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Zweitaktverbrennungskraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf Zweitaktver-.
brennungskraftmaschinen und besonders auf ein rotierendes Einlaßventil für Zweitaktmotoren
mit Kurbelgehäusekompression.
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Die Mehrzahl der Zweitaktmotoren besitzt kolbengesteuerte Einlaß-,
Auspuff- und Überströmkanäle. Während die Einfachheit dieser Anordnung vorteilhaft
ist, bildet die Verwendung des kolbengesteuerten Einlaßkanals, namentlich wegen
der unerwünschten kurzen Ansaugperiode, einen Nachteil.
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Von mehreren Herstellern wurden bereits verschiedene Arten von rotierenden
Ventilen für kolbengesteuerte Einlaßkanäle verwendet. Als erfolgreiche Beispiele
für einfache rotierende Ventile für Zweitaktmotoren seien die Kanäle genannt, die
durch einen Teil der Wellenteile der Kurbelwelle oder durch einen dieser Wellenteile
und die Kurbel selbst führen.
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Durch die Verwendung eines rotierenden Ventils, (las im wesentlichen
aus einem Kanal besteht, der durch einen Teil des einen Wellenzapfens, die Kurbelwangen
und den Kurbelzapfen führt, wird ein rotierendes Ventil geschaffen, das nicht nur
die Ansaugperiode wirksam verlängert, sondern auch merkliche Vorteile gegenüber
allen anderen bekannten rotierenden Ventilen für Zweitaktmotoren aufweist.
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Diese Vorteile bestehen im allgemeinen in einer verbesserten Kühlung
des Pleuelstangenlagers, einer besseren Wärmeableitung vom Kolben, einer vervollkommneten
Schmierung des Pleuelstangenlagers und einer verbesserten Mischung des angesaugten
Brennstoffgemisches.
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Eine Zweitaktverbrennungskraftmaschine nach der Erfindung besitzt
ein abgedichtetes Kurbelgehäuse, eine in diesem Gehäuse drehbar montierte Kurbelwelle
und wenigstens einen mit dieser Kurbelwelle verbundenen Kolben, wobei die Kurbelwelle
aus zwei Wangen besteht, die durch einen Kurbelzapfen verbunden sind, und sich Zapfen
von den Wangen nach außen erstrecken.
Dieser Motor enthält nach
der Erfindung ein rotierendes Ventil, das eine durch das Kurbelgehäuse führende
Bohrung und einen sich stetig fortsetzenden Kanal aufweist, der sich durch einen
Teil des einen Zapfens, durch eine Wange, den Kurbelzapfen und die zweite Wange
erstreckt und mit dem Inneren des Kurbelgehäuses in Verbindung steht. Die Bohrung
und der Kanal bilden eine gemeinsame Durchführung, wenn sich der Kolben in seinem
oberen Totpunkt befindet; sie sind gegeneinander versetzt und sperren den Durchlaß,
wenn sich der Kolben von seinem oberen Totpunkt nach unten bewegt und die Kurbelwelle
dreht.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Zweitaktverbrennungskraftmaschine
nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Querschnitt durch eine
mit einem rotierenden Ventil nach der Erfindung ausgerüstete Zweitaktmaschine, deren
Kolben sich im oberen Totpunkt befindet, Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig.
i gezeichnete Maschine, deren Kolben sich im unteren Totpunkt befindet, und Fig.
3 einen teilweisen Schnitt entlang der Linie 3-3 in der Fig. i. In Fig. 3 ist der
obere Teil des Kurbelgehäuses weggelassen, um die in ihm befindlichen Teile deutlicher
darstellen zu können.
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In den drei Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugnummern versehen.
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1`Iit io ist ganz allgemein ein Kurbelgehäuse bezeichnet, das einen
Hauptteil ioa und eine Abschlußplatte Job aufweist. Eine Kurbelwelle i i ist im
Kurbelgehäuse drehbar montiert. Die Kurbelwelle i i besteht aus Wangen i2 und 13
mit Ausgleichsgewichten 14 bzw. 15, einem die Wangen 12 und 13 verbindenden Kurbelzapfen
16 und axial angeordnete Zapfen 17 und 18, die sich von den Wangen 12 und 13 nach
außen erstrecken. Ein Kugellager i9, das in der Abschlußplatte Job montiert ist,
nimmt den Zapfen 18 auf, und eine im Gehäuse ioa angebrachte Lagerbuchse 20, gegen
Verdrehung durch eine Schraube 20" gesichert, hält den Zapfen 17. Gas- und öldichtringe
21 und 22 sind an entgegengesetzten Seiten des Kurbelgehäuses i o befestigt und
konzentrisch bezüglich der Zapfen 17 und 18 angeordnet.
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Auf dem Kurbelgehäuse ist ein Zylinder 23 mit einer Dichtung 24 zwischen
Zylinder und Kurbelgehäuse fest montiert. Ein Überströmkana125 erstreckt sich vom
Inneren des Kurbelgehäuses in das Innere des Zylinders 23, und im Zylinder 23 ist
ein Auspuffkanal 26 vorgesehen. Am Kopfe des Zylinders 23 sitzt eine Zündkerze 27.
Den Zylinder 23 umgeben Kühlrippen 28.
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Ein Kolben 29 kann im Zylinder 23 gleiten und ist mit der Kurbelwelle
i i durch eine Pleuelstange 30 verbunden. Die Pleuelstange weist ein Lager
31 auf, das drehbar auf dem Kurbelzapfen sitzt, und ein zweites, hier nicht gezeichnetes
Lager, das die Stange 30 mit dem Kolben 29 verbindet. Der Kolben 29 weist
den üblichen Ansatz 2911 auf.
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Durch die Wand des Kurbelgehäuses io erstreckt sich eine Bohrung 32.
Ein Luftfilter oder ein Vergaser, in gestrichelten Linien bei 33 angedeutet, ist
an der Unterseite des Kurbelgehäuses befestigt und steht mit der Bohrung 32 in Verbindung.
In der Lagerbuchse 2o befindet sich eine Öffnung 34, die ebenfalls mit der Bohrung
32 in Verbindung steht. Ein stetig fortlaufender Kanal 35 erstreckt sich
durch einen Teil des Zapfens 17, durch die Wange 12, den Kurbelzapfen 16 und die
Wange 13. Ein Ölkanal 36 führt durch den Kurbelzapfen 16 vom Kana135 zur äußerenOberfläche
des Kurbelzapfens, wo er mit der inneren Oberfläche des Pleuelstangenlagers 31 in
Verbindung steht. Am Ölkanal 36 ist im Kanal 35 ein Ablenkansatz 36a vorgesehen.
Im Pleuelstangenlager ist eine mit 3ia bezeichnete Ölnut angebracht.
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Die Wirkungsweise des oben beschriebenen Motors ist mit Ausnahme der
Tatsache, daß ein rotierendes Ventil nach der Erfindung an Stelle des herkömmlichen
Einlaßkanals Verwendung findet, im wesentlichen dieselbe wie die einer Zweitaktverbrennungskraftmaschine
mit kolbengesteuertem Einlaß-, Auspuff- und Überströmkanal und Kurbelgehäusekompression.
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Wenn sich der Kolben 29 nach oben in den Zylinder 23 bewegt, ist der
Kanal 35 nicht mehr in Verbindung mit der Bohrung 32, und im abgedichteten Kurbelgehäuse
io entsteht ein teilweises Vakuum. Die Gase in dem Verbrennungsraum im oberen Teil
des Zylinders 23 werden im gleichen Augenblick zusammengepreßt. Wenn der Kolben
den oberen Totpunkt erreicht, steht der Kanal 35 in Verbindung mit der Öffnung 34
und der Bohrung 32. Unter dem Einfluß des Teilvakuums im Kurbelgehäuse wird durch
das Luftfilter oder den Vergaser 33 und durch die Bohrung 32 sowie die Öffnung 34
und denKana135 Luft, Luft-Brennstoff-Gemisch oder ein Luft-Brennstoff-Öl-Gemisch
in das Innere des Kurbelgehäuses angesaugt. @\'enn sich der Kolben etwas über den
oberen Totpunkt hinausbewegt hat, wird das in der Verbrennungskammer befindliche
Gasgemisch durch die Zündkerze 27 zur Verbrennung gebracht. Die Ausdehnung dieser
Gasladung drückt den Kolben nach unten, und die Luft bzw. das Gemisch wird im Kurbelgehäuse
zusammengepreßt. Die verbrannten Gase werden durch den Auspuffkanal 26 ausgestoßen,
sobald der Kolben während seiner nach unten gerichteten Bewegung diesen Kanal freigibt.
Die im Kurbelgehäuse zusamengepreßte Luft bzw. das Gemisch strömt in den Verbrennungsraum
ein, wenn der Kolben den Cberströmlcanal 25 während seiner Abwärtsbewegung freigibt.
Die Ablenknase 29 verhindert eine Vermischung der in den Zylinder eintretenden Luft
bzw. des Gemisches mit den Gasen, die ausgestoßen werden.
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Da das Kurbelgehäuse abgedichtet ist, kann die Kompression in ihm
so lange stattfinden, wie der Kanal 35 nicht mit der Öffnung 3.4 in Verbindung steht.
Normalerweise wird durch den Kanal 35 entweder Luft, ein Luft-Brennstoff-Gemisch
oder ein Luft-Brennstoff-ö1-Gemiscli angesaugt, wobei das öl zur Schmierung des
\1otors dient. Nur Luft allein würde durch den Kanal 3 angesaugt werden,
wenn
der Brennstoff direkt in den Verbrennungsraum eingespritzt wird. Auch bei einem
Zweitakteinspritzmotor kann das rotierende Ventil nach der Erfindung vorteilhaft
für die Luftzufuhr ein das Kurbelgehäuse Verwendung finden.
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@N'enn ein Luft-Brennstoff-Gemisch durch den Kanal 35 angesaugt
wird, der sich durch einen während des Betriebes des Motors erwärmten Teil der Kurbelwelle
erstreckt, wird, weil das Gemisch ungestüm durch die heiße rotierende Kurbelwelle
strömt, eine vollkommene Mischung von Luft und Brennstoff erreicht.
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Das eintretende kalte Gemisch fließt durch den Kurbelzapfen und dient
zur Kühlung dieses Motorteiles, wodurch die Betriebssicherheit des Kurbelzapfenlagers
erhöht wird. Die Kühlung des Kurbelzapfens bewirkt außerdem einen Abzug überschüssiger
Wärme vom Kolben über die Pleuelstange.
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Befindet sich in dem durch den Kanal 35 angesaugten Gemisch
Schmieröl, dann fallen Öltröpfchen aus diesem Gemisch aus, wenn es durch die Kurbelwelle
hindurchtritt. Die Zentrifugalkraft treibt dieses Öl gegen die Wände des Kanals,
und etwas von diesem 01 tritt durch den Ölkanal 36, der zur äußeren Oberfläche
des Kurbelzapfens 16 führt. Die \lenge des durch den Ölkanal 36 austretenden Öles
wird durch die Nase 3611 vermehrt. Das Öl, das die äußere Oberfläche des Kurbelzapfens
erreicht, dient zur Schmierung des Pleuelstangenlagers 31.
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Es hat sich ergeben, daß an Stelle der üblichen reibungsschwachen
Kugellager Gleitpleuelstangenlager Verwendung finden können, da eine genügende Kühlung
und eine wirksame Schmierung in dem bevorzugten, mit einem Ölkanal 36 versehenen
Ausführungsbeispiel nach der Erfindung vorhanden ist. Die Tatsache, daß ein zuverlässiges
Gleitlager verwendet werden kann, führt zu wesentlichen Ersparnissen bei der Herstellung
von Zweitaktmotoren.
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Wenn Kugel- oder reibungsschwache Pleuelstangenlager zusammen mit
dem rotierenden Ventil nach der Erfindung verwendet werden, stellen die Kühlung
und die wirksame Schmierung des Lagers einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor dar
und geben den Lagern eine längere Lebensdauer.
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Die Frischgase, die infolge des teilweisen Vakuums im Kurbelgehäuse
durch den Kanal 35 angesaugt werden, sind wegen der rotierenden Kurbelwelle i i
nicht nur der Ansaugkraft, sondern auch der Zentrifugalkraft ausgesetzt. Bei dem
rotierenden Ventil nach der Erfindung ist nach Fig. 3 der Austrittsradius R1 größer
als der Eintrittsradius R2. Da die Zentrifugalkraft mit wachsendem Radius ansteigt,
.ist die Zentrifugalkraft, die auf die Frischgase am Auslaß des Kanals wirkt, größer
als die, die auf die Frischgase am Einlaß des Kanals wirkt. Die resultierende Zentrifugalkraft
unterstützt die Bewegung der Frischgase in der durch das teilweise Vakuum vorgesehenen
Richtung.
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Während die Kurbelwelle in den Zeichungen als aus einem Gußteil bestehend
dargestellt ist, kann das rotierende Ventil nach der Erfindung beispielsweise auch
Verwendung finden, wenn der Kurbelzapfen ein gesonderter Bauteil ist, der bei montierter
Kurbelwelle an den Wangen befestigt ist.
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Das Ventil nach der Erfindung kann außer in einem einzylindrigen Zweitaktmotor
auch bei mehrzylindrigen Maschinen Verwendung finden.
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Das in dieser Beschreibung angeführte Ausführungsbeispiel stellt nur
eines aus einer großen Anzahl von Ausführungsformen dar, bei denen das rotierende
Ventil nach der Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann.