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Spülstromsteuerung für Zweitakt-Ottomotoren Gemischgespülte Zweitakt-Ottomotoren
besitzen den Nachteil, daB sich die Spülstromspitze mit den Restgasen vermischt,
wodurch Brennstoffverluste entstehen. Es ist deshalb der Vorschlag gemacht worden,
die Spülstromspitze durch Frischluft aus dem Kurbelkasten zu bilden. Hierbei strömt
während des ganzen Spülvorganges Spülluft aus dem Kurbelkasten durch den Überströmkanal
in den Zylinder. Mittels einer Kolbenfenstersteuerung wird dem Kurbelkasten Luft
entnommen, in einem gesonderten Gemischkanal mittels einer Vergaserspritzdüse mit
Brennstoff angereichert und im Nebenschluß der Spülluft derart zugemengt, daB am
Anfang und Ende des Überstromvorganges reine Spülluft, in der Mitte dieses Vorganges
aber Spülluft und Gemisch in den Zylinder strömt. Ein solches Verfahren ist für
verdichtungszündende Brennkraftmaschinen ohne Drosselklappenreglung möglich, hingegen
aber nicht bei Zweitakt-Ottomotoren. Bei letzteren darf aus Gründen der Einhaltung
der engen Zündgrenzen des flüssigen Vergaserkraftstoffes nur so viel heißes Restgas
aus dem Zylinder verdrängt werden, als Frischgas nachströmt. Bei vorerwähntem Spülsystem
würde bei Belastungsänderung mittels Drosselklappenrreglung im Ansaugstutzen eine
gleichprozentige Spülstromluftspitze beibehalten werden, es stünde bei Niederlast
und Leerlauf nicht mehr genügend Kurbelkastenluft zur Gemischaufbereitung im Gemischkanal
zur Verfügung. Dieser MiBstand wird durch den Spülluftverbrauch während des gesamten
Überstromvorganges erhöht, da hierdurch der Gemischaufbereitung in Mitte des Überströmvorganges
Luft entzogen wird. Der erhöhte Strömungswiderstand
der Vergaserspritzdüse
im Gemischkanal verringert den Luftdurchsatz im letzteren. Ein solcher Zweitaktmotor
verliert bei Niederlast und Leerlauf seine Betriebsfähigkeit und seinen Gebrauchswert.
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Vorliegende Erfindung bringt Vorschläge, die Verwendung einer Spülstromluftspitze
auch bei gemischgespülten Zweitakt-Ottomotoren zu ermöglichen.
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Fig. i erläutert die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes, den
man mit Spülstromsteuerung bezeichnen kann, an einem Zweitaktmotor mit Kurbelkastenspülung
und Nasenkolben; Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Diagramm des Spülvorganges; Fig.3
und 4 zeigen Spülstromsteuerungen mit gleichen Bezeichnungen wie Fig. i ; Fig. 5
zeigt ein vereinfachtes Diagramm des Spülvorganges, bei welchem die Spülluftzumessung
durch Drosselung erfolgt.
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Der Spülvorgang wird durch die Bewegung des Kolbens i ausgelöst. Zunächst
gibt der Kolben i das Auspuffenster 6 frei. Auspuffgase strömen durch dasselbe ins
Freie. Dann öffnet der Kolben i das Spülfenster 7. Verdichtete Luft strömt aus dem
Kurbelgehäuse 2 durch das Kolbenfenster 8, das Spülluftfenster 9, den Spülluftkanal
io, das Spülfenster 7 in den Zylinder 5. In der Abbildung muß man sich dabei den
Kolben in einer etwas früheren höheren Lage vorstellen. Die Spülstromspitze vermischt
sich dort mit den Restgasen und wird später mit diesen durch das Auspuffenster 6
ins Freie gerissen. Hat die Kolbenkante z. B. die Hälfte des Spülfensters 7 freigegeben,
so beginnt die Oberkante des Kolbenfensters 8 das Spülluftfenster 9 zu verschließen,
die Unterkante das Gemischfenster i i des Gemischkanals 12 freizugeben. Am unteren
Kolbentotpunkt ist das Spülluftfenster 9 geschlossen, das Gemischfenster i i vollkommen
geöffnet. Dieser Augenblick ist in der Zeichnung dargestellt. Verdichtete Luft strömt
nunmehr aus dem Kurbelgehäuse 2 durch das Kolbenfenster 8, das Gemischfenster i
i in den Gemischkanal 12 und bildet hier mit dem durch das Benzinventil 3 eingedrungenen
Benzin Benzin-Luft-Gemisch. Letzteres strömt durch das .Spülfenster 7 in den Zylinder
5. Bei der nun einsetzenden Aufwärtsbewegung des Kolbens i wird das Gemischfenster
ii verschlossen, das Spülluftfenster 9 geöffnet und zuletzt mit dem Schließen des
Spülfensters 7 und des Auspuffensters 6 der Spülvorgang im Motor beendet.
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In Fig. i bezeichnen ferner 4 den Ansaugstutzen, 13 die Drosselklappe,
14 den durch Auspuffgase geheizten Heizraum und 15 die Regulierklappe.
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Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Diagramm der Auspuff- und Spülquerschnitte
AS bzw. ES in Abhängigkeit von der Zeit t oder vom Kurbelwinkel ,p.
Hierbei besitzen die Fenster 9 und i i die halbe Höhe des Spülfensters 7, aber die
doppelte Breite desselben. Die Summe der durch das Kolbenfenster 8 offen gehaltenen
Querschnitte der Fenster 9 und i i ist während des ganzen Spülvorganges gleich der
maximalen Querschnittsgröße des Spülfensters 7. Die Auspufflinie trägt die Bezeichnung
a, die Spülgaslinie die Bezeichnung b und die Gemischlinie die Bezeichnung c. Die
Schraffur zeigt den Anteil der Luft und des Luft-Benzin-Gemisches am Spül- und Ladevorgang.
Die Bezeichnung d trägt die in der Praxis sich einstellende Gemischlinie, denn bei
beginnendem Öffnen des Gemischfensters i i ist das Spülluftfenster 9 noch ganz geöffnet.
Das Umschlagen des Luftstromes vom Spülluftfenster 9 zum Gemischfenster i i ist
einer Verzögerung unterworfen, welche vom jeweiligen Betriebszustand des Motors,
z. B. von der Drehzahl, abhängt. Diese erwünschte Auswirkung kann noch verstärkt
werden, wenn die das Gemischfenster 9 öffnende innere Unterkante des Kolbenfensters
8 scharfkantig ausgebildet wird und damit eine hohe Widerstandsziffer der Einlaufmündung
des wirksamen Gemischfensters i i erreicht wird.
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Die Spülstromsteuerung in Fig.3 besitzt eine Regulierklappe 15, welche
neben der Drosselklappe 13 im Ansaugstutzen 4 in Fig. i oder an deren Stelle verwendet
werden kann. Bei stark zunehmender Schließung der Regulierklappe 15 wird der Spülluftkanal
io vollkommen geschlossen, während der Gemischkanal 12 noch etwas offen bleibt und
einen Spalt freigibt. Die Verschließung des Spülluftkanals io bei Niederlast oder
Leerlauf ist bei diesen Motorbetriebszuständen vorteilhaft. Ein Teil des Gemischkanals
12 ist als Venturirohr ausgebildet, in dessen Mündung die Düse 16 hineinragt. Die
Einspritzung erfolgt nach Art von Druckvergasern.
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Bei einer Spülstromsteuerung mit mehreren Einlaßschlitzen; z. B. einer
Umkehrspülung, kann die Überströmkanalanordnung so beschaffen sein, daß nur ein
Kanalteil in einen Spülluftkanal io und in einen Gemischkanal 12 durch Trennwandeinziehung
aufgeteilt ist, der sich, in Strömungsrichtung gesehen, hinter dem Trennwandende
in so viele Zuleitungskanäle zum Zylinder verzweigt, wie Einlaßschlitze vorhanden
sind. An Stelle des Spülluftfensters 9 könnte auch eine genügend abgedrosselte,
nur durch die Regulierklappe 15, aber sonst un-_ gesteuerte Verbindung zwischen
dem Spülluftkanal io und dem Kurbelkasten '2 treten.
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Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes. Diagramm der Auspuff- und der Spülquerschnitte
AS bzw:' ES# in Abhängigkeit von der Zeit t oder vom Kurbelwinkel W für eine Spülstromsteuerung,
bei welcher die Spülluftzumessung durch Drosselung geschieht; :mit Spülquerschnittsgrößen
wie in Fig. ä. Hierbei sind in beiden Figuren die Auspufflinien a und a' sowie die
Spülgaslinien b und b' identisch. -Die Gemischlinie c' aber verläuft wesentlich
niederer wie c, denn Spülluft strömt unnötigerweise' während des ganzen Überströmvorganges
und nicht nur, wie es zweckmäßiger wäre, zu Beginn. und am Ende desselben; durch
das Spülfenster 7.
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In der Spülstromsteuerung von Fig. 4 sind der Spülluftkanal und "der
Gemischkanal nebeneinander angeordnet.
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Die Steuerung der Fenster 9 und i i kann auch durch die Kolbenkante
oder mehrere Kolbenfenster
erfolgen. Sind mehrere Spülfenster 7
vorhanden, so kann die Spülstromsteuerung in die Zuleitung zu einem derselben oder
in die zusammengefaßte zu mehreren oder allen Fenstern 7 eingeschaltet werden. Bei
manchen Spülungsarten kann es vorteilhaft sein, die Kanäle io und 12 vor ihrer Einmündung
in den Zylinder 5 nicht im Spülfenster 7 zusammenzufassen, sondern getrennt einmünden
zu lassen, und zwar so, daß der der Sogwirkung des Auspuffes am meisten ausgesetzte
Kanal als Spülluftkanal ausgebildet wird.
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Für Motoren mit Funkenzündung ist in an sich bekannter Weise eine
Kopplung zwischen der Drosselklappe 13 bzw. der Regulierklappe 15 mit dem Berizinventi13
(gesteuerter Benzinhahn) nach dem Vorbild von Einspritzmotoren notwendig. Hierbei
kann der Benzinzufluß selbsttätig, durch Ausnutzung des periodisch auftretenden
Kurbelgehäuseunterdruckes oder mittels mechanischen oder pneumatischen Antriebs
erfolgen.
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Ein mit Spülstromsteuerung versehener Motor kann an Stelle von Benzin
auch mit Petroleum oder Gasöl betrieben werden, doch ist dies nicht empfehlenswert.