DE60025041T2

DE60025041T2 - Zweitaktbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60025041T2
Application number: DE60025041T
Authority: DE
Inventors: Bo Carlsson; Hans STRÖM
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Husqvarna AB
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2020-01-15
Also published as: EP1248901A1; DE60025041D1; WO2001051785A1; ES2253210T3; ATE313707T1; US6668770B2; EP1248901B1; JP2003519749A; CA2395708A1; BR0016930A; AU3201100A; US20030005895A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung, bei welcher ein kolbengesteuerter Luftkanal zwischen einem Lufteinlass und dem Oberteil einer Anzahl von Überströmkanälen angeordnet ist. Die Frischluft wird an der Oberseite dieser Überströmkanäle zugeführt und soll als Puffer gegenüber dem darunter befindlichen Luft/Kraftstoff-Gemisch dienen. Dieser Puffer geht hauptsächlich während des Spülprozesses in den Abgasauslass verloren. Der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen werden dadurch vermindert. Der Motor ist in erster Linie für ein handgeführtes Arbeitsgerät bestimmt.
Allgemeiner Stand der Technik
Brennkraftmaschinen des oben erwähnten Typs sind seit langer Zeit bekannt. Sie vermindern den Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen, aber es ist schwierig, in einem solchen Motor das Luft/Kraftstoffverhältnis zu steuern.
Das Patent US 5.425.346 zeigt einen Motor in einer Ausführung, welche von der oben erwähnten Ausführung etwas abweicht. In diesem Fall sind im Kolben des Motors Kanäle angeordnet, welche bei speziellen Kolbenstellungen mit denjenigen Kanälen ausgerichtet sind, welche sich im Zylinder befinden. Wie in 1 dargestellt ist, können dadurch Frischluft oder Abgase dem Oberteil der Überströmkanäle zugeführt werden. Dies findet nur bei speziellen Kolbenstellungen statt, wo die Kanäle im Kolben und im Zylinder zueinander ausgerichtet sind. Dies findet sowohl dann statt, wenn sich der Kolben nach unten bewegt, als auch dann, wenn sich der Kolben nach oben bewegt, und zwar weit entfernt vom oberen Totpunkt. Um im letzteren Fall eine unerwünschte Strömung in der falschen Richtung zu vermeiden, sind Rückschlagventile am Einlass zum Oberteil der Überströmkanäle angeordnet. Dieser Typ von Rückschlagventilen, der gewöhnlich als Reedventile bezeichnet wird, weist jedoch eine Anzahl von Nachteilen auf. Häufig zeigen sie die Tendenz, in Resonanzschwingungen zu geraten, und sie können Schwierigkeiten aufweisen, den hohen Drehzahlen zu folgen, die viele Zweitaktmotoren erreichen können. Außerdem führt dies zu zusätzlichen Kosten und einer erhöhten Anzahl von Motorbestandteilen. Die Menge an zugeführter Frischluft wird mittels eines veränderlichen Einlasses variiert, d. h. eines Einlasses, welcher im Arbeitstakt nach früh oder nach spät verstellt werden kann. Dies stellt jedoch eine sehr komplizierte Lösung dar.
Die internationale Patentanmeldung WO98/57053 stellt einige unterschiedliche Ausführungsformen eines Motors vor, wo über L-förmige oder T-förmige Aussparungen im Kolben den Überströmkanälen Luft zugeführt wird. Folglich sind keine Rückschlagventile vorhanden. Bei allen Ausführungsformen weist die Kolbenaussparung dort, wo sie auf den jeweiligen Überströmkanal trifft, eine sehr beschränkte Höhe auf, welche im Wesentlichen gleich der Höhe des tatsächlichen Überströmschlitzes ist. Eine Folge dieser Ausführungsform besteht darin, dass der Kanal für die Luftzuführung durch den Kolben zum Überströmschlitz signifikant später geöffnet wird, als der Kanal für das Luft/Kraftstoff-Gemisch zum Kurbelgehäuse durch den Kolben geöffnet wird. Die Zeitspanne für die Luftzuführung ist folglich signifikant kürzer als die Zeitspanne für die Zuführung des Luft/Kraftstoff-Gemisches, wobei diese Zeitspanne als Kurbelwellenwinkel oder Kurbelwellenzeit angegeben werden kann. Dies könnte die Steuerung des gesamten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses komplizieren. Dies bedeutet auch, dass die Luftmenge, welche dem Überströmkanal zugeführt werden kann, signifikant beschränkt wird, da der Unterdruck, der für die Bewegung dieser zusätzlichen Luft sorgt, beträchtlich abgefallen ist, weil der Einlassschlitz bereits über eine gewisse Zeitspanne, während welcher die Luftzuführung geöffnet ist, offen ist. Dies hat zur Folge, dass sowohl die Zeitspanne als auch die befördernde Kraft für die Luftzuführung gering sind. Weiterhin wird der Strömungswiderstand in den L-förmigen und T-förmigen Kanälen, wie sie dargestellt sind, relativ hoch, was zu einem Teil darauf zurückzuführen ist, dass der Querschnitt des Kanals dicht am Überströmschlitz klein ist, und zum anderen Teil wegen der scharfen Biegung, welche durch die L-Form und die T-Form geschaffen wird. Insgesamt trägt dies zu einem Ansteigen des Strömungswiderstandes und zur Verminderung der Luftmenge bei, welche den Überströmkanälen zugeführt werden kann, was die Möglichkeiten vermindert, mittels dieser Anordnung den Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen zu senken.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben erwähnten Probleme weitestgehend zu vermindern und Vorteile in vielerlei Hinsicht zu erreichen.
Darstellung der Erfindung
Das oben erwähnte Ziel wird durch eine Zweitaktbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung erreicht, welche die Eigenschaften aufweist, die in den angefügten Patentansprüchen dargestellt sind.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine zeichnet sich im Wesentlichen dadurch aus, dass der Luftkanal von einem Lufteinlass ausgeht, welcher mit Drosselventilen ausgestattet ist, die durch mindestens einen Motorparameter wie z. B. die Drosselklappensteuerung des Vergasers gesteuert werden, wobei der erwähnte Lufteinlass über mindestens einen Verbindungskanal zu mindestens einem Verbindungsschlitz in der Zylinderwand des Motors geführt wird, welcher dergestalt angeordnet ist, dass er im Zusammenhang mit Kolbenstellungen am oberen Totpunkt mit im Kolben ausgebildeten Strömungswegen verbunden wird, welche sich zum Oberteil einer Anzahl von Überströmkanälen erstrecken, und die Strömungswege dergestalt angeordnet sind, dass die Aussparung im Kolben, welche auf den Schlitz des jeweiligen Überströmkanals trifft, dergestalt angelegt ist, dass der Luftzuführung eine als Kurbelwellenwinkel oder Kurbelwellenzeit gemessen Zeitspanne zur Verfügung steht, welche im Wesentlichen gleich lang ist wie der Einlass des Motors, und dass die Länge L_i des Einlasses 22–25, in welchen hinein Kraftstoff zugeführt wird, größer als das 0,6-fache der Gesamtlänge aus dem kolbengesteuerten Luftkanal L_ai und der Länge des Überströmkanals L_s ist, d. h. 0,6 × (L_ai + L_s), jedoch kleiner als das 1,4-fache der gleichen Länge, d. h. 1,4 × (L_ai + L_s).
Indem man die Länge der Kanäle, welche die Luft zum Kurbelgehäuse führen, an die Länge des Einlasskanals anpasst, kann die Steuerung des Motors vereinfacht werden. Durch die gegenseitige Anpassung dieser zwei Leitungssysteme wird sich die Strömung in jedem System gleichlaufend mit der Strömung im anderen System verändern. Auf diese Art und Weise könnte ein Vergaser im Einlasssystem dem Motor die richtige Menge an Kraftstoff unabhängig von Lastschwankungen usw. zuführen.
Weil mindestens ein Verbindungsschlitz in der Wand des Zylinders dergestalt angeordnet ist, dass er in Verbindung mit Kolbenstellungen am oberen Totpunkt mit den Strömungswegen verbunden wird, welche im Zylinder ausgebildet sind, kann die Zuführung von Frischluft zum Oberteil der Überströmkanäle völlig ohne Rückschlagventile durchgeführt werden. Dies kann deswegen stattfinden, weil bei Kolbenstellungen bei oder in der Nähe des oberen Totpunktes ein Unterdruck im Überströmkanal in Bezug auf die Umgebungsluft herrscht. Somit kann ein kolbengesteuerter Luftkanal ohne Rückschlagventile zum Einsatz kommen, was einen großen Vorteil darstellt. Weil der Luftzuführung eine sehr lange Zeitspanne zur Verfügung steht, kann eine beachtliche Menge an Luft bereitgestellt werden, so dass ein sehr großer Effekt bei der Reduzierung der Abgasemissionen erreicht wird. Die Steuerung erfolgt im Lufteinlass mit Hilfe eines Drosselventils, welches durch mindestens einen Motorparameter gesteuert wird. Eine derartige Steuerung ist von einer wesentlich weniger komplizierten Ausführung als ein variabler Einlass. Der Lufteinlass weist vorzugsweise zwei Verbindungsschlitze auf, welche bei einer Ausführungsform dergestalt angeordnet sind, dass der Kolben an seinem unteren Totpunkt sie überdeckt. Das Drosselventil kann in geeigneter Form durch die Motordrehzahl allein oder im Zusammenwirken mit einem weiteren Motorparameter gesteuert werden. Diese und weitere Eigenschaften und Vorteile werden in der ausführlichen Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen, welche durch die angefügten Zeichnungen ergänzt wird, klar und deutlich dargestellt.
Kurze Beschreibung des Zeichnungssatzes
Nachfolgend soll die Erfindung anhand ihrer verschiedenen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die angefügten Abbildungen ausführlicher beschrieben werden. Für Teile, welche symmetrisch am Motor angeordnet sind, wurde dem Teil auf der einen Seite eine Bezeichnung in Form einer Bezugszahl gegeben, während der Teil auf der gegenüber liegenden Seite die gleiche Bezeichnung, jedoch mit dem '-Symbol versehen, gegeben wurde. In den Zeichnungen sind die Teile mit einem '-Symbol oberhalb der Zeichnungsebene angeordnet und deshalb nicht sichtbar.
1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Motors. Der Zylinder ist im Schnitt dargestellt sowie der Kolben, welcher am oberen Totpunkt gezeigt ist.
2 stellt einen entsprechenden herkömmlichen Motor dar. Zur Erläuterung der Erfindung ist eine gedachte Trennwand im Einlasskanal des Motors angelegt worden, welche durch gestrichelte Linien dargestellt ist.
Beschreibung der Ausführungsformen
In 1 ist mit der Bezugszahl 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine bezeichnet. Sie ist vom Typ des Zweitakters und weist Überströmkanäle 3, 3' auf. Der Letztere ist nicht sichtbar, weil er oberhalb der Zeichnungsebene angeordnet ist. Der Motor weist einen Zylinder 15 und ein Kurbelgehäuse 16, einen Kolben 13 mit einer Pleuelstange 17 und ein Kurbelgetriebe 18 auf. Weiterhin weist der Motor eine Ansaugleitung 22 mit einem Einlassschlitz 23 und einen mit der Ansaugleitung verbundenen Zwischenabschnitt 24 auf, welcher seinerseits mit einem Vergaser 25 verbunden ist, der eine Drosselklappe 26 aufweist. Dieser Vergaser ist üblicherweise mit einem filterbestückten Ansauggeräuschdämpfer verbunden. Diese sind aus Gründen einer größeren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Das Gleiche trifft auf den Auslassschlitz, den Auslasskanal und den Schalldämpfer des Motors zu. Diese sind gänzlich von herkömmlicher Art und sind an der dem Einlass entgegengesetzten Seite des Zylinders angeordnet. Der Kolben weist eine ebene Oberseite ohne jegliche Abstufungen oder Ähnlichem auf, so dass er gleichmäßig mit den Zylinderschlitzen, wo immer sie auf dem Umfang angeordnet sind, zusammenwirkt. Im Vergleich mit einem herkömmlichen Motor ist daher die Höhe des Motorkörpers unverändert. Die Überströmkanäle 3 und 3' weisen Schlitze 31 und 31' in der Zylinderwand 12 des Motors auf. Der Motor weist einen Verbrennungsraum 32 mit einer Zündkerze auf, welche nicht dargestellt ist. Dies alles ist von herkömmlicher Art und soll aus diesem Grund nicht weiter erläutert werden.
Das Besondere besteht darin, dass ein mit einem Drosselventil 4 ausgestatteter Lufteinlass 2 dergestalt angeordnet ist, dass dem Zylinder Frischluft zugeführt werden kann. Der Lufteinlass 2 weist einen Verbindungskanal 6 auf, der zum Zylinder geführt wird, welcher mit einem äußeren Verbindungsschlitz 7 ausgestattet ist. Unter Verbindungsschlitz soll von jetzt an der Schlitz der Verbindung auf der Innenseite des Zylinders verstanden werden, während der Schlitz auf der Außenseite des Zylinders als der äußere Verbindungsschlitz bezeichnet wird. Der Lufteinlass 2 ist in geeigneter Form mit einem filterbestückten Ansauggeräuschdämpfer verbunden, so dass gereinigte Frischluft angesaugt wird. Falls keine so hohen Anforderungen gestellt werden, ist dies natürlich nicht erforderlich. Der Ansauggeräuschdämpfer ist aus Gründen einer größeren Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Ein Verbindungskanal 6 ist folglich mit einem äußeren Verbindungsschlitz 7 verbunden. Dies stellt einen Vorteil dar.
An oder hinter diesem Schlitz teilt sich der Kanal in zwei Abzweigkanäle 11, 11', von denen jeder zu einem Verbindungsschlitz 8, 8' führt. Diese sind symmetrisch angeordnet, und die Teile mit einem '-Symbol liegen, wie bereits erwähnt worden ist, oberhalb der Zeichnungsebene. Der äußere Verbindungsschlitz 7 befindet sich folglich unterhalb der Ansaugleitung 22, was eine Anzahl von Vorteilen wie beispielsweise eine niedrigere Lufttemperatur und eine bessere Ausnutzung des Raumes für ein handgeführtes Arbeitsgerät bedeutet, welches gewöhnlich einen Kraftstofftank aufweist.
Der Verbindungsschlitz 7 könnte jedoch auch oberhalb der Ansaugleitung 22 angeordnet werden, welche dann stärker horizontal ausgerichtet ist. Wo auch immer sie angeordnet sind, es könnten zwei Verbindungsschlitze 7, 7' verwendet werden. Sie könnten dann aber auch an jeder Seite der Ansaugleitung 22 angeordnet sein.
Im Kolben sind Strömungswege 10, 10' dergestalt angeordnet, dass sie im Zusammenhang mit Kolbenstellungen am oberen Totpunkt den jeweiligen Verbindungsschlitz 8, 8' mit dem Oberteil der Überströmkanäle 3, 3' verbinden. Die Strömungswege 10, 10' sind in Form von örtlichen Aussparungen im Kolben ausgeführt. Der Zylinder wird auf eine einfache Art mit diesen örtlichen Aussparungen hergestellt, gewöhnlich wird er gegossen.
Üblicherweise sind die Verbindungsschlitze 8, 8' dergestalt in axialer Richtung des Zylinders angeordnet, dass der Kolben sie überdeckt, wenn er sich an seinem unteren Totpunkt befindet. Daher können Abgase nicht in den Verbindungsschlitz eindringen und weiter in Richtung eines eventuell vorhandenen Luftfilters vordringen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Verbindungsschlitze 8, 8' so weit oben angeordnet sind, dass sie zu einem gewissen Teil offen sind, wenn sich der Kolben an seinem unteren Totpunkt befindet. Dies ist dergestalt angepasst, dass eine gewünschte Menge von Abgasen in den Verbindungskanal 6 geleitet wird. Ein weit oben angeordneter Verbindungsschlitz könnte auch den Strömungswiderstand der Luft am Übergang vom Verbindungsschlitz zum Spülschlitz 31 verringern.
Die Zeitspanne der Luftzuführung von den Verbindungsschlitzen 8, 8' zum Spülschlitz 31, 31' ist sehr wichtig und wird in einem starken Maße durch die Strömungswege im Kolben bestimmt, d. h. durch die im Kolben befindliche Aussparung 10, 10'.
Vorzugsweise ist der obere Rand der Aussparung so weit oben angeordnet, dass er, wenn sich der Kolben vom unteren Totpunkt nach oben bewegt, am unteren Rand des jeweiligen Schlitzes 31, 31' zum selben Zeitpunkt anlangt, wie der untere Rand des Kolbens am unteren Rand des Einlassschlitzes anlangt. Dadurch wird die Luftverbindung wischen den Verbindungsschlitzen 8, 8' und den Spülschlitzen 31, 31' zur gleichen Zeit geöffnet, wie der Einlass geöffnet wird. Wenn sich der Kolben wieder nach unten bewegt, nachdem er sich am oberen Totpunkt befunden hat, dann werden auch die Luftverbindung und der Einlass zur gleichen Zeit geschlossen, so dass man folglich eine im Wesentlichen gleich lange Zeitspanne erhält. Es ist wünschenswert, dass die Zeitspanne des Einlasses und die Zeitspanne der Luftzuführung im Wesentlichen von gleicher Länge sind. Vorzugsweise sollte die Zeitspanne der Luftzuführung 90%–110% der Zeitspanne des Einlasses betragen. Dies ist deswegen so, weil diese beiden Zeitspannen durch die maximale Zeitspanne begrenzt sind, während welcher der Druck im Kurbelgehäuse niedrig genug ist, um ein maximales Einströmen zu ermöglichen. Beide Zeitspannen werden vorzugsweise maximiert und gleich lang gestaltet. Die Lage des oberen Randes der Aussparung 10, 10' wird somit bestimmen, wie frühzeitig die Aussparung mit dem jeweiligen Spülschlitz 31, 31' in Kontakt kommen wird. Folglich weist vorzugsweise die jeweilige Aussparung 10, 10' im Kolben, welche auf den zugehörigen Schlitz 31, 31' trifft, eine axiale Höhe örtlich an diesem Schlitz auf, die größer ist als das 1,5-fache der Höhe des jeweiligen Spülschlitzes, vorzugsweise aber größer als das 2-fache der Höhe des Spülschlitzes sein soll. Dies setzt voraus, dass der Schlitz eine normale Höhe aufweist, so dass die Oberseite des Kolbens, wenn er sich an seinem unteren Totpunkt befindet, sich auf gleicher Höhe mit der Unterseite des Spülschlitzes befindet oder nur ein paar Millimeter übersteht.
Die Aussparung ist vorzugsweise in einer derartigen Art und Weise nach unten hin geformt, dass die Verbindung zwischen der Aussparung 10, 10' und dem Verbindungsschlitz 8, 8' maximiert wird, da sie den Strömungswiderstand herabsetzt. Dies bedeutet, dass, wenn sich der Kolben an seinem oberen Totpunkt befindet, die Aussparung 10, 10' vorzugsweise so weit nach unten reicht, dass sie den Spülschlitz 8, 8' überhaupt nicht überdeckt, wie dies in 1 dargestellt ist. Als Ganzes gesehen bedeutet dies, dass die Aussparung 10, 10' im Kolben, welche auf jeden jeweiligen Verbindungsschlitz 8, 8' trifft, eine axiale Höhe örtlich an diesem Schlitz aufweist, welche größer ist als das 1,5-fache der Höhe des jeweiligen Verbindungsschlitzes, jedoch vorzugsweise größer als das 2-fache der Höhe des Verbindungsschlitzes sein soll.
Die gegenseitige Lage des Verbindungsschlitzes 8, 8' und des Spülschlitzes 31, 31' kann beträchtlich variiert werden, vorausgesetzt dass die Schlitze seitwärts verschoben sind, d. h. in der tangentialen Richtung des Zylinders, wie dies in 1 dargestellt ist. 1 veranschaulicht einen Fall, wo der Verbindungsschlitz und der Spülschlitz 31, 31' eine axiale Überlappung aufweisen, d. h. dass der obere Rand des jeweiligen Verbindungsschlitzes in der axialen Richtung des Zylinders so weit oben wie oder weiter oben als der untere Rand des zugehörigen Spülschlitzes angeordnet ist. Ein Vorteil davon besteht darin, dass in einer Anordnung dieser Art die zwei Schlitze zueinander stärker ausgerichtet sind, was den Strömungswiderstand herabsetzt, wenn Luft vom Verbindungsschlitz zum Spülschlitz befördert wird. Folglich kann mehr Luft befördert werden, was die positiven Auswirkungen dieser Anordnung, d. h. verringerten Kraftstoffverbrauch und geringere Abgasemissionen, steigert. Bei vielen Zweitaktmotoren befindet sich die Oberseite des Kolbens auf gleicher Höhe mit dem unteren Rand des Abgasauslasses und dem unteren Rand des Spülschlitzes, wenn sich der Kolben an seinem unteren Totpunkt befindet. Es ist jedoch auch recht üblich, dass sich der Kolben einen oder ein paar Millimeter oberhalb des unteren Randes des Spülschlitzes erstreckt. Falls der untere Rand des Spülschlitzes weiter abgesenkt wird, wird zwischen dem Verbindungsschlitz und dem Spülschlitz eine noch größere axiale Überlappung geschaffen. Wenn dem Spülkanal Luft zugeführt wird, wird jetzt der Strömungswiderstand herabgesetzt, was sowohl darauf zurückzuführen ist, dass die Schlitze zueinander in stärkerem Maße ein gleiches Niveau aufweisen, als auch darauf, dass die Oberfläche des Spülschlitzes größer ist.
Die Erfindung enthält zwei wichtige Prinzipien für die Anpassung oder das Abstimmen dieser beiden Kanalsysteme. Ein Prinzip besteht darin, dass die Zuführung von Luft zum Überströmkanal im Wesentlichen zur gleichen Zeit geöffnet wird, wie der Einlass des Luft/Kraftstoff-Gemisches zum Kurbelgehäuse geöffnet wird. Dies ist bereits weiter vorn ausführlicher beschrieben worden. Das andere Prinzip besteht darin, dass in beiden Systemen die Längen aufeinander abgestimmt sind. Dieses Prinzip kann am besten durch die genaue Betrachtung der 2 erläutert werden, welche einen entsprechenden herkömmlichen Motor ohne irgend ein Luftzuführungssystem für den Überströmkanal darstellt. Bei diesem herkömmlichen Motor fehlt die Trennwand 36, wie das durch gestrichelte Linien im Einlasskanal dargestellt ist. Dementsprechend weist der herkömmliche Motor nur eine Ansaugleitung auf, durch welche der gesamte Ansaugstrom durch den Vergaser tritt und den Kraftstofffluss 37 beeinflusst, wodurch ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis erreicht wird, da der Vergaser den Motor mit Kraftstoff im Verhältnis zur Menge der Ansaugluft versorgt. Wenn ein separates System gemäß der 1 eingerichtet wird, um den Motor mit Luft zu versorgen, wird folglich nur Luft den Verbindungskanal 6 durchströmen, während das Luft/Kraftstoff-Gemisch durch den Einlass 22–25 strömen wird. Auf diese Weise wird nur ein geringerer Teil der Menge an Ansaugluft des Motors den Vergaser durchströmen, und der Strom an Frischluft im Verbindungskanal 6 wird nicht den Kraftstofffluss 37 im Einlass beeinflussen. Dank einer besonderen Abstimmung der beiden Kanalsysteme im Motor ist es jedoch noch möglich, an ihnen die gleiche dynamische Abstimmung vorzunehmen. Dies ist am einfachsten verständlich, wenn man sich eine Anordnung einer in Längsrichtung verlaufenden Trennwand 36 im herkömmlichen Motor gemäß der 2 vorstellt. Diese Trennwand 36 teilt die Ansaugleitung in zwei Teile, ohne dabei ihre charakteristischen Merkmale zu verändern. Die gesamte Menge an Kraftstoff 37 wird einem Teil der Leitung zugeführt.
Die Strömung in diesen beiden Teilen der Leitung, welche durch die Trennwand 36 geteilt ist, wird sich im Verhältnis zueinander verändern. In dem Falle, wo die eine Strömung verdoppelt wird, ist auch die andere Strömung doppelt so groß usw. Das grundlegende Prinzip besteht darin, dass die kennzeichnenden Merkmale der Ansaugleitung wegen der Tatsache, dass der Bereich durch eine in Längsrichtung verlaufende Trennwand abgetrennt ist, nicht verändert werden. Wenn nunmehr dieses Prinzip auf die 1 übertragen wird, dann finden wir ein Ansaugsystem vor, d. h. den Einlass 22–25, dem der gesamte Kraftstoff 37 zugeführt wird. Dieser weist eine Länge L_i auf, welche in der Abbildung markiert ist. Diese Länge kann vergrößert oder verkleinert werden, was mit der Unterbrechung dicht am äußeren Ende der Ansaugleitung markiert ist. Das andere Einlasssystem für die Frischluft erstreckt sich vom Lufteinlass 2 über den gesamten Weg weiter bis hinauf zur Mündungsöffnung 38 des Überströmkanals 3 im Kurbelgehäuse. Dieses umfasst zwei Teile. Der erste Teil, welcher mit L_ai bezeichnet ist, erstreckt sich vom Einlass 2 nach oben bis zur Einmündung des Spülschlitzes 31. Er erstreckt sich auf diese Weise durch den Verbindungskanal 6 und den verbindenden Abzweigkanal 11 und durch den Verbindungsschlitz 8 und danach durch die Kolbenaussparung 10 nach oben bis zum Spülschlitz. 31. Offensichtlich trifft dies unter der Bedingung zu, dass sich der Kolben an einer Stelle dicht am oberen Totpunkt befindet, für welche die Kolbenaussparung 10 die beiden Schlitze 8 und 31 verbindet. Die Länge des Überströmkanals L_s vom Spülschlitz 31 zur Mündungsöffnung 38 stellt den letzten Teil des Luftansaugsystems dar. Die Gesamtlänge für dieses System beträgt folglich L_ai + L_s. Der Verbindungskanal 6 ist geteilt dargestellt, um zu verdeutlichen, dass seine Länge verändert werden kann. Denn, um die Länge L_ai + L_s zu verkürzen, könnte es zweckmäßig sein, den Lufteinlass 2 dicht am äußeren Verbindungsschlitz 7 anzuordnen. In dem Fall, wo die Länge L_i im Wesentlichen genau so lang wie die Länge L_ai + L_s gemacht wird, kann ein unverändertes Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei unterschiedlichen Drehzahl- und Lastbereichen erreicht werden, selbst wenn der gesamte Kraftstoff dem normalen Einlass zugeführt wird. Vom Prinzip her kann man sagen, dass man den unteren Teil des Einlasskanals gemäß der 2 her nimmt und ihn statt dessen als Luftkanal vom Einlass 2 zum Auslass 38 im Kurbelgehäuse einsetzt. Natürlich wird jedoch die Bauform des Motors auch durch eine Anzahl von praktischen Wünschen unterschiedlicher Natur beeinflusst, was es schwierig gestaltet, genau die gleiche Beziehung zwischen den Längen zu erreichen. Es ist wünschenswert, dass die Länge des Einlasses L_i, dem der Kraftstoff zugeführt wird, größer als das 0,6-fache der Gesamtlänge aus dem kolbengesteuerten Luftkanal L_ai und der Länge des Überströmkanals L_s ist, d. h. das 0,6-fache von (L_ai + L_s), aber kleiner als das 1,4-fache der gleichen Länge, d. h. das 1,4-fache von (L_ai + L_s). Vorzugsweise ist die Länge L_i größer als das 0,8-fache der Gesamtlänge aus dem kolbengesteuerten Luftkanal L_ai und der Länge des Überströmkanals L_s, d. h. das 0,8-fache von (L_ai + L_s), aber geringer als das 1,2-fache der gleichen Länge, d. h. das 1,2-fache von (L_ai + L_s).
Es ist wichtig, dass die Aussparung 10 im Kolben sowie die Schlitze 8 und 31 dergestalt angeordnet sind, dass der Strömungswiderstand am Übergang der Luft zwischen den Schlitzen so gering wird, dass die Abstimmung nicht gestört wird. Diese Abstimmung erfolgt in erster Linie dann, wenn beide Ventile 26 und 4 vollständig geöffnet sind. Wenn die Ventile zum Teil geschlossen sind, liegen in einem immer stärker werdenden Maße abweichende Bedingungen vor.
Die Beziehung zwischen der Strömung in den beiden Systemen bei Vollgasstellung, d. h. bei uneingeschränktem Lauf, hängt von der Querschnittsfläche für jeden zutreffenden Strömungsweg ab. Vorzugsweise wird diese so gleichmäßig wie möglich gestaltet, aber in dem Fall, wo dies nicht möglich ist, kann die Querschnittsfläche als ein Durchschnittswert betrachtet werden. Folglich entspricht dies in Analogie zu 2 dem Fall, wo die Trennwand 36 angeordnet ist. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, ist es vorzuziehen, dass mit dem Einlass 2 eine große Luftmenge durch das Luftversorgungssystem zugeführt wird. Vorzugsweise beträgt die Querschnittsfläche für den Luftströmungsweg mit einer Länge von L_ai + L_s 100–200% der Querschnittsfläche für den Einlass mit einer Länge L_i, so dass die Menge an Ansaugluft bei Vollgasstellung 50–67% der Gesamtmenge an Ansauggasen darstellt. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche für den Strömungsweg mit einer Länge L_ai + L_s dergestalt ausgelegt, dass sie 120–180% der Querschnittsfläche für den Einlass mit der Länge L_i beträgt, so dass die Menge an Ansaugluft bei Vollgasstellung 55–64% der Gesamtmenge an Ansauggasen darstellt. Die Erfindung weist eine ganze Anzahl von Vorteilen auf. Es kann ein normaler Standardvergaser verwendet werden, der in den Einlasskanal eingebaut wird. Und jetzt, wo die Querschnittsfläche der Ansaugleitung halbiert oder noch stärker vermindert worden ist, kann ein kleinerer Standardvergaser verwendet werden, was den Preis, den Platzbedarf und seine Kosten verringert. Die Länge der beiden Einlasssysteme kann beim Herstellungsprozess festgelegt werden und wird nicht durch die Umgebung oder durch Alterung beeinflusst, und folglich wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch diese Tatsachen nicht beeinflusst. Durch diese einfache Anordnung ist ein gesteuertes Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Bereich von Drehzahl und Last erreicht worden. Im Vergleich mit einem herkömmlichen Motor ist lediglich ein einfacher Typ eines Drosselventils 4 hinzugefügt worden, damit die Luftmenge im Luftzuführungssystem reguliert wird. Dieses Ventil sollte im Leerlauf vollständig oder fast vollständig geschlossen sein, und danach, wenn sich die Drosselklappe öffnet, wird es allmählich mehr und mehr geöffnet. Es könnte zum Beispiel durch ein Verbindungsstück betätigt werden, welches die gewünschte Bewegung von der Drosselklappe überträgt.

Claims

Zweitaktbrennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung (1), bei welcher mindestens ein kolbengesteuerter Luftkanal mit der Länge L_ai zwischen einem Lufteinlass (2) und dem jeweiligen Spülschlitz (31, 31') einer Anzahl von Überströmkanälen (3, 3') mit der Länge L_s vom Spülschlitz zum Kurbelgehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal von einem Lufteinlass (2) ausgeht, welcher mit einem Drosselventil (4) ausgestattet ist, welches durch mindestens einen Motorparameter wie zum Beispiel die Drosselklappensteuerung des Vergasers gesteuert wird, wobei der Lufteinlass sich über mindestens einen Verbindungskanal (6, 6') zu mindestens einem Verbindungsschlitz (8, 8') in die Zylinderwand (12) des Motors erstreckt, welcher dergestalt angeordnet ist, dass er im Zusammenhang mit Kolbenstellungen am oberen Totpunkt mit im Kolben (13) angelegten Strömungswegen (10, 10') verbunden wird, welche sich zum oberen Teil einer Anzahl von Überströmkanälen (3, 3') erstrecken, und wobei jeder Strömungsweg im Kolben dergestalt angeordnet ist, dass die Aussparung (10, 10') im Kolben, welche auf den jeweiligen Spülschlitz (31, 31') trifft, dergestalt angelegt ist, dass der Luftzuführung eine als Kurbelwellenwinkel oder Kurbelwellenzeit gemessene Zeitspanne zur Verfügung steht, welche im Wesentlichen gleich lang ist wie der Einlass des Motors (22–25), und dass die Länge des Einlasses L_i, in welchen hinein der Kraftstoff zugeführt wird, größer ist als das 0,6-fache der Gesamtlänge aus dem kolbengesteuerten Luftkanal L_ai und der Länge des Überströmkanals L_s, d. h. 0,6 × (L_ai + L_s), aber kleiner als das 1,4-fache derselben Länge ist, d. h. 1,4 × (L_ai + L_s).
Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Einlasses, in welchen der Kraftstoff zugeführt wird, L_i, größer ist als das 0,8-fache der Gesamtlänge aus dem kolbengesteuerten Luftkanal L_ai und der Länge des Überströmkanals L_s, d. h. 0,8 × (L_ai + L_s), aber kleiner als das 1,2-fache derselben Länge, d. h. 1,2 × (L_ai + L_s).
Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung (1) gemäß irgend einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne für die Luftzuführung größer als 90% der Ansaugzeitspanne, aber kleiner als 110% der Ansaugzeitspanne ist.
Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung (1) gemäß irgend einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (10, 10') im Kolben, welche auf den jeweiligen Schlitz (31, 31') der Überströmkanäle trifft, eine axiale Höhe örtlich an diesem Schlitz aufweist, die größer ist als das 1,5-fache der Höhe des jeweiligen Spülkanals (31, 31'), vorzugsweise größer als das 2-fache der Höhe des Spülkanals ist.
Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung (1) gemäß irgend einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (2) mindestens zwei Verbindungsschlitze (8, 8') in der Zylinderwand (12) des Motors aufweist.
Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung (1) gemäß irgend einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Verbindungskanal/kanäle (8, 8') in der Zylinderwand (12) des Motors dergestalt angeordnet ist/sind, dass der Kolben (13) sie überdeckt, wenn er sich an seinem unteren Totpunkt befindet.
Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung (1) gemäß irgend einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Verbindungskanal/kanäle (8, 8') in der Zylinderwand (12) des Motors dergestalt angeordnet ist/sind, dass der Kolben (13) sie nicht überdeckt, wenn er sich an seinem unteren Totpunkt befindet, aber Abgase vom Zylinder in den Lufteinlass eindringen können.
Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung (1) gemäß irgend einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswege (10, 10') im Kolben zumindest teilweise in der Form von mindestens einer Aussparung (10, 10') auf dem Umfang des Kolbens angeordnet sind.
Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung (1) gemäß irgend einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche für den Strömungsweg der Luft mit der Länge L_ai + L_s 100–200% der Querschnittsfläche für den Einlass mit der Länge L_i beträgt, so dass die Menge an Ansaugluft bei Vollgasstellung 50–67% der Gesamtmenge an Einlassgasen darstellt.
Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung (1) gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche für den Strömungsweg der Luft mit der Länge L_ai + L_s 120–180% der Querschnittsfläche für den Einlass mit der Länge L_i beträgt, so dass die Menge an Ansaugluft bei Vollgasstellung 55–64% der Gesamtmenge an Einlassgasen darstellt.