DE68909480T2 - Zweitakt-Ottomotor. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf Zweitakt-Otto-Motoren und betrifft die Abgasanlage solcher Motoren.
• Zweitakt-Motoren weisen eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung auf, die beide eine Vielzahl von räumlich getrennten Öffnungen aufweisen können. Während die Verwendung von Tellerventilen bekannt ist, wenigstens zur Steuerung der Auslaßöffnung, weisen in Straßenfahrzeugen verwendete Motoren jedoch normalerweise keine Tellerventile auf, und die Öffnungen sind üblicherweise in der Zyiinderwand vorgesehen und werden durch einen Kolben gesteuert, das heißt, geöffnet oder geschlossen. Die Auslaßöffnung öffnet vor der Einlaßöffnung und schließt nach dieser und ist somit in der Zylinderwand höher angeordnet als die Einlaßöffnung, wenn der Motor in der üblichen Ausrichtung mit den Zündkerzen zu oberst vorliegt.
• Wenn der Motor seinen Arbeitshub ausführt, ist zuerst die Auslaßöffnung geöffnet, und ein wesentlicher Anteil des Auspuffgases wird aus dem Zylinder ausgestoßen, bevor die Einlaßöffnung geöffnet ist. Wenn die Einlaßöffnung öffnet, dringt die Einlaßfüllung, nämlich Frischluft, die auch Kraftstoff enthalten kann, in den Zylinder und verdrängt und ersetzt die verbliebenen Auspuffgase. Die Einlaßöffnung kann direkt mit einer äußeren Spülluftzufuhr oder im Falle eines Vergasermotores indirekt mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses in Verbindung stehen. Im letzteren Fall ist der Zylinder nicht nur mit einer Auslaßöffnung und mit einer Einlaß- oder Überströmöffnung, die mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses in Verbindung steht, sondern auch mit einer weiteren Einströmöffnung ausgestattet, die den Innenraum des Kurbelgehäuses mit dem Vergaser über ein Einwegventil verbindet in der Art eines Reed-Ventils, so daß Luft und Kraftstoff in den Innenraum des Kurbelgehäuses während des Aufwärtshubs des Kolbens zugeführt werden, aber nicht das Kurbelgehäuse während des Abwärtshubs des Kolbens verlassen können. Während des späteren Teils eines jeden Aufwärtshubs wird Außenluft in das Kurbelgehäuse zugeführt, und während des späteren Teils eines jeden Abwärtshubs wird Luft in den Zylinder aus dem Kurbelgehäuse eingelassen.
• Ein Zweitakt-Motor emittiert natürlich nur geringe Mengen schädlicher Stickstoffoxide (NOx), aber auf Grund der immer strenger werdenden Umweltschutz- und Emissionskontrollregelungen ist es zunehmend schwieriger einen Zweitakt-Motor zu bauen, der weniger als die durch die strengeren Regelungen erlaubte Maximalmenge an NOx emittiert. Reduktionskatalysatoren, die den NOx-Gehalt der Auspuffgase reduzieren, sind bekannt, aber sie sind nur anwendbar, wenn der Sauerstoffgehalt der Auspuffgase niedrig ist. Unglücklicherweise ist der Sauerstoffgehalt der Auspuffgase in einem Zweitakt-Motor relativ hoch aus folgenden Gründen:
• Um die Effizienz von Zweitakt-Motoren auf höchste Leistung zu bringen, spült man im allgemeinen zurückbleibende Auspuffgase vom Zylinder mit Hilfe der hereinströmenden Füllung von Luft und Kraftstoff. Auf Grund dessen sind die Einlaß- und die Auslaßöffnungen so angeordnet, daß es einen Zeitraum gibt, in dem beide freigegeben sind, wobei die einströmende Luft und der Kraftstoff die verbliebenen Auspuffgase in die Abgasanlage verdrängen. Wenn dieser Spülvorgang, jedoch, wirkungsvoll sein soll, ist es folglich zwangsläufig, daß ein bestimmter Anteil von Luft und Kraftstoff in die Abgasanlage überströmen, d.h., den Zylinder direkt passieren ohne verbrannt zu werden. Der Sauerstoffgehalt dieser hereinströmenden Luft stellt eine zusätzliche Belastung für den Reduktionskatalysator dar und vermindert sein NOx-Reduktionsvermögen.
• Der Gehalt an Kraftstoff des in die Abgasanlage überströmenden Spülgases kann mittels eines Oxidationskatalysators in der Abgasanlage gesenkt werden.
• Wie bereits erwähnt, werden die Öffnungen im allgemeinen durch den Kolben gesteuert, aber die Verwendung von Tellerventilen, deren Betreib an die Kurbelwelle gekoppelt ist, kann für bestimmte Anwendungfälle von Vorteil sein.
• WO-A-8903929, welche keine Vorveröffentlichung darstellt, offenbart einen Zweitakt- Motor, dessen Abgasanlage sowohl einen Oxidationskatalysator als auch einen Reduktionskatalysator aufweist. Figur 4 dieser Veröffentlichung offenbart einen derartigen Motor, bei dem ein Reduktionskatalysator in einem ersten Auspuffkanal und ein Oxidationskatalysator in einem zweiten Auspuffkanal vorgesehen ist. Die Anfangsströmung des Auspuffgases geht in den ersten Auspuffkanal und das Gas strömt durch den Reduktionskatalysator, setzt den von ihm stromabwärts gelegenen Raum unter Druck und geht dann zurück durch den Reduktionskatatalysator. Die nachfolgende Strömung des Auspuffgases geht in den zweiten Auspuffkanal und das Auspuffgas zusammen mit dem Anteil an Auspuffgas, das bereits zweimal durch den Reduktionskatalysator geströmt ist, strömt durch den Oxidationskatalysator und nach draußen in die Atmosphäre.
• Die Erfindung hat zur Aufgabe, einen Zweitakt-Motor herzustellen, bei dem verbleibende Auspuffgase aus dem Zylinder durch die hereinströmende Füllung von Luft und Kraftstoff herausgespült werden können, und dessen Abgasanlage einen Reduktions- und Oxidationskatalysator aufweist, bei dem aber die Wirksamkeit des Reduktionskatalysator nicht wesentlich durch die Gegenwart von Sauerstoff im Auspuffgas beeinträchtigt wird.
• Der erfindungsgemäße Zweitakt-Motor weist einen Zylinder mit einem darin enthaltenen Kolben auf und eine Einlaßöffung und eine Auslaßöffnung, wobei die Auslaßöffnung mit der Abgasanlage in Verbindung steht, die zwei parallele Ausströmkanäle aufweist, von denen der erste Kanal einen Reduktionkatalysator aufweist und der zweite den Reduktionskatalysator umgeht, wobei die stromabwärts gelegenen Enden der beiden Strömungkanäle vor dem Oxidationskatalysator zusammengeführt sind, und die Auslaßöffnung so gesteuert wird, daß beim Abwärtshub des Kolbens die Anfangsströmung des Auspuffgases im wesentlichen durch den ersten Strömungskanal und die nachfolgende Strömung des Auspuffgases wenigstens teilweise und vorzugsweise im wesentlichen durch den zweiten Strömungskanal erfolgt.
• Während die Auslaßöffnung einen wesentlichen Zeitraum in jedem Zyklus bei einem Zweitakt-Motor geöffnet ist, wird bei der Erfindung die Hauptmenge des Auspuffgases mit dem Anfangsausstoß abgeleitet, wenn die Auslaßöffnung geöffnet wird, und somit enthält dieser Anfangsausstoß des Auspuffgases wenig oder keinen atmospärischen Sauerstoff. Dies trifft insbesondere zu, wenn der Motor bei hoher Belastung arbeitet, da der Anfangsausstoß des Auspuffgases bei hohem Druck verläuft. Es trifft auch zu, daß der NOx- Gehalt des Auspuffgases am höchsten ist, wenn der Motor unter hoher Belastung arbeitet. Wenn die Einlaßöffnung erstmal geöffnet ist, werden die Gase im Zylinder einen bestimmten Anteil an Sauerstoff aufweisen, aber die Gasströmung durch die Auslaßöffnung steht in diesem Stadium unter einem sehr viel niedrigeren Druck.
• In dem erfindungsgemäßen Motor wird die Auslaßöffnung durch den Kolben oder durch zwei oder mehrere synchron zum Motor-Zyklus geöffnete oder geschlossene Ventile so gesteuert, daß der Anfangsausstoß des Auspuffgases, das im wesentlichen keinen Sauerstoff enthält, durch den Reduktionskatalysator geht, der dann das NOx in der gewünschten Weise reduzieren kann, aber daß die nachfolgende Strömung des Auspuffgases, das einen Anteil von Sauerstoff aus der Einlaßfüllung enthält, durch beide Strömungskanäle geht. Der erste Strömungskanal weist einen höheren Strömungswiderstand auf als der zweite Strömungskanal, da er den Reduktionskatalysator enthält und, wenn beide Strömungskanäle zum Innenraum des Zylinders hin geöffnet sind, das Auspuffgas somit hauptsächlich. durch den zweiten Strömungskanal strömt, d.h., nur durch den Oxidationskatalysator und nicht durch den Reduktionskatalysator. Der Reduktionskatalysator wird so nicht zusätzlich durch atmosphärischen Sauerstoff belastet, und während der Hauptanteil des späteren Anteils des Gasstroms durch die Abgasanlage nicht durch den Reduktionskatalysator geht, ist nur ein geringer Anteil der gesamten Masse des Auspuffgases dort beteiligt und in der Praxis hat sich gezeigt, daß ein ausreichender Anteil des Gesamtvolumens des Auspuffgases dem Reduktionskatalysator zugeführt wird, um für die emittierten Auspuffgase die vorgeschriebene Emissionsnorm zu erfüllen.
• Die Auslaßöffnung kann eine oder mehrere in der Zylinderwand ausgebildete Öffnungen aufweisen, die durch den Kolben gesteuert werden, das heißt, sie werden geöffnet oder geschlossen dadurch, daß sie jeweils durch den Kolben freigegeben und überdeckt werden. In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform stehen die zwei Strömungskanäle mit dem Innenraum des Zylinders durch jeweils eine oder mehrere in Axialrichtung des Zylinders räumlich voneinander getrennte Öffnungen in Verbindung, wobei die Öffnungen des ersten Strömungskanals so angebracht sind, daß sie von dem Kolben vor der Öffnung (den Öffnungen) des zweiten Strömungskanals freigegen werden. In dieser Ausführungsform wird der erste Strömungskanal mit dem Innenraum des Zylinders vor dem zweiten Strömungskanal in Verbindung gebracht, und somit strömt der gesamte Anfangsstrom des Auspuffgases durch den Reduktionskatalysator. Ist (sind) die Öffnung(en) des zweiten Strömungskanals erst einmal freigegeben, strömt das Auspuffgas auch im wesentlichen durch den zweiten Strömungskanal, da der Strömungswiderstand des zweiten Strömungskanals geringer als der des ersten Strömungskanals ist, da dieser nicht den Reduktionskatalysator enthält.
• In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die stromaufwärts gelegenen Enden der zwei Strömungskanäle an einem Punkt unmittelbar hinter der Auslaßöffnung miteinander verbunden, wobei das stromaufwärts gelegene Ende des ersten Strömungskanals näher zum Kurbelgehäuse des Motor angeordnet ist als das des zweiten Strömungskanals und einen Winkel zwischen 30 und 60º zu der Achse des Zylinders einnimmt. Da der vom Kurbelgehäuse entfernte Rand der Auslaßöffnung als erstes vom Kolben freigegeben wird, weist die Strömung des Auspuffgases nicht nur eine radiale auswärts gerichtete Komponente auf, sondern auch eine Komponente zum Kurbelgehäuse hin, das heißt eine abwärtsgerichtete Komponente. In dieser Ausführungsform ist der erste Strömungskanal so angeordnet, daß er im allgemeinen in einer Linie mit der Strömungsrichtung der Anfangswelle des Auspuffgases liegt wobei im wesentlichen die gesamte Anfangswelle des Auspuffgases durch den ersten Strömungskanal und somit durch den Reduktionskatalysator strömt. Ist der Rest der Auslaßöffnung einmal vom Kolben freigegeben worden, geht die nachfolgende Strömung des Auspuffgases, das einen Anteil Sauerstoff aus der Einlaßöffnung aufweist, im wesentlichen durch den zweiten Strömungskanal, da sein Strömungswiderstand geringer ist als der des ersten Strömungskanals. In einer bevorzugten Anordnung nehmen die stromaufwärts gelegenen Enden der ersten und zweiten Strömungskanäle einen Winkel von im wesentlichen 45º und 90º jeweils zu der Achse des Zylinders ein.
• Es wird bevorzugt, daß die Auslaßöffnung eine oder mehre Gruppen von umfangsmäßig räumlich getrennten Öffnungen in der Zylinderwand aufweist, die mit einem üblichen Auspuffverteilerrohr in Verbindung stehen, das mit dem ersten und dem zweiten Strömungskanal verbunden ist, wobei der zweite Strömungskanal ein einzelnes Rohr und der erste Strömungskanal eine Vielzahl von Rohren darstellt, die im wesentlichen fluchtend mit der Anfangsströmung des Auspuffgases durch die jeweilige Öffnung in der Zylinderwand angeordnet sind.
• Vorzugsweise hat der Kolbenboden eine abgeschrägte Abschlußkante oder ist gewölbt, das heißt daß er konvex ist, da sich herausstellte, daß dadurch das Strömen des Gases in und aus dem Zylinder leichter vor sich geht und, im Falle der zweiten Ausführungsform, das Strömen der Anfangswelle des Auspuffgases in den ersten Strömungskanal erleichter wird.
• In einer dritten Ausführungsform der Erfindung stehen der erste und der zweite Strömungskanal der Abgasanlage wieder mit dem Innenraum des Zylinders durch getrennte Öffnungen in Verbindung. Diese Öffnungen werden jeweils durch Ventile gesteuert, die so verbunden sind, daß sie von der Kurbelwelle des Motors so angetrieben werden, daß das erste Ventil vor dem zweiten Ventil öffnet. Somit wird in dieser Ausführungsform die unterschiedliche Zeitgebung der Auspuffgasströme durch den ersten und den zweiten Kanal der Abgasanlage nur durch die Ausstattung mit zeitlich gesteuerten Ventilen erreicht, die mit der Kurbelwelle verbunden sind und so synchron mit dem Motor-Zyklus öffnen und schließen. Die Zeitgebung der Ventile und somit der Zwischenraum zwischen dem Öffnen des ersten und des zweiten Ventils kann konstant sein oder kann variieren, vorteilhafterweise durch an sich bekannte Mittel, abhängig von Motorbetriebsparametern, um die katalytische Wirkungsweise der Abgasanlage an den Betrieb des Motors zu jedem Zeitpunkt anzupassen. In der Praxis wird das erste Ventil zwischen 5 und 70º vor dem zweiten Ventil öffnen. Wenn die relative Zeitgebung der zwei Ventile so eingerichtet ist, daß sie sich entsprechend der Motorlast ändert, wird der Zwischenraum zwischen dem Öffnen der zwei Ventile zum oberen Ende des Bereichs bei hoher Last und zum unteren Ende des Bereich bei niedriger Last liegen.
• Weitere Merkmale und Details der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der drei spezifischen Ausführungsformen hervor, die an Hand von Beispielen bezugnehmend auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen wiedergegeben sind.
• Figur 1 und 2 sind eine schematischen Seitenansicht des erfindungsgemäßen Zweitakt- Motors, wobei Figur 1 die nur teilweise geöffnete Auslaßöffnung und Figur 2 die völlig geöffnete Auslaßöffnung zeigt.
• Figur 3 und 4 entsprechen Figur 1 und 2 und stellen eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zweitakt-Motors dar.
• Figur 5 zeigt eine zur Figur 4 ähnliche Ansicht, aber im vergrößertem Maßstab, wobei das Kurbelgehäuse, die Kurbelwelle und Pleuelstange weggelassen sind.
• Figur 6 zeigt eine Teilansicht längs der Lininie A-A in Figur 5.
• Figur 7 zeigt eine schematische Seitenansicht der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zweitakt-Motors.
• Und Figur 8 zeigt ein Diagramm, das den Durchsatz der Auspuffströmung in Abhängigkeit zum Kurbelwinkel für einen erfindungsgemäßen Motor zeigt.
• Figur 1 und 2 zeigen einen Zweitakt-Motor mit Kurbelgehäuse-Spülung, der einen Zylinder 2 aufweist, durch dessen Oberseite eine Zündkerze 4 herausragt, und der einen darin gleitenden Kolben 6 enthält. Der Kolben 6 ist mittels einer Pleuelstange 8 mit einer Kurbelwelle 10 in einem Kurbelgehäuse 12 verbunden. In der Seitenwand ist eine Auslaßöffnung angebracht, die zwei umfangsmäßig räumlich getrennte Gruppen von Öffnungen in der Zylinderwand aufweist, die eine der Gruppen der Öffnungen 14 ist unmittelbar über der anderen Gruppe 16 angeordnet, was detailliert im folgenden beschrieben wird. Ebenfalls in der Zylinderwand ist eine Einlaßöffnung 18 angeordnet, die eine umfangsmäßig räumlich getrennte Gruppe von Öffnungen aufweist, die ein wenig unter den Öffnungen 14 angeordnet sind. Die Einlaßöffnung 18 steht mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses über eine Einlaßrohr 20 in Verbindung. In Verbindung stehend mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses gibt es eine oder mehrere Einströmöffnungen 22, die mit der Außenluft über ein Einweg-Reed-Ventil 36 und dem Motor-Vergaser 38 in Verbindung stehen.
• Die Auslaßöffnung steht mit der Abgasanlage 25 in Verbindung. Die Auslaßöffnungen 14 stehen mit einem ersten Strömungskanal 24 in Verbindung, dieser enthält den Reduktionskatalysator R, im typischen Fall eine poröse Grundsubstanz aus Keramik oder Metall, die, zum Beispiel, mit Rhodium belegt ist, und die Auslaßöffnungen 16 stehen mit einem zweiten Strömungskanal 26 in Verbindung, der den Reduktionkatalysator umgeht. Die beiden Strömungskanäle sind nach dem Reduktionskatalysator miteinander verbunden, um einen einzigen Auspuffkanal 28 zu bilden, der einen Oxidationskatalysator O enthält, der im typischen Fall eine poröse Grundsubstanz aus Keramik oder Metall, die, zum Beispiel, mit Platin oder Palladium belegt ist, aufweist.
• Nachdem beim Betrieb die Zündkerze 4 die Kraftstoff/Luft-Füllung im Zylinder 2 gezündet hat, bewegt sich der Kolben 6 abwärts und gibt zuerst die Auslaßöffnung 14 frei. Der hohe Gasdruck innerhalb des Zylinders führt zu einer Welle von Auspuffgasen durch den ersten Strömungskanal 24 und somit durch den Reduktionskatalysator R. Während der Kolben sich abwärts bewegt, komprimiert er das im dem Kurbelgehäuse befindliche Kraftstoff- und Luftgemisch. Dann gibt der Kolben sowohl die Auslaßöffnungen 16 und die Einlaßöffnung 18 frei, und der Druck der Füllung in dem Kurbelgehäuse 12 führt dazu, daß diese Füllung rasch durch den Überströmkanal 20 in den Zylinder strömt, und wobei die verbliebenen Auspuffgase in die Abgasanlage 25 verdrängt werden. Auf Grund der Tatsache, daß der Strömungswiderstand des zweiten Strömungskanals 26 niedriger ist als der des ersten Strömungskanals 24, geht der größte Teil des später ausströmenden Gases durch den zweiten Strömungskanal 26, schematisch in Figur 2 dargestellt. Während des nachfolgenden Aufwärtshubs des KoIbens 6 wird eine neue Füllung von Luft und Kraftstoff in das Kurbelgehäuse 12 über die Einströmöffnung 22 eingesaugt und der Zyklus wird dann wiederholt.
• Der Motor der Figuren 3 bis 6 (bei denen der Einfachheit halber die Einströmöffnung 22 weggelassen wurde) ist dem von Figur 1 und 2 sehr ähnlich, aber anstelle von zwei in axialer Richtung räumlich getrennten Gruppen von Auslaßöffnungen gibt es dort nur eine erste Gruppe von umfangsmäßig räumlich getrennten Auslaßöffnungen 14. Die Auslaßöffnungen 14 stehen mit einem einzigen Auspuffverteilerrohr 33 in Verbindung, das wiederum mit den zwei Strömungskanälen in Verbindung steht. Der erste Strömungskanal 24 besteht aus einer Vielzahl, in diesem Fall drei, getrennten Rohren, die sich sich im Boden des Verteilerrohres 33 öffnen und umfangsmäßig in Positionen angeordnet sind, die denen der Auslaßöffnungen 14 entsprechen. Das stromaufwärts gelegene Ende jeden Rohres nimmt einen Winkel von etwa 45º zu der Zylinderachse ein. Der stromaufwärts gelegene Rand der Öffnung jeden Rohres befindet sich in einer Entfernung a zur Zylinderwand, wogegen der Strom abwärts gelegene Rand sich in einer Entfernung b zur Zylinderwand befindet. Die Größe von b ist vorzugsweise annähernd gleich der Höhe der Auslaßöffnungen 14, wogegen die Größe von a vorzugsweise in einem Bereich von 0 bis 0,7 b liegt. Die Höhe der Auslaßöffnungen 14 kann 50% oder mehr der Länge des Kolbenhubs betragen, im Falle eines Hochgeschwindigkeitsmotors, zum Beispiel, für ein Renn-Motorrad, aber kann sehr viel kleiner sein, zum Beispiel, etwa 10% des Kolbenhubs, für einen langsamer laufenden Motor. Die drei Rohre sind in einer geringen Entfernung nach dem Zylinder 2 miteinander verbunden, und der Auslaßkanal 24 enthält dann einen Reduktionskatalysator R. Der zweite mit dem Auspuffverteilerrohr 33 in Verbindung stehenden Strömungskanal 26 besteht aus einem einzigen Rohr, das sich senkrecht zur Zylinderachse erstreckt und den Reduktionskatalysator umgeht. Der zweite Strömungskanal 26 mündet in den ersten Strömungskanal 24, um einen einzigen den Oxidationskatalysator enthaltenden Auslaßkanal zu bilden. In dieser Ausführungsform, wie auch in der letzten Ausführungsform ist der Kolbenboden gewölbt, das heißt, konvex, und dies beschleunigt die Strömung der Anfangswelle des Auspuffgases in den ersten Strömungskanal 24.
• Wenn beim Betrieb der Kolben zunächst den oberen Rand der Auslaßöffnungen 14 freigibt, hat die Strömung der Anfangswelle des Auspuffgases nicht nur eine auswärts gerichtete Komponente, sondern auch eine abwärts gerichtete Komponente, und die Gasströmung fließt deshalb annähernd mit 45º zur Zylinderachse. Die durch die Öffnungen 14 strömenden Gasstöße strömen im wesentlichen direkt in den ersten Auslaßströmungskanal 24 und somit durch den Reduktionskatalysator. Wenn die Auslaßöffnungen 14 weiter geöffnet werden, fällt der Druck des Auspuffgases, und seine Richtung wird mehr nahezu horizontal,und die Strömung verschiebt sich dann zunehmend zum zweiten Strömungskanal 26 hin.
• Der Motor der Figur 7 ist im wesentlichen der gleiche wie der in Figur 1 und 2 dargestellte Motor. Die Auslaßöffnung weist jedoch zwei Öffnungen oder Gruppen von Öffnungen 14 und 16 auf, die etwa auf der gleichen Höhe am Kopf des Zylinders 2 liegen, und die jeweils durch die Tellerventile 32 und 34 gesteuert werden. Die Tellerventile 32 und 34 sind mit der Kurbelwelle 10 des Motor durch irgendein geeignetes Mittel, wie einer Nockenwelle und Ventilstößel von an sich bekanntem Typ, verbunden, um mit der Drehung der Kurbelwelle 10 geöffnet und geschlossen zu werden. Die Verbindung der Ventile 32, 34 ist derart, daß das erste Ventil 32 kurze Zeit vor dem zweiten Ventil 34 öffnet.
• In folgenden wird die Arbeitsweise dieses Motors beginnend vom unteren Totpunkt beschrieben, wie in Figur 3 dargestellt. Wenn der Kolben sich aufwärts bewegt, sind die Auslaßventile 32 und 34 anfänglich geöffnet, und die Auspuffgase im Zylinder 2 werden zusammen mit einem Anteil der durch die Einlaßöffnung 18 hereingelassen einströmenden Füllung in die Abgasanlage 25 verdrängt. Kurz bevor der Kolben über die Einlaßöffnung 18 geführt wird und diese Einlaßöffnung 18 somit verschließt, werden die Auslaßventile 32, 34 geschlossen. Wenn die Einlaßöffnung 18 sich schließt, beginnt die Kompression. Während dieses Vorgangs wird Luft in das Kurbelgehäuse über den Vergaser und das Reed- Ventil gesaugt. Zum Zeitpunkt des oder vor dem oberen Totpunkt des Kolbens wird die Zündkerze 4 gezündet, und die Verbrennung des komprimierten Luft/Kraftstoff-Gemisches im Zylinder führt zur Abwärtsbewegung des Kolbens in seinen Arbeitshub. Wenn der Kolben sich abwärts bewegt, komprimiert er die Füllung, die in das Kurbelgehäuse eingelassen worden ist, und einen kurzen Zeitraum bevor die Einlaßöffnung 18 freigegeben ist, wird das erste Auslaßventil 32 geöffnet. Dies führt zu einer sehr hohen Druckwelle des Auspuffgases durch den ersten Strömungskanal 24 und dieser Strom wird der Reduktionswirkung des Reduktionskatalysator R unterworfen. Wenn die Einlaßöffnung 18 freigegeben ist, wird die Luft in dem Kurbelgehäuse durch den Einströmkanal 20 in den Zylinder gedrückt und das zweite Auslaßventil 34 wird geöffnet. Die hereinströmende Außenluft spült im wesentlichen alle Auspuffgase aus dem Zylinder, und diese strömen vorzugsweise durch den zweiten Strömungskanal 26, da sein Strömungswiderstand geringer ist als der des Strömungskanals 24. Während ein bestimmter Anteil dieses hinausgespülten Auspuffgasstroms durch den Strömungskanal 24 und somit durch den Reduktionskatalysator geht, ist der an der Reaktion beteiligte Anteil sehr klein, und somit werden dem Reduktionskataysator nur sehr geringe Mengen des atmosphärischen Sauerstoff von der Einlaßfüllung zugeführt. Wenn der Kolben wieder den unteren Totpunkt erreicht, wird der oben beschriebene Zyklus wiederholt.
• Figur 8 zeigt ein Diagramm, das den Durchsatz an Auspuffgasströmung in Abhängigkeit zum Kurbelwinkel zeigt und es gilt für alle vorher beschriebenen Ausführungsformen gleichermaßen. Die Auslaßöffnungen beginnen sich am Punkt A zu öffnen, und der Gas- Strömungsdurchsatz steigt schnell zum Gipfelwert an und beginnt dann wieder zu fallen wie der Druck des Auspuffgases fällt. Der Strömungsdurchsatz hat einen im wesentlichen konstanten Wert erreicht zu dem Zeitpunkt, an dem der Kolben 6 den unteren Totpunkt erreicht hat, am Punkt B. Der Gasströmungsdurchsatz sinkt dann schrittweise zunehmend, bis er im wesentlichen Null erreicht hat am Punkt C, an dem die Auslaßöffnung wieder geschlossen ist. Wie man aus der Fläche unter der Kurve der Figur 8 ersehen kann, liegt der Hauptanteil der Auspuffgasströmung in der Anfangswelle, und gerade diese Welle fließt im wesentlichen durch den Reduktionskatalysator und nur der spätere Teil der Auspuffgasströmung, das heißt, zwischen den Punkten B und C, enthält Sauerstoff und umgeht den Reduktionskatalysator.
• Ein erfindungsgemäßer Motor muß nicht einen Motor mit Kurbelgehäuse-Spülung aufweisen. Es kann sich auch um einen mit einem Spülgebläse ausgestatteten handeln. Die Einlaßöffnung 18 wurde zwar als eine solche beschrieben, die durch den Kolben 6 bedeckt oder freigegeben wird, es kann sich jedoch auch um eine Einlaßöffnung handeln, die ein Tellerventil aufweist, und für diesen Fall ist dieses Ventil auch mit der Kurbelwelle verbunden und zeitlich geschaltet, um im geeigneten Augenblick zu öffnen oder zu schließen.

Claims (9)

1. Zweitakt-Motor, der einen Zylinder (2) und einen darin enthaltenen Kolben (6) aufweist, mit einer Einlaßöffnung (18) und einer Auslaßöffnung (14, 16), die mit einer Abgasanlage (25) in Verbindung steht, die zwei getrennte parallele Ausströmkanäle (24, 26) aufweist, von denen der erste Kanal einen Reduktionskatalysator (R) aufweist und der zweite den Reduktionskatalysator (R) umgeht, wobei die stromabwärts gelegenen Enden der beiden Strömungskanäle (24, 26) vor dem Oxidationskatalysator (O) zusammengeführt sind und die Auslaßöffnung (14, 16) so gesteuert wird, daß beim Abwärtshub des Kolbens (6) die Anfangsströmung des ausströmenden Gases im wesentlichen durch den ersten Strömungskanal (24) und die nachfolgende Strömung des ausströmenden Gases wenigstens teilweise durch den zweiten Strömungskanal (26) erfolgt.

2. Motor nach Anspruch 1, bei dem die Auslaßöffnung einen oder mehrere Ausgänge (14, 16) in den Wänden des Zylinders (2) aufweist, die durch den Kolben (6) gesteuert werden.

3. Motor nach Anspruch 2, bei dem die beiden Strömungskanäle (24, 26) mit dem Innenraum des Zylinders (2) jeweils über einen oder mehrere Ausgänge (14, 16) in Verbindung stehen, die in Axialrichtung des Zylinders räumlich voneinander getrennnt angeordnet sind, wobei die Öffnung(en) (14) des ersten Strömungskanals (24) so angebracht ist (sind), daß sie von dem Kolben vor der Öffnung oder vor den Öffnungen (16) des zweiten Strömungskanals (26) freigegeben wird (werden).

4. Motor nach Anspruch 2, bei dem die stromaufwärts gelegenen Enden der beiden Strömungskanäle (24, 26) an einem Punkt unmittelbar hinter der Auslaßöffnung (14) miteinander verbunden sind, wobei das stromaufwärts gelegene Ende des ersten Strömungskanals (24) sich in einer Richtung erstreckt, die eine Komponente aufweist, die sich parallel zur Achse des Zylinders (2) zum Kurbelgehäuse des Motors erstreckt und das stromaufwärts gelegene Ende des ersten Strömungskanals (24) näher am Kurbelgehäuse des Motors angeordnet ist als das des zweiten Strömungskanals (26) und einen Winkel zwischen 30º und 60º zu der Achse des Zylinders (2) einnimmt.

5. Motor nach Anspruch 4, bei dem die stromaufwärts gelegenen Enden des ersten und zweiten Strömungskanals (24, 26) jeweils einen Winkel von etwa 45º beziehungsweise 90º zu der Achse des Zylinders (2) einnehmen.

6. Motor nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Auslaßöffnung eine Vielzahl von umfangsmäßig räumlich getrennten Öffnungen (14) in der Zylinderwand aufweist, die mit einem üblichen Auspuffverteilerrohr in Verbindung stehen, das mit dem ersten und dem zweiten Strömungskananal (24, 26) verbunden ist, wobei der zweite Strömungskanal (26) ein einzelnes Rohr und der erste Strömungskanal (24) eine Vielzahl von Rohren, die etwa zu der entsprechenden Öffnung (14) in der Zylinderwand ausgerichtet sind, darstellt.

7. Motor nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, bei dem der Kolbenboden des Kolbens (6) konvex ist.

8. Motor nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, bei dem der Kolbenboden des Kolbens (6) eine abgeschrägte Abschlußkante aufweist.

9. Motor nach Anspruch 1, bei dem die Auslaßöffnung erste und zweite Ausgänge (14, 16) aufweist, über die der jeweilige Strömungskanal (24, 26) mit dem Innenraum des Zylinders (2) in Verbindung steht und die jeweils durch Ventile (32, 34) gesteuert werden, die so verbunden sind, daß sie von einer Kurbelwelle (10) so angetrieben werden, daß das erste Ventil (32) vor dem zweiten Ventil (34) öffnet.