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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Zweitaktbrennkraftmaschine (Zweitakt-Motor) mit einem Schmiersystem,
angewandt, um Schmieröle direkt zu einer zu schmierenden Stelle
zuzuführen, während Luft in die Kurbelkammer durch einen
Einlaßkanal, der ein REED-Ventil enthält, zugeführt wird,
wobei dieser Einlaßkanal mit einer Ölsprühdüse versehen ist,
dessen Nasenabschnitt sich in den Einlaßkanal stromauf des
REED-Ventils öffnet. Um eine Zweitaktbrennkraftmaschine,
deren Kurbelkammer über den Einlaßkanal des Motors, der ein
REED-Ventil mit einer Kraftstoff-Luft-Mischung aufweist, das
durch einen Vergaser nach dem sogenannten separaten Öl-
Schmiersystem erzeugt wird, enthält, zu schmieren, wird seit
kurzer Zeit umfangreich eingesetzt, wobei das Schmieröl in
den Einlaßkanal stromaufwärts des REED-Ventils zugeführt
wird. Das Öl, das auf diese Weise in den Einlaßkanal
eingeführt wird, wird mit dem Kraftstoff-Luft-Gemisch gemischt
und schmiert das dicke Ende der Verbindungsstange und andere
Gleitflächen. Es wird allerdings danach zusammen mit dem
Kraftstoff verbrannt und zusammen mit dem Abgas in die
Atmosphäre ausgestoßen, wodurch blauer Rauch erzeugt wird.
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Die vorstehend erwähnten Nachteile werden insbesondere unter
Kaltstartbedingungen und im Bereich der geringen Belastung
der Maschine hervorgerufen.
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Um den blauen Rauch zu verringern, ist es nach dem Stand der
Technik bekannt, Öl direkt zu den Stellen, die geschmiert
werden müssen, zuzuführen und ein entsprechendes Ölsystem
ist hierzu entwickelt worden.
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Demzufolge ist es nach dem Stand der Technik bekannt,
Kraftstoff und Luft den Zylindern direkt zuzuführen, indem ein
luftunterstütztes Kraftstoffeinspritzsystem verwendet wird.
Demzufolge ist als Zweitaktbrennkraftmaschine ein mit Benzin
oder ein mit Dieselkraftstoff betriebener Motor bekannt, in
dem nur Luft den Zylindern zugeführt wird, und der
Kraftstoff wird in die Luft bei hoher Temperatur und hohem Druck
nahe dem Ende des Kompressionstaktes eingespritzt, um dann
gezündet und verbrannt zu werden. Allerdings handelt es sich
nur um Luft, die durch das REED-Ventil innerhalb des
Einlaßkanals hindurchgeführt wird, da in einer solchen Maschine
das vorstehend erwähnte Ölsystem zur Zuführung von Schmieröl
nur direkt zu den zwei Stellen, die geschmiert werden
müssen, eingesetzt wird und da Öl direkt zu den erforderlichen
Bereichen, wie beispielsweise die Verbindungsstangenlager
oder die Kurbelwellenlager, zugeführt wird. Im Zusammenhang
hiermit wird das Ventilschlaggeräusch des REED-Ventils
vergrößert und/oder das Dichtverhalten des REED-Ventils wird
verschlechtert, da dort keine dämpfenden Niederschläge
vorhanden sind, um Stöße und Schließkräfte des REED-Ventils
zu absorbieren, wenn die REED's (Zungen) geschlossen werden.
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Demzufolge verschwindet unter der Annahme, daß eine
Zweitaktbrennkraftmaschine, wie sie vorstehend angegeben ist,
falls das vorstehend erwähnte Ölsystem zur Zufuhr von
Schmieröl nur direkt zu den Punkten, die geschmiert werden
sollen, eingesetzt wird, die Klopfwirkung des Schmieröls
und/oder des Kraftstoffs zwischen den Ventil-Zungen (REED-
Ventilen) und den dem REED-Ventil zugeordneten Ventil-
Sitzen, wodurch erhöhte Geräusche an den Sitzen der REED's
erzeugt werden. Weiterhin verschlechtert das
Nichtvorhandensein von Öl an den Ventilsitzen die Dichteigenschaft des
REED-Ventils, für die es allerdings wichtig ist, sie
aufrechtzuerhalten, da das REED-Ventil ansonsten die
Motoreigenschaften verschlechtert, da die frische Luft in der
Kurbelkammer im Fall der unzureichenden Dichteigenschaften
des REED-Ventils nicht vollständig daran gehindert werden
kann, daß sie in den Einlaßkanal zurückkehrt oder
zurückströmt.
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Eine Zweitaktbrennkraftmaschine, wie sie im ersten Absatz
dieser Beschreibung angegeben ist, ist aus der
DE-A-37 35 595 bekannt. Das Schmiersystem dieses Motors
weist ein REED-Ventil auf, das in dem Einlaßkanal, der zu
der Kurbelkammer des Motors führt, angeordnet ist, und der
eine Ölsprühdüse aufweist, die sich in den Einlaßkanal
stromaufwärts des REED-Ventils hin öffnet. In diesem System
wird Schmieröl kontinuierlich von einer Ölpumpe zugeführt
und das Schmieröl, das an dem Boden des Kurbelgehäuses
gesammelt wird, kann Öl enthalten, so daß Spritzprobleme
ebenfalls auftreten können.
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Demzufolge ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Zweitaktbrennkraftmaschine (Zweitakt-Motor)
anzugeben, deren REED-Ventilgeräusche wesentlich verringert
werden können und deren REED-Ventil-Dichtungseigenschaften
der REED-Ventile verbessert werden können, gerade dann, wenn
der Motor ein Öl- oder Schmiersystem zur Zuführung von Öl
nur direkt zu Stellen, die geschmiert werden müssen,
aufweist. Insbesondere ist angestrebt, einen solchen Motor mit
einer Recycling-Struktur für Schmieröl anzugeben, ohne das
Ansaugverhalten des Motors zu verschlechtern.
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, weist die
Zweitaktbrennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung einen
Einlaßkanal, der ein REED-Ventli besitzt, auf, der mit einer
Ölsprühdüse versehen ist, deren Nasenbereich sich in den
Einlaßkanal stromauf des REED-Ventils öffnet, wobei der
Bodenbereich der Kurbelkammer und die Ölsprühdüse
stromaufwärts des REED-Ventils miteinander über einen
Verbindungsdurchgang, der mit einem Absperrventil versehen ist, um zu
verhindern, daß Ansaugluft von dem Einlaßkanal in die
Kurbelkammer
fließt, verbunden ist.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung öffnet sich die Ölsprühdüse des
Luft-Einlaßkanals, die durch das Lufteinlaßrohr, das den
Luftdurchgang festlegt, getragen wird, nahe einer Mittelachse oder
eines mittleren Bereichs des Querschnitts des
Luft-Einlaßkanals, um Öl mittig im Hinblick auf das abströmseitige
REED-Ventil zuzuführen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der neuen
Zweitaktbrennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß der Erfindung können die Geräusche an den Sitzen des
REED-Ventils, da das REED-Ventil mit Schmieröl stromaufwärts
versorgt wird, durch die Prallwirkung des Öls herabgesetzt
werden und die Dichteigenschaft des REED-Ventils kann
vergrößert werden, da die Dichtkraft der Ventil-Zungen durch
das Öl vergrößert wird, das zuverlässig verhindert, daß Luft
in der Kurbelkammer zurück in den Einlaßkanal strömt und die
demzufolge den Motorbetrieb dahingehend sicherstellt, daß er
durch einen solchen Rückfluß beeinträchtigt werden können.
Insbesondere kommt dann, wenn sich eine Ölsprühdüse nahe dem
mittleren Bereich des Einlaßkanals öffnet, der vorstehende
Effekt mehr zum Tragen, da das Öl, das von der Ölsprühdüse
versprüht wird, gleichmäßig zu dem gesamten REED-Ventil
zugeführt wird.
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Weiterhin wird, obwohl die betreffende
Zweitaktbrennkraftmaschine ein Ölsystem zur Zuführung von Schmieröl nur direkt
zu Stellen, die geschmiert werden müssen, wie beispielsweise
ein Kurbelwellenlager, das dicke Ende der Pleuelstange usw.
aufweist, die momentane Ölzuführung durch dieses System auf
ihr Minimum eingeschränkt, das erforderlich ist, um den
blauen Rauch in den Motorabgasen zu reduzieren, und dieser
ist weit weniger als derjenige bei dem gesonderten Ölsystem.
Entsprechend verursacht dieses Öl, gerade dann, wenn eine
kleine Menge von Öl über die Ölpumpe direkt zu dem
Einlaßkanal stromaufwärts des REED-Ventils nur zu dem REED-Ventil
zugeführt wird, keine Probleme hinsichtlich des blauen
Rauchs, und das Recycling des Schmieröls, das am Boden der
Kurbelkammer gesammelt wird, nachdem es die zu schmierenden
Stellen in den Einlaßkanal stromaufwärts des REED-Ventils
über ein Absperrventil unter Verwendung des Drucks innerhalb
der Kurbelkammer passiert hat, stellt sich als äußerst
vorteilhaft hinsichtlich des Problems des blauen Abgases
heraus, da kein frisches Öl zugeführt werden muß. Demzufolge
ist bei der neuartigen Zweitaktbrennkraftmaschine, bei der
der Kraftstoff direkt in die Brennkammer des Zylinders
eingespritzt wird, wobei das Schmieröl direkt zu den
notwendigen Stellen zugeführt wird, eine Ölabgabedüse in dem
Einlaßkanal stromauf des REED-Ventils vorgesehen, und eine
Rohrleitung ist vorgesehen, die den Bodenbereich der
Kurbelkammer und den Einlaßkanal stromaufwärts des REED-Ventils
miteinander verbindet, um Ablagerungen an Schmieröl vom
Boden der Kurbelkammer zu dem Lufteinlaßkanal stromauf des
REED-Ventils zuzuführen. Vorzugsweise tritt das Öl aus einem
Nasenbereich oder -öffnung aus, die sich etwa in der Mitte
des Einlaßkanals in Bezug auf seinen Querschnitt öffnet.
Demzufolge wird die Geräuschabgabe von den sich schließenden
Zungen des REED-Ventils wesentlich verringert, da das REED-
Ventil eine verbesserte Dichtungseigenschaft infolge eines
Ölfilms mit sich bringt, der zwischen den Zungen und den
zugeordneten Ventilsitzen gebildet wird. Das Absperrventil
verhindert, daß ein Luftstrom von dem Einlaßkanal zu der
Kurbelkammer strömt, wodurch ermöglicht wird, daß Schmieröl
von dem Boden der Kurbelkammer zu einer Stelle innerhalb des
Einlaßrohrs des Einlaßkanals stromauf des REED-Ventils
zugeführt wird, wobei jedoch die Ansaugluft gehindert wird,
an dem REED-Ventil vorbeizuströmen und es somit direkt in
die Kurbelkammer fließt.
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Demzufolge wird das Klappergeräusch des REED-Ventils
verringert und die Dichteigenschaft des REED-Ventils wird
infolge des Öls, das stromauf des REED-Ventils in den
Einlaßkanal zugeführt wird, wo es zerstäubt und an den
Sitzflächen der Ventilsitze des REED-Ventils abgelagert wird,
verbessert, um Stöße zu absorbieren , wenn das REED-Ventil
geschlossen wird. Um gleichmäßig Öltröpfchen zu dem REED-
Ventil zuzuführen, ist es als bevorzugt anzusehen, daß sich
die Düsenöffnung der Ölsprühdüse, die durch das Einlaßrohr
gehalten wird, etwa im Bereich der Mittelachse des
Einlaßkanals öffnet. Weiterhin ist es als bevorzugt anzusehen, daß
der Abstand A zwischen einem Basisbereich des REED-Ventils
und dem Auslaß der Ölsprühdüse im Bereich von 5 - 10
Millimetern liegt um einerseits sicherzustellen, daß eine
optimale Zerstäubung des Öls erfolgt, und um andererseits zu
verhindern, daß sich Öltröpfchen an der Innenwand der
Einlaßröhre ablagern. Demzufolge wird Öl während des
Ansaugtaktes des Motors abgegeben. Als vorteilhaft erweist sich
bei einer direkten Schmierung des Motors, wo Schmieröl nur
direkt zu Stellen zugeführt wird, die geschmiert werden
sollen, daß die Menge des Öls, das verteilt ist, minimal
ist, um das Auftreten des Phänomens von blauem Rauch
zuverlässig zu verhindern, auch dann, wenn etwas Öl in den
Luftansaugkanal über den Einlaßkanal stromauf des REED-Ventils
zugeführt wird, wobei beabsichtigt ist, einige Tropfen zum
Anhaften an dem REED-Ventil vorzusehen, um die Eigenschaften
dieses zu verbessern.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
beschrieben und erläutert:
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Figur 1 zeigt einen vertikalen Querschnitt eines Zweitakt-
Dieselmotors gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, und
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Figuren 2 und 3 zeigen Querschnittsdarstellungen des REED-
Ventils, wobei die Ölanhaftung daran gemäß der
vorliegenden Erfindung dargestellt ist, wobei das
Ventil jeweils in seiner geöffneten und
geschlossenen Stellung gezeigt ist.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 zeigt einen vertikalen Querschnitt eines Zweiztakt-
Dieselmotors gemäß der Erfindung und die Figuren 2 und 3
zeigen Querschnitte des REED-Ventils, die eine Öladhäsion an
dem REED-Ventil jeweils für den Fall darstellen, in dem das
Ventil geöffnet und geschlossen ist.
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In der Zweitaktdieselkraftmaschine 1, die sie in Figur 1
gezeigt ist, bezeichnet das Bezugszeichen 2 ein
Zylindergehäuse, das unterhalb des Kurbelgehäuses 3 angeordnet ist,
wobei an dem Gehäuse 2 ein Zylinderkopf 4 befestigt ist. In
der Mitte des Zylindergehäuses 2 ist ein Zylinder 5
vorgesehen, in dem ein Kolben 6 gleitend in vertikaler Richtung
eingepaßt ist. Mit dem Kolben 6 ist das dünne Ende der
Verbindungsstange 6 mittels eines Kolbenszapfens 8 verbunden
und das dicke Ende der Verbindungsstange 7 ist mit der
Fläche 9a der Kurbelwelle 9 über einen Kurbelzapfen 10
verbunden. Die Kurbelwelle 9 ist drehbar in der Kurbelkammer
innerhalb des Kurbelgehäuses 3 angeordnet. Der
Zylinderkopf 4 besitzt eine Wirbelkammer S, die darin gebildet ist,
in die die Enden eines Kraftstoffeinspritzventils 12 und
einer Zündkerze 13 gegenüberliegend hineinragen, die beide
an dem Zylinderkopf 4 mittels Schrauben befestigt sind.
Obwohl nach dieser Ausführungsform der Kraftstoff in die
Wirbelkammer S eingespritzt wird, kann der Kraftstoff auch
direkt in den Zylinder 5 über das Kraftstoffeinspritzventil
12 ohne die Vorsehung der Wirbelkammer S eingespritzt
werden. Weiterhin ist die Wand des Zylinders 5 durch
Spülöffnungen 14 und 15 und durch einen Abgasauslaß 16 geöffnet.
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Weiterhin sind durch das Zylindergehäuse 2 Spüldurchgänge 17
und 18 und ein Abgasdurchgang 19 gebildet. Ein Ende jedes
Spüldurchgangs 17 oder 18 öffnet sich jeweils in den
Zylinder 5 über den Spülauslaß 14 oder 15 und dessen anderes Ende
ist zu der Kurbelkammer 11 hin geöffnet. Ein Ende des
Abgasdurchgangs 19 ist über den Abgasauslaß 16 in den Zylinder 5
geöffnet und dessen anderes Ende ist mit einem (nicht
dargestellten) Auspuffrohr verbunden.
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Eine Seite des Zylindergehäuses 2 ist mit einem
Einlaßkanal 25 versehen, dessen eines Ende sich in die
Kurbelkammer 11 öffnet und dessen anderes Ende mit einem
Ansaugrohr 26 verbunden ist. Innerhalb des Ansaugdurchgangs 25 ist
ein REED-Ventil 27 eingesetzt, das mit elastischen,
flexiblen Zungen 28, mit Ventilsitzen 29, an denen die Zungen 28
eingepaßt anliegen, und mit Anschlägen 30 versehen, um die
Öffnung der Zungen 28 zu begrenzen, um zu ermöglichen, daß
ein Luftstrom nur in Richtung der Kurbelkammer 11 strömt.
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An dem Boden des Kurbelgehäuses 3 ist eine Ölöffnung 31
gebohrt, mit der ein Absperrventil (Rückschlagventil) 32
verbunden ist.
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Weiterhin ist eine Ölsprühdüse 33 durch die Wand der
Einlaßröhre 26 eingebaut und öffnet sich in der Mitte des
Einlaßkanals 34 des Ansaugrohrs 26 stromauf des REED-Ventils 27.
Ein bevorzugter Abstand zwischen dem REED-Ventil (genauer
gesagt ein Befestigungs-Basisbereich 37 davon) und der
Mittelachse des Nasenbereichs der Ölsprühdüse beträgt 5 - 10
Millimeter. Falls der Abstand zu stark verringert wird, wird
die Zerstäubung des abgegebenen Öls verschlechtert, während
ein erheblich vergrößerter Abstand dazu führen kann, daß
Öltröpfchen in unerwünschter Weise an der Innenwand des
Einlaßrohrs stromauf des REED-Ventils abgelagert werden,
ohne die Aufgabe einer solchen Ölzuführung zu erfüllen.
Diese Düsen 33 und das Absperrventil 32 sind miteinander
über eine Rohrleitung 35 verbunden, die die Kurbelkammer 11
mit dem Einlaßdurchgang 34 stromauf des REED-Ventils 27 über
das Absperrventil 32 verbindet. Das Absperrventil 32 dient
dazu, zu verhindern, daß Luft von dem Einlaßdurchgang 34 in
die Kurbelkammer 11 direkt über die Rohrleitung 35 fließt,
während sie zuläßt, wie noch später beschrieben wird, daß
Öl, das an dem Boden der Kurbelkammer 11 gesammelt wird, nur
in Richtung der Ölsprühdüse 33 fließt.
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Als nächstes wird der Betrieb des Zweitakt-Dieselmotors 1
beschrieben.
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Bei diesem Motor 1 führt eine (nicht dargestellte) Ölpumpe
die erforderliche, minimale Menge an Öl zu den Stellen, die
geschmiert werden müssen, wie beispielsweise die Lager der
Kurbelwelle 9, das dicke Ende der Verbindungsstange 7
(Pleuelstange) , die Gleitbereiche des Zylinders 5 entlang
des Kolbens 6, usw., und ein Teil dieses zugeführten Öls
wird, nachdem es entlang der Schmierstellen geführt ist, am
Boden der Kurbelkammer 11 gesammelt.
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Wenn sich der Kolben 6 nach unten in das Kurbelgehäuse 3
absenkt, wobei zunächst die Luft, die in die Kurbelkammer 11
angesaugt wird, komprimiert wird, wird das Öl, das am Boden
der Kurbelkammer 11 gesammelt wird, über den Druck innerhalb
der Kurbelkammer 11 über das Absperrventil 32 zu der
Ölsprühdüse 33 über die Rohrleitung 35 zugeführt, und es wird
dann über diese Düse 33 versprüht. Das bedeutet, daß während
des Ansaugtaktes, in dem der Kolben 6 nach oben führt,
innerhalb der Kurbelkammer 11 ein Vakuum erzeugt wird, das
das REED-Ventil 27 aufzieht, um Luft in die Kurbelkammer 11
über den Einlaßdurchgang 25 aufzunehmen, wodurch bewirkt
wird, daß Öl von der Düse 33 stromauf des REED-Ventils 27
versprüht wird, um in einem gemischten Zustand zusammen mit
der Ansaugluft zu dem REED-Ventil 27 zugeführt zu werden und
das auf die Sitzflächen der Zungen 28 und des
Ventilsitzes 29, wie durch das Bezugszeichen 36 in Figur 2
angedeutet ist, aufgebracht wird. Demzufolge kann das Geräusch
an den Sitzflächen der Zunge 28, wenn das REED-Ventil 27
während des Abgasspültaktes, in dem der Kolben 6 nach unten
führt, da Öl 36 zwischen den Zungen 28 und dem
Ventilsitz 29, wie dies in Figur 3 gezeigt ist, vorhanden ist,
durch die dämpfende Wirkung des Öls 36 verringert werden.
Weiterhin wird eine Verschlechterung der Motoreigenschaft
vermieden, da die Dichteigenschaft des REED-Ventils 27
vergrößert wird, da die Dichtkraft der Ventilzunge 28 durch
das Öl 36 zwischen der Ventilzunge 28 und dem Ventilsitz 29
vergrößert wird, und demzufolge wird zuverlässig verhindert,
daß Luft, die sich in der Kurbelkammer 11 befindet, zurück
in den Einlaßdurchgang 25 über das REED-Ventil 27 fließt.
Insbesondere werden die vorstehend angesprochenen Effekte
noch vergrößert, falls sich die Ölsprühdüse 33 nahe der
Mitte des Einlaßdurchgangs 34 öffnet, da das Öl, das aus der
Ölsprühdüse 33 versprüht wird, gleichmäßig verteilt zu dem
gesamten REED-Ventil 27 zugeführt wird. Weiterhin wird die
Menge des Öls, das zusammen mit dem Kraftstoff verbrannt
wird, sehr gering, obwohl der Motor, der mit 1 bezeichnet
ist, ein Ölsystem zur Zuführung von Schmieröl nur direkt zu
Stellen, die geschmiert werden sollen, wie vorstehend
beschrieben ist, aufweist, da das wirklich eingesetzte, über
dieses System zugeführte Öl verglichen mit demjenigen eines
getrennten Ölsystems gering ist und da weiterhin das
Schmieröl, das am Boden der Kurbelkammer 11 gesammelt wird,
zu dem Einlaßdurchgang 34 stromauf des REED-Ventils 27
zurückgeführt wird, wobei der Druck innerhalb der
Kurbelkammer 11 nach dieser Ausführungsform ausgenutzt wird, wodurch
sich dieses vorteilhaft im Hinblick auf das Problem des
blauen Abgasrauchs auswirkt.
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Obwohl die vorstehende Ausführungsform insbesondere auf eine
Zweizylinder-Dieselkraftmaschine Bezug nimmt, ist es
selbstverständlich, daß diese Erfindung auch in Verbindung mit
einem Zweitakt-Benzinmotor einsetzbar ist. Wie aufgrund der
vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist die
Erfindung, da das REED-Ventil mit Öl von der Anströmseite zur
Verringerung des Geräuschs des REED-Ventils und zur Erhöhung
der Dichteigenschaften in dem Zweitaktmotor, in dem nur Luft
zu der Kurbelkammer zugeführt wird, versorgt wird und da das
Schmieröl nur direkt zu den Stellen, die geschmiert werden
sollen, zugeführt wird, besonders effektiv.