DE849624C

DE849624C - Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Vergaser und Zuendkerze

Info

Publication number: DE849624C
Application number: DESCH302A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Elwert; Adolf Dr-Ing Schnuerle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-11-01
Filing date: 1949-11-01
Publication date: 1952-09-18

Description

Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Vergaser und Zündkerze

Die @irfiuclun<` hezielit sich auf Zweitakt-Kurbel-

kasten-Ottomc)toren, insbesondere Fahrzeugmoto-

ren, die <in Kraftstoff-Luft-Gemisch über einen

Vergaser aiisatigcn, im Kurbelkasten verdichten

tind zti den Slüilkan:ilen des Arbeitszylinders för-

(lern. 1)(-r .\rlxitsz@linder ist mit L"inkehrspiilung

ansgclülclet. bei der die Spülkanäle zu beiden Seiten

neben cleii Auslalll<an:ilcn liegen und das Spülmittel

auf die den .\uslal.ikan:ilen gegenüberliegende Zy-

linderwand richten, wo der Spülstrom nach dem

Zylinderkopf zu Hingelenkt wird.

I)as 1Totordrclinioinent 1)zw. die Motorleistung

solcher Kurbelkastenmotoren ist beschränkt, da

die Ktirl)ell:actensl)iilpuml)e mit dem Hubraum der

ltnterseite des ,\rl)citskoll@ens li('iclistens eine Spül-

gemischnictige fiir(lern Kann, die bei niedrigen

\lotordrelizahlen das o,7fache des Hubraumes des Arbeitskolbens beträgt. Mit zunehmender Drehzahl nimmt die Spülgemischmenge immer mehr ab. Außerdem geht beim Spülvorgang ein Teil des Frischgemisches durch die Auslaßkanäle verloren.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, sowohl eine Leistungssteigerung des Motors als auch eine Verminderung des Kraftstoffverbrauches bei Kurbelkastenmotoren zu erzielen. Die Erfindung ergibt eine besonders günstige Ausführungsform für Zweizylindermotoren.
Gegenstand der Erfindung ist, die Arbeitszylinder zuerst mit Luft auszuspülen, die bei dem Zweizt-lindermotor von einer doppelt wirkenden Kolbensl)iill)uml)e geliefert wird, die mit Exzenter von der Kurbelwelle angetrieben ist. Die eine Seite des Spülluftpumpenkolbens versorgt den einen Arbeitszylinder mit Spülluft und die andere Seite den anderen Arbeitszylinder.
Auf beiden Seiten der Auslaßkanäle der Arbeitszylinder für die Abgase werden je zwei Spülkanäle angeordnet, von denen die den Auslaßkanälen benachbarten Spülkanäle für das Einströmen der Spülluft dienen. Die Spülluft dient dabei auch als Trennwand zwischen den ausströmenden Abgasen und dem einströmenden Kraftstoff-Luft-Gemisch im Arbeitszylinder.
Die Gemischspülung mit dem Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Kurbelkasten beginnt vorteilhaft in der Nähe oder nach dem unteren Totpunkt des Arbeitskolbens, und zwar durch die als Drehschieber ausgebildeten Gegengewichte der Kurbelwelle. Zur Steuerung der Gemischspülkanäle durch die Gegengewichte werden diese Spülkanäle für das Kraftstoff-Luft-Gemisch des"Arbeitszylinders in der Ebene der umlaufenden Gegengewichte angeordnet und bis auf die Gegengewichte heruntergezogen. Jedes Gegengewicht steuert dadurch einen Gemischspülkanal. Der Spülstrom des Kraftstoff-Luft-Gemisches wird somit erst gegen Ende des Spülvorganges dem Spülluftstrom hinzugefügt bzw. schließt sich diesem an. Diese Menge des Kraftstoff-Luft-Gemisches kann kleiner als bei einem üblichen Kurhelkastenmotor gehalten werden, damit das Kraftstoff-Luft-Gemisch auch bei rascher Vermiscliung mit der Spülluftströmung nicht zu den Auslaßkanälen gelangen kann.
Der Spülluftpumpenkolben eilt dem Arbeitskolben um einen Kurbelwellendrehwinkel von etwa 30° nach, so daß eine genügende Vorverdichtung der Spülluft bis zum Spülbeginn erfolgt und der Spülluftpumpenkolben nach seiner Bewegungsumkehr vom Förderhub zum Saughub kein Frischgemisch aus dem Arbeitszylinder zurücksaugt.
Die den Auslaßkanälen des Arbeitszylinders benachbarten Spülkanäle dienen dem Einströmen der Spülluft, während die weiter entfernt liegenden Spülkanäle dein Einströmen des Kraftstoff-Luft-Gemisches dienen.
Das Kraftstoff-Luft-Gemisch des Kurbelkastens muß nach seiner Vermischung mit der Luftladung des Arbeitszylinders ein für die Verbrennung richtiges Mischungsverhältnis von Kraftstoff und Luft in. diesem ergeben. Das Kurbelkastengemisch besitzt deshalb einen erhöhten Kraftstoffgehalt. Dadurch, daß das Gemisch aus dem Kurbelkasten mehr nach (lern unteren Totpunkt -bzw. näher gegen Ende des Spülvorganges und weit von den Auslaßkanälen entfernt in den Arbeitszylinder eingeführt wird, ergibt sich eine Verringerung der Verluste an Kraftstoff.
Die Regelung der Spülluftmenge erfolgt durch eine besondere Drosselklappe in der Saugleitung der Spülluftpumpe, die mit der Vergaserdrosselklappe im gleichen Sinn geöffnet und geschlossen wird. Durch die gleichartigen Bedingungen des Ansaugens-und Förderns der Kurbelkastengemischpumpe und der Spülluftkolbenpumpe ergibt diese gemeinsaIne Verstellung der beiden -Drosselklappen eine ausreichende Regelung bei allen Drehzahlen und Belastungen.
Gegenüber normalen Kurbelkastenmotoren mit Umkehrspülung mit einem effektiven Mitteldruck von ungefähr 4,5 kg/cm2 und einem Kraftstoffverbrauch von ungefähr 350 g/PSh bei Vollast dürften bei Kurbelkastenmotoren nach der Erfindung durch die zusätzliche Luftvorspülung in Verbindung mit der späteren Gemischspülung ein Mitteldruck von 6 bis 7 kg/cin2 und ein Kraftstoffverbrauch von 250 bis 300 g/PSh bei Vollast erzielt werden.
Wie betont, ergeben sich bei einem Zweizylinderreihenmotor nach der Erfindung ganz besondere Vorteile, da hier für die beiden Arbeitszylinder eine doppelt wirkende Spülluftkolbenpumpe ausreicht. Im folgenden wird die Erfindung eines Zweizylinderreihenmotors an Hand von Abbildungen beschrieben. Es zeigt Abb. i einen senkrechten Längsschnitt eines Zweizylinderreihenmotors, Abb. 2 einen waagerechten Schnitt durch die Arbeitszylinder in Höhe der Spül- und Auslaßkanäle, Abb. 3 einen Querschnitt durch den Motor zwischen den Arbeitszylindern und durch die doppelt wirkende Spülluftpumpe bei innerer Totpunktstellung des Spiilluftpumpenkolbens, Abb. 4 den Spülluftpumpenkolben bei seiner äußeren Totpunktstellung, Abb. 5 einen waagerechten Längsschnitt des Motors durch die Spülkanäle der Arbeitszylinder und durch die Spülluftpumpe, woraus die Verbindungskanäle für die Spülluft der beiden Spülluftpumpenseiten zu den leiden Arbeitszylindern zu ersehen sind, Abb. 6 bis 9 Ausschnitte aus Querschnitten durch den Motor mit Steuerung des linken und rechten Spülkanals eines Arbeitszylinders für <las Kraftstoff-Luft-Gemisch durch die Gegengewichte der Kurbelwelle, Abb. io ein Steuerdiagramm eines Arbeitszylinders und der dazugehörigen Kolbenseite des Spülluftpumpenzylinders.

In Abb. i ist i der linke und 2 der rechte Arbeitszylinder, 3 der linke und 4 der rechte Arbeitskolben. Der Arbeitskolben 3 ist in der oberen und der Arbeitskolben 4 in der unteren Totpunktstellung gezeichnet. 5 ist der Zylinderkopf, 6 der Verbrennungsraum, 7 die Kurbelwelle und 8 das Schwungrad. 9 ist der linke Kurbelkasten für den Arbeitszylinder i und io der rechte Kurbelkasten für den Arbeitszylinder 2. 11 ist der linke und 12 der rechte Kurbelzapfen. 13 sind Gegengewichte des linken und i4 die des rechten Arbeitszylinders. i.5 ist der Exzenter und 16 die Exzenterstange für die Spülluftpumpe. Der Exzenter ist zwischen beiden Kurbelkasten angeordnet. 17 ist die gemeinsame Saugleitung für das Kraftstoff-Luft-Gemisch'zwischen dem Vergaser und den Saugschlitzen 18 der Arbeitszylinder für den Kurbelkasten. 19 ist die Zündkerze. 20 ist der Raum für den Exzenter und die Exzenterstange. 21 ist ein

Gehäuse für (las Unterbringen von Lichtmaschine,

Anlasser und Zündverteiler.

1n Ahl). 2 siit(1 ?? die Auslaßkanäle des linken

Urre 23 die (1(-s reclit#-n _\rbcitszvlinders. 24 sind die

Sl>ülsrhlitze für die Spülluft und 2#3 die Zuleitungs-

kanäle für die Spülluft, die den Auslaßkanälen be-

nachbart sind. 26 sind die Spülschlitze für das

Ki-afistoff-Llift-Gertilscli tit1d 27 die ZuleitUngs-

kan:Je iiii- (las Kraftst(@l-f-l_ttft-Gemisch, die senk-

r(@clit stach miten auf die unilaufenden Gegen-

gewicllte verlaufen und von diesen gesteuert

werden.

In Abb. 3 ist 17 die Sauleitung ttild 18 sind die

Saugsclilitz(# für den l@.itilaß des Kraftstoff-Luft-

(@em@schcs ill (lest hurl>cll:asten. 28 ist der Vergaser

Und =o die Vergaserdrosselklappe. 1,3 ist wieder

der Exzenter und i6 die Exzenterstange der Spül-

ltiftputnpe itud 3o der doppelt wirkende Spülluft-

Er befindet sich hier in der inneren

"Cotpunktstellung. 3i ist die Führung des l'unipen-

koliteils tttid 32 die 1'unil(ettz@ rin (ier@t-an(1. 33 ist

der Satigsclilitz der Pumllenz@-linderwan(i, der voni

Spülluftltumltenl:(illlen geöffnet und geschlossen

wird und für beule Spülluftpumpenseiten wirksam

ist. 34 ist die Satigltiftleitittig zu dieseln Schlitz

ulld 35 die Drosselklappe für die Regelung der Spiil-

luftnietige. 1)1e SItiilltift(lrosselklaplie 35 und die

\"ergascrdrossellaaltl>e 29 sind durch (las Verbin-

dungsgestänge 36 gekoppelt.

Iti Abb.3 liat (ler Spülluftpumpenkolben die

Sattgsclilitzc 33 für (letz Einlaß der Spülluft in den

äußeren Spiilluftpttnipenratitn geöffnet. Bei der

(lur-ch 1'fcil an;@egclletlcn Drehrichtung der Kurbel-

welle und der gwzeichneten inneren Totpunktstel-

lung des @l(ülluftllumltcnkolltens sind die Kurbel-

zapfen i i 1111(l t 2 der Arbeitszylinder in der gezeich-

neten Stellung. 1)ie"1'otl)utiktstelltlngen desPumpen-

kolbens erfolgen uni einen Drehwinkel der Kurbel-

-elle v(nl 30`' sl,;iter als die Totpunktstellungen der

Arbeitskolbetl. Die Innenseite der Spülluftpumpe

arbeitet Mit (lein _\rlreitszylinder 2 zusammen und

die t\nl.ienscitc finit dein =\rlteitszylinder i. 37 ist

der ätif.iere Deckel der Spülluftpumpe.

In .\1111. 4 ist der Sliiilltiftlltiinl>etikollieti 3o in

seiner :iul.icren "I()tl(unktstellutig gezeichnet und hat

dabei (1("i Srttlgsclllitz 33 für den I?inlal3 der Slriil-

Itift in (lest ittiteretl !'umlicnraum freigelegt.

111 Abb. 5 siltd auf der litikcll Seite die beiden

Arlleitszllin(ler r 111i(1 2 in Hiilie der Spülschlitze

gescliiiitt(#n. lii der Mitte der Abbildung ist ein

tiefer liegender Schnitt in Hiilie des unteren Endes

der :\rl)eitszvliiicler gezeigt und auf der rechten

Seite der Abbildwig der Boch tiefer liegende Schnitt

durch die glitte der Spülltiftpunipe. Man sieht hier

deutlich, wie die innere Spiilluftpunipenseite mit

dem Arbeitszylinder 2 u lid die äußere Spülluft-

puniltenseite niit dein Arbeitszvlinder i zusammen-

arbeitet. 24 sind %@ ieder die Spülluftschlitze und 2;

die Zuleitungskanäle für die Spülluft, 27 die Zu-

leitungskanäle für das Kraftstoff-Luft-Gemisch.

Der SIiiilltiftlttinilieiikolliell 30 befindet sich in der

inneren Toipu,lktstelltlng. 38 ist ein Zuleitungs-

kanal für die Spiilltift voi der inneren Spiilitift-

pumpenseite zu dem Arbeitszylinder 2. 39 ist ein

Zuleitungskanal für die Spülluft von der äußeren

Spülluftpumpenseite zu dem :\rbeitszylinder i. Die

Zuleittitigskanäle 38 und 39 und die @piilluftkanäle

23 der Arbeitszylinder haben einen solchen I@attln-

inhalt, daß sie als Toträume der Spülluftkolben-

pumpe den nötigen Spülluftdruck ergeben.

Geht der Spülluftpumpenkolben nach außen, so

überfährt er die Saugschlitze 33 und verdichtet die

Luft ini äußeren Spülluftpumpenraum. Gibt der

Arbeitskolben des Arbeitszylinders i dessen Spül-

hiftschlitze 24 bei seinem Abwärtsgang frei, so

strömt die Spülluft in diesen Arbeitszylinder ein.

Hat der Arbeitskolben die Spülschlitze des Zy-

linders i beim Aufwärtsgang wieder geschlossen,

so entsteht in der äußeren Spülluftpumpenseite

durch die Bewegung des Spülluftputnpenkolbens

hach innen ein Unterdruck, bis der Spülluftpumpen-

kolben die Saugschlitze 33 geöffnet hat und die

Saugluft iti diesen äußeren Spiilluftpumpenrauni

eintritt.

Der Vorgang auf der inneren Spülluftpumpen-

seite ist derselbe. In Abb. .4 hat der Spülluftpum-

penkolben die Saugschlitze 33 geöffnet, so daß die

Sangluft ist den inneren Spülluftpunipenraum ein-

strömt. Bei seiner Hubbewegung stach innen

schließt Gier Spülluftpumpenkolben die Sang-

schlitze 33 wieder ab und verdichtet die Luft so

l:iiige, bis der Arbeitskolben des Arbeitszylinders 2

dessen Spülluftschlitze öffnet.

Die Abb. 6 und 7 zeigen den Arbeitskolben .I, den

Arbeitszylinder 2, den Kurbelzapfen 12 und die

Gegengewichte i.i in der Stellung bei Beginn der

Spültitig durch das Kraftstoff-Luft-Geinisch aus

(lein Kurbelkasten. Dabei hat der Arbeitskolben mit

seiner Unterseite (las Kraftstoff-Luft-Gemisch im

Kurbelkasten auf den Spüldruck verdichtet. Der

rechte utid linke Gemischkanal 27 ist dicht bis auf

den zvlin(ii-isclieli Umfang der Gegengewichte

liet-tilitergezogen und wird durch die Aussparungen

4o bzw. Ir der Gegengewichte eben geöffnet. 1)1e

Üfftning beginnt vorteilhaft in der Nähe oder nach

(lein unteren Totpunkt des Arbeitskolbens.

Die Abb. 8 und 9 zeigen die Stellungen Gier Gegen-

Z, wenn der abwärts gehende Arbeitskolben

die Gennschkanäle 27 freilegt. Die Gegengewichte

decken dabei die Gemischkanäle unten alt und ver-

lliiten ein Zurückschfagen von Verbrennungsgasen

in den Kurbelkasten. Beide Arbeitszylinder haben

durch die svininetrische Anordnung der Steuer-

kanäle gleiche Gegengewichte.

1)1e Abb. io zeigt ein Steuerdiagranirn beispiels-

we@se des Arbeitszyliilders 2, seines Kurbelkastens

und der zugehörigen Innenseite des Spülluftpum-

penzylinders. _-Nus ihm ist ihr gegenseitiges zeit-

liches Zusammenarbeiten ersichtlich. Der obere

Totpunkt 0T des Arbeitskolbens liegt oben auf dem

Kurbelkreis 46 und der untere Totpunkt UT unten.

Die Drehrichtung zeigt der Pfeil. Der Spülluft-

putnpenkolben eilt dem Arbeitskolben um 3o° nach.

.I3 ist die Maßstrecke für die Höhe der Saugschlitze

des Arlreitszvlinclers für den Einlaß des Kraftstoff-

I_itft-(iemisclies in den Kurbelkasten. .Id ist die

Maßstrecke für die Höhe der Saugschlitze des Spülluftpumpenzylinders.

45 ist die Maßstrecke für den Hubanteil des Spülluftpumpenkolbens für die Vorverdichtung der Spülluft vom Abschluß der Saugschlitze des Spülluftpumpen7ylinders bis zum Öffnen der Spülluftschlitze des Arbeitszylinders.
Nach Abb. io beginnt -die Luftspülung nach Rufsteuern der Spülluftkanäle durch den Arbeitskolben. Mit zunehmender Drehzahl dauert (las Einströmen der verdichteten Spülluft in den Arbeitszylinder länger an. Die Spülung mit Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Kurbelkasten beginnt hier beispielsweise i5° nach dem unteren Totpunkt des Arbeitskolbens durch die Steuerung der Gegengewichte.
Da bei Kurbelkastenmotoren das Schmieröl normalerweise dem Kraftstoff in einem bestimmten Mengenverhältnis von beispielsweise i : 25 beigemischt wird und eine besondere Schmierung für die Spülluftpumpe und deren Antrieb unerwünscht ist, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach Abb. 3 ein Verbindungskanal 42 zwischen der Saugleitung 17 für das Kraftstoff-Luft-Getnisch und dem Raum 2o für das Unterbringen des Exzenterantriebes der Spülluftpumpe angeordnet. Durch die Hubbewegungen des Pumpenkolbens wird der Exzenterraum 2o ähnlich wie ein Kurbelkasten abwechselnd auf Über- und Unterdruck gebracht. Deshalb strömt abwechselnd eine gewisse Gemischmenge durch den Verbindungskanal 42 aus und ein. Dadurch gelangt auch Schmieröl in den Exzenterraum und schmiert den Antrieb und den Kolben der Spülluftpumpe.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Vergaser und Zündkerze und mit Einführung einer bestimmten Spülluftinenge vor dem Kraftstoff-Luft-Gemischmenge in den Arbeitszylinder, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fördern der Spülluftmenge in den Zylinder eine Spülluftkolbenpumpe und zum Fördern des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Zylinder eine Kurbelkastenpumpe angeordnet ist und daß für Spülluft und Gemisch getrennte Kanäle und Einlaßschlitze vorgesehen sind, von denen die Gemischkanäle durch besondere Steuerorgane erst in der Nähe oder nach dem unteren Totpunkt des Arbeitskolbens aufgesteuert werden.
2. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengewichte der Kurbelwelle als Drehschieber zum Steuern des Beginns der Einführung des Kraftstoff-Luft-Gemisches aus der Kurbelkastenpumpe in den Arbeitszylinder ausgebildet sind.
3. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder mit einer Umkehrspülung für die Spülluft aus der Spülluftkolbenpumpe ausgebildet ist, bei der die Spülluftkanäle auf beiden Seiten neben den Auslaßkanälen angeordnet sind und die Spülluft auf die den Auslaßkanälen gegenüberlicgende Zylinderwand richten.
4. Zweitakt-Brenrikraftniaschine nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder auch mit einer Umkehrspülung für die Einführung des Kraftstoff-Luft-Gemisches aus (lein Kurbelkasten ausgebildet ist, hei der die Spülkanäle für dieses hraftstoff-Luft-Geinisch zu beiden Seiten des Zylinders neben den Spülluftkanä len nach der den Auslaßkanälen gegenüberliegenden Zylinderavand zu angeordnet und auf diese gerichtet sind.
5. Zweitakt-Brennkraftniaschine nach den Ansprüchen i bis :4, dadurch gekennzeichnet, (laß die Bewegungen des Spülluftpumpenkolbens denen des Arbeitskolbens um 30° nacheilen.
6. Zweitakt-Brennkraftinaschine nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spül- und Auslaßkanäle so auf dem Umfang des Arbeitszylinders verteilt sind, daß die neben den Spülluftkanälen angeordneten Spülkanäle für das Kraftstoff-Luft-Gemisch auf dem Umfang der Gegengewichte auftreffen. Zweitakt-Breimkraftniaschine nach den Ansprüchen i bis E, dadurch gekennzeichnet, (laß der Einlaß der Spülluft durch Saugschlitze des Spülluftpuinpenzylinders erfolgt, die vom Spülluftpumpenkolben freigelegt werden. B. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Spülluftmenge eine Spülluftdrosselklappe in der Saugleitung der Spülluftpumpe angeordnet ist, die mit der Vergaserdrosselklappe gekoppelt und gleichsinnig mit dieser verstellbar ausgebildet ist. Zweitakt-Brentikraftmaschine nach den Ansprüchen i bis 8, die als Zweizylinderreiheninotor mit zwei getrennten Kurbelkasten ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine doppelt wirkende Spiilluftkolbenpumpe angeordnet ist, die von einem Exzenter der Kurbelwelle zwischen beiden Kurbelkasten angetrieben und unter einem Gabelwinkel von 9o° zu den beiden Arbeitszylindern an der einen Längsseite der beiden Kurbelkasten angeordnet ist. io. Zweitakt-Brennkraftniaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite der. doppelt wirkenden Spülluftkolbenpumpe dem einen Arbeitszylinder und die andere Seite dein anderen Arbeitszylinder zugeordnet ist und daß von der einen Spülluftpumpenseite eine Verbindungsleitung für die Spülluft zu den beiden Spülluftkanälen des einen Arbeitszylinders und von der anderen Spülluftpumpenseite eine andere Verbindungsleitung für die Spülluft zu den beiden Spülluftkanälen des anderen Arbeitszylinders führt. I i. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 9 und io, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaser für (las Kraftstoff-Luft-Geinisch für die Kurbelkasten auf der Seite des Motors angeordnet ist, auf der auch die Spülltiftkolbeiil)umpe sich befindet. 12. Zweitakt-ßrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 9 bis 1 r, dadurch gekenntlzeichnet, daß der Raum für den Exzenterantrieb der Spülluftkolbenpumpe zwischen beiden Kurbelkästen mit der Sauleitung für das Kraftstoff-Luft-Geinisch durch eine Öffnung in Verbindung steht, so daß durch die Pumpwirkung des Exzenterraumes das dem Kraftstoff beigemischte Schmieröl auch zur Schmierung der Spülluftpumpe und ihres Antriebes dient.