DE4343491A1 - Kolbenverbrennungsmotor, insbesondere Zweitaktmotor, mit geregeltem Ladungswechsel des Kraftstoff-Luft-Gemisches - Google Patents
Kolbenverbrennungsmotor, insbesondere Zweitaktmotor, mit geregeltem Ladungswechsel des Kraftstoff-Luft-GemischesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kolbenverbrennungsmotor, insbeson
dere Zweitaktmotor, mit geregeltem Ladungswechsel des Kraft
stoff-Luft-Gemisches, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Bei den bekannten Zweitakt-Motoren erfüllt der Motorkolben auch
die Funktion einer Ladepumpe des angesaugten Mediums. Während
der Aufwärtsbewegung saugt der Kolben das zugeführte Kraftstoff-
Luft-Gemisch in das Kurbelgehäuse und während der nachfolgenden
Abwärtsbewegung des Kolbens wird das Gemisch aus dem Kurbelge
häuse in den Verdichtungsraum oberhalb des Kolbens verdrängt.
Das angesaugte Gemisch reißt beim Durchgang durch das Kurbel
gehäuse Ölpartikeln mit, welche das angesaugte Gemisch verschmut
zen und die Verbrennung beeinträchtigen. Dies hat zur Folge
einen erhöhten Gehalt an Schadstoffen in den Auspuffgasen, wo
durch eine starke Umweltverschmutzung verursacht wird.
Der Kolben eines Zweitakters, der gleichzeitig als Ladepumpe
funktioniert, weist einen niedrigen Füllungsgrad auf, weil
der Kurbelgehäuseraum sowie der Überströmkanal keine Arbeits
räume sondern schädliche Raume sind. Der Füllungsgrad wird ferner
dadurch beeinträchtigt, daß im Verlauf des Arbeitshubes des
Kolbens das angesaugte Gemisch, das sich im Kurbelgehäuse befin
det, vorerst verdichtet wird und erst dann durch die Expansion
in den Zylinder strömt, nachdem die Ansaugöffnung im Motorzy
linder geöffnet wurde.
Eine weitere Beeinträchtigung des Füllungsgrades ist bei Motoren
mit einfach zugeführtem Kolben dadurch verursacht, daß der
Kolben sowohl auf der Seite des Verbrennungsraumes als auch auf
der Kurbelgehäuseseite den gleichen Durchmesser aufweist.
Im allgemeinen sind die bisher bekannten Mittel für die Förde
rung des angesaugten Gemisches in den Zylinder des Zweitaktmotors
herstellungsmäßig sehr kompliziert und im Betrieb wenig wirksam.
Sie beeinträchtigen die Zuverlässigkeit des Zweitaktmotors.
Die Motoren sind zu massig und die Herstellungskosten zu hoch.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kolbenverbrennungsmotor,
insbesondere Zweitaktmotor, mit geregeltem Ladungswechsel des
Kraftstoff-Luft-Gemisches, zu finden, der mit den erwähnten
Nachteilen der bisher bekannten Zweitaktmotoren nicht behaftet
ist.
Vor allem soll der Wirkungsgrad des Motors höher werden. Dazu
soll vorrangig der Füllungsgrad erhöht werden, bei wesentlicher
Verminderung der schädlichen Räume.
Der Motor soll insgesamt einen einfachen Aufbau, niedrigeres
Gewicht und sparsameren Verbrauch des Kraftstoffs aufweisen.
In ökologischer Hinsicht soll hauptsächlich der Anteil an
Schadstoffen in den Auspuffgasen wesentlich vermindert werden.
Diese Aufgabe wird durch die in den Kennzeichen der vorliegen
den Patentansprüche definierten Maßnahmen gelöst.
Durch die Anordnung des Arbeitsraumes des Laders zwischen dem
Laderkolben und dem Motorzylinder sowie durch die Anordnung der
in der Laderzylinderwand vorgesehenen Übertrittsöffnung zur
Verbindung des Arbeitsraumes des Laders mit dem Zylinder des
Verbrennungsmotors wird der schädliche Raum des Laders wesentlich
verkleinert. Dieser Raum wird lediglich auf den in der Motor
zylinderwand angeordneten Verbindungskanal zwischen dem Arbeits
raum des Laders und dem Zylinder des Verbrennungsmotors beschränkt.
Das verminderte Volumen des schädlichen Raumes des Laders hat
unter anderen Faktoren den größten Einfluß auf die Erhöhung des
Füllungsgrades des Verbrennungsmotors. Die auffallende Erhöhung
des Füllungsgrades des Motorzylinders wurde ferner erfindungsge
mäß dadurch erreicht, daß die Geschwindigkeit der Laderkolben
bewegung ihre Spitze in dem Zeitpunkt erreicht, in welchem sich
der Motorkolben in seinem unteren Totpunkt befindet und der Ein
laßschlitz im Motorzylinder voll geöffnet ist. Die Füllung des
Motorzylinders mit dem angesaugten Gemisch erfolgt dann größten
teils durch eine einfache Verschiebung des Gemisches aus dem
Arbeitsraum des Laders in den Arbeitsraum des Motorzylinders,
ohne daß ein Gegendruck in einem wesentlich längeren Zeitabschnitt
entgegenwirkt. Es ist auch nicht erforderlich, vorerst die Druck
energie des angesaugten Gemisches zu erhöhen und sie dann in
Bewegungsenergie umzuwandeln. Somit werden die unerwünschten
Pulsationen des angesaugten Gemisches vermieden, die Verluste
bei dem Ladungsvorgang verursachen.
Die Ladungsgeschwindigkeitskurve wird wesentlich vorteilhafter,
wobei die mittlere Ladungsgeschwindigkeit geringer wird.
In der Endphase der Zylinderfüllung mit dem angesaugten Gemisch
steigt der Druck im Motorzylinder, so daß eine teilweise Über
füllung des Motors eintritt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Arbeitsraumes des Lader
zylinders sowie der Kanäle bezw. Öffnungen zur Förderung des
Kraftstoff-Luftgemisches vom Arbeitsraum des Laders direkt in
den Arbeitsraum des Motorzylinders, also nicht durch das Kurbel
gehäuse, wird das Gemisch nicht durch mitgerissene Ölpartikeln
verunreinigt. Dadurch wird der Anteil der Schadstoffe in den Aus
puffgasen wesentlich vermindert. Auch die Verbrennung des Ge
misches im Brennraum verläuft günstiger.
Bei dem Motor nach der Erfindung dient das Kurbelgehäuse lediglich
als Ölwanne, weil es nicht für den Ansaugevorgang des Kraftstoffs
benutzt wird. Bei einer entsprechend angepaßten Anordnung des
Zylinders des Kolbens und des Kurbelgehäuses kann Kraftstoff
ohne Zusatz von Schmieröl verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Laderzylinders quer zur Achse Y
des Motors, mit einem zwischen dem Laderkolben und dem Motorzylin
der vorgesehenen Arbeitsraum ist aus konstruktiver Sicht günstig,
weil es die Länge der Kanäle für das angesaugte Gemisch verkürzt
und die Abmessungen des ganzen Verbrennungsmotors vermindert.
Der sonst unbenutzte Übergangsraum zwischen Kurbelgehäuse und
dem Motorzylinder wird durch die Anordnung des Schiebers zweck
mäßig ausgenutzt.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist im Aufbau einfach. Es werden
keine weiteren Regelvorrichtungen benötigt, weil sie durch den
Laderkolben und die Übertrittsöffnung in der Wand des Lader
zylinders ersetzt sind.
Durch geeignete Anordnung der Öffnungen zur Leitung des Gemisches,
durch sorgfältige Berechnung der Abmessungen dieser Öffnungen
sowie durch die Anordnung der Öffnungskanten kann ein optimaler
Füllungsgrad des Motors erreicht werden.
Dank der festen Verbindung des Laderkolbens mit dem Schieber,
der in Richtung quer zur Längsachse des Motors in diesem Motor
gleitend angeordnet ist, können auf den Laderkolben keine
Seitenkräfte wirken. Somit werden die unerwünschten starken
Reibungsverluste, die sonst bei Ladern - insbesondere bei Einzylinder-
Zweitaktern - auftreten, wesentlich vermindert.
Vorteilhafterweise kann der Durchmesser des Laderkolbens größer
bemessen sein, als der Durchmesser des Motorkolbens.
Die erforderliche Mittelgeschwindigkeit des Kolbens kann -
wenn erforderlich - vermindert werden, wenn der Schieber mit dem
Kreuzgleitlager näher zum Pleuelbolzen angeordnet wird.
Schließlich bietet die Erfindung weitere Vorteile, indem die
Verbindung des Schiebers mit einem Schließglied (Plattenventil)
für den Auspuffkanal die Betätigung des Ansaug- sowie Auspuff
vorgangs mit einem einzigen Teil (Schieber) ermöglicht, und
das auf eine sehr einfache Weise.
Wie aus der beigefugten Zeichnung ersichtlich ist, besteht der
Motor 1 aus einem Kurbelgehäuse 2, einem Zylinder 3 sowie
einem Kolben 4. Der Kolben 4 ist über eine Pleuelstange 5 mit
dem Bolzen 35 einer nicht dargestellten Kurbelwelle verbunden.
An der Pleuelstange 5 ist zwischen dem Kolbenauge 6 und dem
Pleuelauge 7 eine Führung 8 angeordnet.
In der Führung 8 gleitet ein Kreuzgleitlager 9, dessen Bolzen 10
über das an einem Schieber 11 vorgesehenen Auge 12 mit diesem
Schieber drehbar verbunden ist. Der Schieber 11 dient zur Rege
lung der Zuleitung des angesaugten Kraftstoff-Luft-Gemisches in
den Motorzylinder 3 sowie des Auslasses von Auspuffgasen.
Der Schieber 11 ist in in der Zylinderwand vorgesehenen Führun
gen 13 und 14 quer zur Längsachse Y des Zylinders 3 gleitend
angeordnet. Der Schieber 11 ist mit dem Kolben 16 des Laders
15 fest verbunden. Der Kolben 16 weist eine Schließkante 17 auf,
die zum Schließen der in der Umfangswand 18 des Ladungszylinders
19 angeordneten Eintrittsöffnung 21 dient. Die Öffnung 21
ist in der Ausmündung des Ansaugkanals 25 in den Arbeitsraum
28 des Laders 15 vorgesehen. Vorteilhafterweise ist in dem
Ladekolben eine Öffnung 29 angeordnet, die auf der Seite des
Laderarbeitsraumes 28 mit einer Ventilplatte 30 für die Leitung
des Gemisches in den Arbeitsraum 28 versehen ist. In der
Stirnwand 20 des Laderzylinders 19 ist eine Übertrittsöffnung
22 zur Leitung des Gemisches vom Laderarbeitsraum 28 in den
Verbindungskanal 26, der den Arbeitsraum 28 mit dem Arbeits
raum des Motorzylinders 3 verbindet.
In der Wand des Motorzylinders 3 ist ein Auslaßschlitz 24
des Auspuffkanals 27 angeordnet. Zwischen dem Auslaßschlitz 24
und dem Auspuffkanal 27 ist eine Schließvorrichtung (Platten
ventil 31) vorgesehen, die mit einem an der Zylinderwand 3
drehbar angeordneten Nocken 32 gelenkig verbunden ist. Der Nocken
32, der über eine am Ende des Schiebers 11 angeordnete Rolle 34
betätigt wird und somit auch das mit dem Nocken 32 verbundene
Plattenventil 31 wirken mit dem Schieber 11 zusammen.
Der Nocken 32 wird in der offenen Stellung des Plattenventils 31
hinuntergedrückt.
Der dargestellte Zweitaktmotor arbeitet wie folgt:
Der Kolben 4 nimmt bei der Abwärtsbewegung die Pleuelstange 5 mit. In den (mit Pfeil) bezeichneten Drehsinn der nicht gezei chneten Kurbelwelle schlägt die Pleuelstange 5 um die Achse des Kolbenauges 6 in Richtung zum Laderzylinder 19 aus und der Laderkolben 16 bewegt sich in Richtung von der Achse Y weg, in die Endlage, in der die Eintrittsöffnung voll geöffnet ist. Bei der fortgesetzten Bewegung (Abwärtsbewegung) des Kolbens 4 wird der Einlaßschlitz 23 frei. Die Pleuelstange 5 schlägt um das Kolbenauge 6 in umgekehrter Richtung aus, vom Lader zylinder 19 weg und nimmt den Schieber 11 mit dem Laderkolben 16 mit. Der Kolben 16 schließt vorerst die Eintrittsöffnung 21, und anschließend drückt er das Gemisch vom Arbeitsraum 28 des Laders 15 über den Verbindungskanal 26 in den Arbeitsraum des Motorzylinders 3.
Der Kolben 4 nimmt bei der Abwärtsbewegung die Pleuelstange 5 mit. In den (mit Pfeil) bezeichneten Drehsinn der nicht gezei chneten Kurbelwelle schlägt die Pleuelstange 5 um die Achse des Kolbenauges 6 in Richtung zum Laderzylinder 19 aus und der Laderkolben 16 bewegt sich in Richtung von der Achse Y weg, in die Endlage, in der die Eintrittsöffnung voll geöffnet ist. Bei der fortgesetzten Bewegung (Abwärtsbewegung) des Kolbens 4 wird der Einlaßschlitz 23 frei. Die Pleuelstange 5 schlägt um das Kolbenauge 6 in umgekehrter Richtung aus, vom Lader zylinder 19 weg und nimmt den Schieber 11 mit dem Laderkolben 16 mit. Der Kolben 16 schließt vorerst die Eintrittsöffnung 21, und anschließend drückt er das Gemisch vom Arbeitsraum 28 des Laders 15 über den Verbindungskanal 26 in den Arbeitsraum des Motorzylinders 3.
Wichtig ist, daß bei dieser Anordnung des Arbeitsraumes 28 des
Laders 15 sowie des Verbindungskanals 26 das Gemisch
direkt in den Zylinder 3 gelangt, ohne das Kurbelgehäuse passieren zu
müssen.
Der Laderkolben 16 erreicht seine Maximalgeschwindigkeit im
Bereich der unteren Totlage der Pleuelstange 5, in welcher
der Einlaßschlitz 23 völlig offen ist. Im weiteren Verlauf
nimmt die Geschwindigkeit des Laderkolbens 16 ab und der Kol
ben kommt schließlich zur Anlage an die Stirnwand 20 des Lader
zylinders 19. Bei der Weiterbewegung des Kolbens 4 in Richtung
nach oben bewegt sich der Schieber 11 sowie der Laderkolben 16
vom Zylinder 3 weg und erreicht die maximale Geschwindigkeit
beim Durchgang der Pleuelstange 5 sowie des Kolbens 4 durch
den oberen Totpunkt. In dieser Stellung ist der Einlaßschlitz
23 im Zylinder 3 sowie die Eintrittsöffnung im Zylinder 19
des Laders 15 geschlossen. In dem Lader-Arbeitsraum 28 steigt
der Unterdruck bis zum Zeitpunkt der Öffnung der Eintritts
öffnung 21. Danach wird das Gemisch in den Arbeitsraum 28 an
gesaugt und in dem nachfolgenden Ablauf wieder in den Zylinder
3 gedrückt.
Die mit dem Plattenventil versehene Öffnung 29 im Ladekolben 16
dient zum Ausgleich der Druckstöße oberhalb und unterhalb des
Ladekolbens 16.
Claims (6)
1. Kolbenverbrennungsmotor, insbesondere Zweitaktmotor, mit
geregeltem Ladungswechsel des Kraftstoff-Luft-Gemisches,
mit einer Pleuelstange, die mit einer am Pleuelschaft
zwischen dem Pleuelauge und dem Kolbenbolzenauge vorgesehe
nen Führung versehen ist, in der ein Kreuzgleitlager glei
tend angeordnet ist, dessen Bolzen über ein an einem Schie
ber für geregelten Ladungswechsel des Kraftstoff-Luft-Ge
misches vorgesehenes Auge mit diesem Schieber drehbar ver
bunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schieber (11), welcher in dem Verbrennungsmotor (1)
in Querrichtung zur Längsachse (Y) des Verbrennungsmotor
zylinders (3) gleitend gelagert ist, mit dem Ladekolben (16)
eines Laders (15) für das angesaugte Kraftstoff-Luft-
Gemisch fest verbunden ist.
2. Kolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Arbeitsraum (28) des Laders (15) zwischen dem Kolben
(16) des Laders (15) und dem Zylinder des Verbrennungsmotors
(1) angeordnet ist, wobei die Eintrittsöffnung (21) für das
angesaugte Kraftstoff-Luft-Gemisch im Laderzylinder (19)
vorgesehen ist und die Übertrittsöffnung (22) für die Weiter
leitung des angesaugten Gemisches in den Verbindungskanal (26),
welcher den Arbeitsraum (28) des Laders (15) mit dem Zylinder
(3) des Verbrennungsmotors (1) direkt verbindet, in der inneren
Stirnwand (20) des Ladezylinders (19) angeordnet ist.
3. Kolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Kolben (16) des Laders (15) eine Öffnung (29) für
den Durchgang des angesaugten Gemisches in Richtung zum
Arbeitsraum (28) des Laders (15) angeordnet ist, wobei
die Öffnung (29) mit einem Plattenventil (30) versehen
ist.
4. Kolbenverbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schieber (11) mit einer Schließvorrichtung (31)
für den Auspuffkanal (27) verbunden ist.
5. Kolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinder (19) des Laders (15) in einem Stück mit
dem Zylinder (3) des Verbrennungsmotors (1) ausgebildet
ist.
6. Kolbenverbrennungsmotor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausmündung des im Laderzylinder (19) angeordneten
Verbindungskanals (26) für das angesaugte Kraftstoff-
Luft-Gemisch, die gleichzeitig den Einlaßschlitz (23)
in den Arbeitsraum des Motorzylinders (3) bildet, im
Bereich zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt
des Motorkolbens 4 angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934343491 DE4343491A1 (de) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | Kolbenverbrennungsmotor, insbesondere Zweitaktmotor, mit geregeltem Ladungswechsel des Kraftstoff-Luft-Gemisches |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934343491 DE4343491A1 (de) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | Kolbenverbrennungsmotor, insbesondere Zweitaktmotor, mit geregeltem Ladungswechsel des Kraftstoff-Luft-Gemisches |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4343491A1 true DE4343491A1 (de) | 1995-06-22 |
Family
ID=6505543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934343491 Withdrawn DE4343491A1 (de) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | Kolbenverbrennungsmotor, insbesondere Zweitaktmotor, mit geregeltem Ladungswechsel des Kraftstoff-Luft-Gemisches |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4343491A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITCZ20100008A1 (it) * | 2010-07-05 | 2012-01-06 | Domenico Pettinato | Gruppo termico di motore a due tempi di 125 centimetri cubici con valvola a ghigliottina sulla luce di scarico |
RU2791583C1 (ru) * | 2022-02-08 | 2023-03-10 | Петр Петрович Пшеничников | Звездообразный двухтактный двигатель внутреннего сгорания |
-
1993
- 1993-12-20 DE DE19934343491 patent/DE4343491A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITCZ20100008A1 (it) * | 2010-07-05 | 2012-01-06 | Domenico Pettinato | Gruppo termico di motore a due tempi di 125 centimetri cubici con valvola a ghigliottina sulla luce di scarico |
RU2791583C1 (ru) * | 2022-02-08 | 2023-03-10 | Петр Петрович Пшеничников | Звездообразный двухтактный двигатель внутреннего сгорания |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |