kolben von UT nach OT, über die Einlaßkanäle 4′ und 5′ oder über das Membranventil 16 Spülluft in den Raum 1′ zwischen die Kolben 2′ und 3′ gelangt. Diese Luft kühlt zunächst beide Kolben und wird durch den entstehenden positiven Druck durch das Fahren der Kolben zum UT komprimiert, um dann beim Erreichen der Öffnungen vom Überströmkanal 6 den eigent lichen Spülvorgang des Verbrennungsraumes 7 über den Auslaßkanal 8 einzuleiten. Kurz nach Über fahren von UT sind 6 und 8 verbrennungsraumseitig geschlossen. Durch den entstandenen negativen Druck unter dem Kolben 3 ist eine Füllung des Raumes 10 über den Füllkanal 9 bzw. das Membranven til 17 mit Gas, einem Gasluftgemisch oder Vergaserkraftstoff oder dessen Luftgemisch erfolgt. Der Kolben 3 schließt 9 und komprimiert das im Raum 10 eingebrachte Gemisch so lange, bis es über den Kolben kanal 11 in den Überströmkanal 12 in den Verbrennungsraum 7′ gedrückt wird. Kommt es zum Einsatz des Membranventils 17, was den Vorteil eines kontinuierlichen Gemischflusses hat, so ist auch das Mem branventil 18 erforderlich, um einen Rückfluß der Verbrennungsgase über 12′ in den Raum 10 sicher zu verhindern. Durch das Einbringen des Volumens von Raum 10 in Raum 7 wird eine erhöhte Vorverdichtung erreicht, was zur Leistungssteigerung beiträgt. Darüber hinaus wird auch eine Kraftstoffvorverdampfung erzielt, die eine bessere Gemischbildung mit erhöhter Zündfähigkeit ergibt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand dreier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit deren Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht als erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Motors mit der Kolbensituation kurz vor UT und

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht als zweites Ausführungsbeispiel mit der Kolbensituation kurz vor OT und

Fig. 3 eine weitere schematische Seitenansicht als drittes Ausführungsbeispiel mit der Kolbensitua tion nach Fig. 2, aber mit anders beabstandeten Einlaßstutzen und Überströmkanälen in Verbin dung mit Ventilen.

Die Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Schnittzeichnung des Zweitaktmotors in Seitenansicht. Die Kolben befinden sich kurz vor UT und die unter den Kolben befindliche Frischluft strömt unter deren positiven Druck durch den Überströmkanal 6 in den Verbrennungsraum 7. Nach dessen Spülung verläßt die Spülluft den Auslaß kanal 8 in Pfeilrichtung. Zeitgleich füllt sich durch den negativen Druck über dem Kolben 3 die Kammer 10 mit Gas oder einem Kraftstoffluftgemisch. In einer weiteren Kolbenphase in Drehrichtung Uhrzeigersinn, wird durch den Kolben 2 die Einlaßöffnung von 6 verbrennungsraumseitig zusammen mit dem Auslaßöff nung 8 geschlossen. Nahezu zeitgleich wird auch der Einlaßstutzen 9 für das Brennstoffgemisch durch den Kolben 3 verschlossen. Bei der weiteren Bewegung der Kolben zum OT wird die Luft in 7 und das Kraft stoffluftgemisch oder Gas in 10 komprimiert. Der Kraftstoff wird hier auch vorverdampft, so daß ein zünd fähigeres Gemisch in 7′ zur Verfügung steht.

Die Fig. 2 zeigt die Situation kurz vor OT. Das komprimierte Kraftstoffluftgemisch kann nun über den Kolben überströmkanal 11′ durch den Überströmkanal 12 und den Einlaßstutzen 13′ in 7′ unter erhöhtem positiven Druck in Form einer Nachladung einströmen. Kurz vor Erreichung von OT nachdem 13′ und 11′ durch den Kolben 2′ und 3′ geschlossen wurden, wird über die Zündkerze 14 das Kraftstoffluftgemisch gezündet. Zur Erzielung eines optimalen positiven Druckes kann der Raum 10 so klein wie physikalisch zuläs sig gewählt werden. Während des Arbeitstaktes wird der Überströmkanal 12 durch den Kolben 3′ abge dichtet, da dieser im Uhrzeigersinn zum UT fährt. In dieser Phase ist der Raum 1′ über die Belüftungsstutzen 4′ und 5′ durch den entstehenden negativen Druck unter den Kolben 2′ und 3′ mit Frischluft ge füllt worden. Diese wird im weiteren Ablauf komprimiert und kühlt die Kolben entsprechend. Es folgt der wei tere Ablauf wie unter Fig. 1. Hiermit liegt beim Zweitaktmotor der gewünschte geschlossene Gaswechsel vor.

Die Fig. 3 zeigt eine Motorvariante mit Ventilsteuerungen. Das Ventil im Einlaßstutzen (16) sorgt dafür, daß die Frischluft bereits beim Fahren der Kolben gegen OT in den Raum 1 unter den Kolben einströmen kann. Dasselbe gilt für das Ventil im Einlaßstutzen 17. Durch die Ventiltechnik wird sowohl ein kontinuierlicher Spüllufttransport als auch ein kontinuierlicher Kraftstoffluftgemsichtransport erreicht. Für diese Technik ist es weiter erforderlich, daß der Überströmkanal 12′ auf die gleiche Ebene 17 gelegt wird. Weiter muß noch das Ventil 18 angebracht werden, um die Verbrennungsgase 7 zurückzuhalten. Hierdurch kann der Kol benüberströmkanal 11 entfallen. Wird der Einlaßkanal 9 angebracht, kann der Stutzen mit Ventil 17 ent fallen, da der Kolben 3 wieder abdichtet. Der Einlaßstutzen 17 kann auch in Fig. 2 entsprechend angebracht sein. Dann kann hier der Stutzen 9′ entfallen, wodurch wieder ein kontinuierlicher Ablauf erfolgt.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, vielmehr ergeben sich im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten.

Claims

1. Zweitakt-Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die unter den Kolben (2′) und (3′) befindliche Luft des Verbrennungsraumes (7) durch den Überströmkanal (6) gedrückt wird, um dann den Verbrennungsraum (7) über den Auslaßkanal (8) zu verlassen, wonach das in der Kammer (10′) befindliche Gas oder Kraftstoffluftgemisch über dem Kolben (3′) durch den Kolbenüberströmkanal (11′) und den Überströmkanal (12) in den Verbrennungsraum (7) gedrückt wird, wobei die Kurbelwange (19), (19′) eine Drehung im Uhrzeigersinn durchführt.

2. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (2) und (3) unterschiedliche Größen aufweisen können.

3. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßöffnungen der Überströmkanäle (11′) und (12′) so zueinander beabstandet sind, daß, wenn der Spülvorgang beendet ist, das Gas oder das Kraftstoffluftgemisch nur noch über die jeweilige aktuelle Kolbensituation und deren Ventilwirkungen, den Verbrennungsraum (7′) erreichen kann.

4. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, die Ein- und Auslaßöffnungen der Überströmkanäle (11) und (12) geschlossen sind, wenn je nach Kolbensituation, die Kanäle (6) und (8) verbrennungsraumseitig geöffnet sind.

5. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstangen der Kolben (2) und (3) so an der Kurbelwange (19) angeordnet sind, daß immer das jeweils maximale Spülvolumen gefördert wird.

6. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (10′) zur Erzielung eines entsprechenden Nachladedruckes sehr viel kleiner gegenüber dem Ver brennungsraum (7) sein kann.

7. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülverfahren die Querstromspülung, Umkehrspülung oder Gleichstromspülung zum Einsatz kommen können.

8. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (2) und (3) V-förmig zueinander angeordnet sind.

9. Zweitaktkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (2) und (3) U-förmig zueinander angeordnet sind.

10. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (2) und (3) auf einer Achse liegend zueinander angeordnet sind.

11. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ein- und Auslaßventile zur Erhöhung des Spülvolumens und der Gemischansaugung zum Einsatz kommen.