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Zweitakt-Ottomotor mit Kurbelkasten- und Spülluftpumpe Das Hauptpatent
behandelt einen Zweitakt-Ottomotor mit Kuribel'kastengemischpumpe, Vergaser und
Zündkerze und mit Einführung einer bestimmten Spülluftmenge vor der Kraftstoff-Luft-Gemischmenge
in den Arbeitszylinder, wobei der Arbeitszylinder erst mit Spülluft aus einer Spülluftkol,benpumpe
ausgespült wird und das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus der Kurbelkastenpumpe später
in der Nähe oder nach dem unteren Totpunkt d-es Arbeitskolbens durch besondere Kanäle
in den Arbeitszylinder eingeführt wird. Der Beginn der Einführung des Kraftstoff-Luft-Gemisches
aus. der Kurbelkastenpumpe in den Arbeitszylinder wird vorzugsweise durch die als
Drehschieber ausgebildeten Gegengewichte der Kurbelwelle gesteuert. Ferner sind
die Arbeitszylinder mit einer Umkehrspülung für die Spülluft aus der Spülluftkolbenpumpe
ausgebildet, bei der die Spülluftkanäle auf beiden Seiten neben den Auslaßkanälen
angeordnet sind und die Spülluft auf die den Auslagkanälen gegenüberliegende Zylinderwand
richten. Desgleichen. sind die Arbeitszylinder auch mit einer Umkehrspülung für
die Einführung des Kraftstoff-Luft-Gemisches aus dem Kurbelkasten ausgebildet, bei
der die Spülkanäle für dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch zu beiden Seiten der S,pülluftkanäle
nach der den Auslaßkanälen gegenüberliegenden Zylinderwand angeordnet und auf sie
gerichtet sind.
Bei Zweizylinderrei'henmotoren mit zwei getrennten
Kurbelkasten ist eine doppelt wirkende Spülluft'kolbenpumpe angeordnet, die von
einem Exzenter der Kurbelwelle zwischen den Kurbelkasten angetrieben und unter einem
Gabelwinkel von go° zu den beiden Arbeitszylindern an der einen Längsseite der beiden
Kurbelkasten in der Mitte zwischen den Arbeitszylindern angeordnet ist. Die eine
Seite der doppelt wirkenden Spülluft'kolbenpumpe ist dem einen Arbeitszylinder und
die andere Seite dem anderen Arbeitszylinder zugeordnet.
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Die Erfindung stellt eine Erweiterung und Verbesserung der Haupterfindung
dar. Das- Hauptmerktnal der Erfindung ist, daß nur das eine der beiden Gegengewichte
des Kurbelkastens zur Steuerung des Beginnes der Gemischspülung herangezogen wird,
während das andere Gegengewicht in normaler Ausführung ohne Steuerungsaufgabe ausgeführt
ist. Dadurch wird eine wesentliche Vereinfachung erzielt. Bei Zweizylindermotoren
werden die äußeren Gegengewichte innormaler Ausführung und die inneren Gegengewichte
für die Steuerung des Gemisches ausgebildet. Der linke und rechte Spülluftkanal
und Gemischkanal jedes Arbeitszylinders werden spiegelbildlich zueinander ausgebildet
zur Erzielung einer drallfreien Zylinderspülung mit bester Spülwirkung. Das steuernde
Gegengewicht steuert gleichzeitig den .linken und den rechten Spülgemischkanal eines
Arbeitszylinders.
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Die Lage der Spül- und Auslaßkanäle des Arbeitszylinders wird so gewählt,
daß die vorn Kurbelkasten zu den Gemischspül9:anälen der linken und rechten Seite
führenden Gemischzuleitungen ohne wesentliche Richtungsänderungen senkrecht nach
oben geführt sind.
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Die Steuerung des Beginnes der Gemischspülung wird auch dann nur von
dem einen. Gegengewicht vorgenommen, bei Zweizylindermotoren vorteilhaft je von
dem inneren Gegengewicht, wenn die Arbeitszylinder so um ihre Achse gedreht sind,
daß die Spül- und Auslaßkanäle wohl noch gegenseitig spiegelbildlich, jedoch nicht
mehr spiegelbildlich zur Längsmittelebene des Motors angeordnet sind.
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Die Spülluft- und Gemischspülkanäle der Arbeitszylinder sind tnit
möglichst großem Querschnitt unter Ausnutzung eines. möglichst großen Teiles des
Umfanges der Zylinderbohrung zur Erzielung einer möglichst hohen Zylinderleistung
ausgeführt. Zur Vergrößerung der Spülluft!kanäle ist nur noch ein großer Auslaßkanal
angeordnet.
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Die äußeren Gegengewichteerzeugeneine größere Fliehkraft als die inneren
und übernehmen einen größeren Anteil an dem Ausgleich des Kippmomentes der hin und
her gehenden Massen der Arbeitszylinder, als ihrem gegenseitigen Abstand zukommt.
Die inneren Gegengewichte übernehmen den. Rest des Ausgleiches dieses Kippmomentes
und außerdem den Ausgleich der Massenkräfte der Spülluftkolbenpumpe.
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Zur Verkürzung der baulichen Ausladung der Spülluftpumpe nach der
Seite hin und der Länge der Spülluftleitungen zu den Spülluftkanälen der Arbeitszylinder
ist das Verhältnis vom Durchmesser des Scheibenkolbens der Spülluftpumpe zum Hub
des Pumpenkolbens ungewöhnlich mit 8 : i, die Kolbenpumpe also sehr kurzhubig ausgeführt.
Dadurch werden auch die Massenkräfte des Pumpenkolbens trotz der Durchmesservergrößerung
geringer.
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Die Spülkanäle für das Gemisch können auch von außen her zugänglich
gemacht und bearbeitet werden. Sie werden dabei durch Formdeckel abgedeckt.
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Damit die Gemischmenge, die von der Kurbelkastenpumpe bei jeder Umdrehung
in den Arbeitszylinder gefördert wird, nicht zu groß wird, da der Zylinder in der
Hauptsache mit Luft ausgespült werden soll, können die Einlaßkanäle für das Einströmen
des vom Vergaser gebildeten Gemisches in den Kurbelkasten mit verhältnismäßig großer
Höhe von über 30% des Arbeitskolbenhubes ausgebildet werden, wodurch der Nutzhub
und damit die Fördermenge der Kurbelkastenpumpe verringert wird. Der Hubraum jeder
Seite der doppelt wirkenden Spülluftpumpe wird annähernd gleich dem Hubraum des
Motorkolbens gemacht.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Z«#eizylinderreihenmotors
mit einer doppelt wirkenden Spülluftpumpe gezeigt und beschrieben. Es zeigt Abb.
i einen senkrechten. Längsschnitt eines Zweizylinderreihenmotors mit aufgesetztem
Zylinderblock nach der Linie I-I der Abb. 2, Abb. 2 einen waagerechten Schnitt durch
die beiden Arbeitszylinder nach der Linie II-II der Alxb. i in Höhe der Spülkanäle
für die Luft und für das Gemisch und der Auslaßkanäle, mit symmetrischer Anordnung
aller Kanäle zur Längsmittelebene des Motors, Abb. 3 bis 6 Ausschnitte aus Querschnitten
des Motors, Abb. 3 ein äußeres Gegengewicht 'hei der unteren Totpunktstellung des
Arbeitskolbens, Abb. 4. ein inneres Gegengewicht in der Stellung bei Beginn der
Gemischspülung durch Aufsteuern der beiden symmetrisch angeordneten Gemischleitungen,
Abb.5 ein inneres Gegengewicht in der Stellung beim Aufsteuern der Gemischspülkanäle
des Arbeitszylinders durch den abwärts gehenden Arbeitskolben, wobei die beiden
Gemischleitungen am Kurbelkasten durch das Gegengewicht abgedeckt sind, Abb. 6 ein
inneres Gegengewicht in der Stellung beim Ende der Gemischspülung durch den Abschluß
der Gemischspülkanäle durch den aufwärts gehenden Arbeitskolben; die Gemischleitungen
vom Kurbelkasten aus sind durch das Gegengewicht noch weit geöffnet; Abb. 7 zeigt
einen senkrechten Längsschnitt des Zweizylindermotors zwischen der Spülluftpumpe
und den Arbeitszylindern nach der Linie VII-VII der Abb. g durch die Gemischkanäle.
die Spülluftkanäle, den Saugikanal zwischen Vergaser und Kurbelkasten und den Führungszylinder
der Spülluftpumpe; Abb. 8 zeigt einen waagerechten Schnitt durch den Arbeitszylinderblock
nach der Linie VIII-VIII
der Abb. i in Höhe des Saugkanals für das
Gemisch zwischen Vergaser und Kurbelkasten mit Schnitt durch die Zuleitungskanäle
für die Luft und das Gemisch; Abb. 9 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch den
Motor zwischen den beiden Arbeitszylindern nach der Linie IX-IX der Abb. i durch
die doppelt wirkende Spülluftpumpe bei innerer Totpunktstellung des Pumpenkolbens,
durch den Vergaser mit Drosselklappe und durch die Drosselklappe der Spülluftpumpe,
beide in der Leerlaufstellung; Abb. io zeigt einen waagerechten Schnitt durch die
Arbeitszylinder in Höhe der Auslaß- und Spülkanäle für die Luft und das Gemisch
eines Motors. Die Symmetrieebene der Zylinder steht spiegelbildlich schräg zur Längsmittelebene
des -Motors. Die Auslaßkrümmer münden in einer Ebene am vorderen und hinteren Ende
einer Längsseite des Zylinderblockes.
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In den Abb. i bis 9 ist i der linke und 2 der rechte Arbeitszylinder
des hier auf das Kurbelgehäuse aufgesetzten Zylinderblockes. 3 ist der linke und
4 der rechte Arbeitskolben. 5 ist der gemeinsame Zylinderkopf mit Verbrennungsraum
6 und Zündkerze i9. Die Kurbelwelle 7 trägt am rechten Ende das Schwungrad B. 9
ist der linke und io der rechte Kurbelkasten. Der linke Kurbelzapfen i i ist gegenüber
dem rechten Kurbelzapfen 12 um i8o° versetzt. 13 sind die äußeren Gegengewichte
der Kurbelwelle, je eines in jedem Kurbelkasten. die in üblicher Form ausgeführt
und nicht zur Steuerung des Gemisches herangezogen sind. 1,4 sind die inneren Gegengewichte,
die hier zur Steuerung von je zwei Gemischleitungen für jeden Arbeitszylinder dienen
und außerdem zum Ausgleich der Massenkräfte der Spülluftpumpe. 15 ist der Exzenter
und 16 die Exzenterstange der Spülluftpumpe. Der Exzenterantrieb der Spülluftpumpe
ist in einem getrennten Exzenterraum 20 zwischen den beiden für sieh abgedichteten
Kurbelkasten 9 und io angeordnet und damit die Spülluftpumpe in der Mitte zwischen
den beiden Arbeitszylindern und unter einem Gabelwinkel von 9o° zu diesen. 17 ist
die gemeinsame Saugleitung, die das Kraftstoff-Luft-Gemischvom Vergaser durch die
Einlaßkanäle 18 abwechselnd in die Kurbelkasten 9 und io einströmen läßt. 21 ist
ein Gehäuse für Lichtmaschine, Anlasser und Zündverteiler. 22 und 23 sind die Auslaßkanäle
der beiden Arbeitszylinder, die hier nach den Enden des Zylinderblockes in zueinander
entgegengesetzter Richtung verlaufen. 2-. sind die den Auslaßkanälen benachbarten
Spülluftkanäle und 25 die senkrecht verlaufenden Zuleitungskanäle für die Spülluft.
26 ist der Gemischspülkanal auf der einen Seite jedes Zylinders und a7 der dazugehörige
senkrecht verlaufende Zuleitungskanal für das vom Kurbelkasten kommende Gemisch.
28 ist der Gemischspülkanal auf der anderen Seite und 29 der dazugehörige Zuleitungskanal
für das Gemisch. Die Auslaß- und Spülkanäle sind hier symmetrisch zur Längsmittelebene
des Motors angeordnet. Die Gemischspül'kanäle münden bei der Ausführung nach Abb.
2 senkrecht zur Mittelebene in den Arbeitszylinder ein. Sie können auch eine Neigung
nach der den Auslaßkanälen gegenüberliegenden Zylinderwandseite haben, wie beispielsweise
bei der Ausführung nach Abb. io bzw. bei dem Hauptpatent.
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Nach den Abb. 1,:2, 7 und 8 liegen die Zuleitungskanäle 27 und 29
für das Gemisch in der Ebene der steuernden inneren Gegengewichte 14 der beiden
Kurbelkasten, so daß diese Zuleitungskanäle das Gemisch senkrecht nach oben und
ohne wesentliche Krümmungen den Spülgemischkanälen zuführen. Nach Abb. 9 ist 3o
der Scheibenkolben der doppelt wirkenden Spülluftpumpe. Er hat hier ein ungewöhnliches
Verhältnis von Durchmesser zu Hub von 8 : i, damit die Pumpe eine geringe seitliche
Bauausladung erhält. Das Verhältnis könnte beispielsweise auch io : i gemacht «-erden.
31 ist der Führungszylinder für den Pumpenkolben, 32 die Pumpenzylinderumfangswand.
33 sind die für beide Pumpenseiten gemeinsamen Einlaßschlitze für die Spülluft,
34 die hier rings um die Pumpenzylinderwand 32 geführte ringförmige Saugleitung
für die Spülluft und 35 die Drosselklappe in dem Saugstutzen der Spülluftpumpe für
die Regelung der Spülluftmenge. 36 ist ein Gestänge zur gleichzeitigen Betätigung
der Spülluf.tdrosselklappe 35 und der Gemischdrosselklappe 44 des Vergasers 43.
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In Abb. 9 sind die beiden Drosselklappen in der Leerlauf- bzw. Anlaßstellung
gezeichnet. Die Spülluftdrosselklappe 35 ist dabei ganz geschlossen und die Vergaserdrosselklappe
44 ein wenig für die geringe Leerlaufgemischmenge geöffnet. Bei Steigerung der Belastung
werden beide Klappen im gleichen Sinne zunehmend geöffnet.
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In den Abb. i und 7 ist 38 die Zuleitung für die Spülluft von der
Innenseite der Spülluftpumpe zum rechten Arbeitszylinder 2 und 39 die Zuleitung
von der Außenseite der Spülluftpumpe zum linken Arbeitszylinder i.
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42 ist eine Bohrung zwischen der Saugleitung 17 für das Gemisch und
dem Exzenterraum 2o zur Schmierung der Spülluftpumpe.
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Aus den Abb. 3 bis 6 ist die symmetrische Anordnung aller Spülluft-
und Spülgemischkanäle des Arbeitszylinders auf der linken und rechten Seite zu sehen.
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In Abb. 3 sind die Spülluftkanäle 24 und die Spülluftleitungen 25
und ein äußeres Gegengewicht 13 bei der unteren Totpunktstellung des Arbeitskolbens
q, zu sehen. Die Abb. 4 zeigt für die gleiche Kurbelstellung wie bei Abb. 3 ein
inneres Gegengewicht 14. Es steuert hier den Beginn der Gemischspülung für den linken
Gemischspülkanal 26 durch Freigabe der Zuströmung des im Kurbelkasten vorverdichteten
Gemisches in den linken senkrechten Zuleitungskanal 27 und auf der rechten
Seite für die genau symmetrisch dazu angeordneten Kanäle 28 und 29 durch den Steuerausschnitt
4o. Die unteren Ausmündungen 49 der beiden Zuleitungskanäle 27 und 29, die auf dem
Umfang der inneren Gegengewichte münden, sind durch hervorstehende Arbeitsleisten
gebildet, so daß nur diese bearbeitet zu werden brauchen.
In Abb.
5 werden d.ie Gemischspülkanäle 26 und 28 durch den abwärts gehenden Arbeitskolben
eben geöffnet. Das Gegengewicht 14 hat die unteren Enden .a.9 der beiden Zuleitungskanäle
27 und 29 bereits abgedeckt und hält sie noch beispielsweise bis zum unteren Totpunkt
des Arbeitskolbens, alsoüber einen Kurbelwellendrehwinkel von 6o° geschlossen. 41
ist eine zusätzliche zylindrische Abdeckwand des Gegengewichtes für den rechten
Zuleitungs!kanai 29. Sie ist als Brüche über der Aussparung 51 ausgebildet, damit
die Gegengewichtswirkung nicht verlorengeht.
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Die Abb.6 zeigt die Kurbelstellung beim Abschluß der Gemischspülkanäle
26 und 28 durch den aufwärts gehenden Arbeitskolben 4,. Die Zuleitungskanäle z7
und 29 sind dabei von dem Gegengewicht 14 noch fast voll aufgesteuert.
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In Abb. 4, sind 5o Formdeckel für den Abschluß der Gemischspülkanäle
26 und 28, die hier als Beispiel zugänglicher und bear'beitbarer Spülkanäle gezeichnet
sind.
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Die einfache und billige Steuerung des Gemisches nur durch die beiden
inneren Gegengewichte 14 ist auch bei der Ausführung der Auslaß- und Spülkanäle
der Arbeitszylinder nach Abb. io möglich.
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Die Spülluftkanäle 2-. und die dazugehörigen Zuleitungskanäle 25 liegen
hier in: Längsrichtung der Kurbelwelle noch außerhalb der Ebene der inneren Gegengewichte
1.4. Die Auslaß'kanäle 46 und 4r münden in einer Ebene am vorderen und hinteren
Ende der einen Längsseite des Zylinderblockes. Die c'@eren Gemischspülkanäle 26
und Zuleitungskanäle 27 sind durch einen kurzen waagerechten Querkanal 48 mit den
Mündungen 49 der Gemisch@hanäle in der Kurbelkastenwand verbunden, die in der Ebene
der inneren steuernden Gegengewichte 14 liegen. Die unteren Gemischspülkanäle 28
und deren Zuleitungskanäle 29 liegen nur wenig seitlich von der Ebene der Gegengewichte
14 und benötigen daher nur einen leicht schräg geführtenZuleitungskanal29.
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Nach den Abb. 2 bis 8 sind die Zuleitungen für die Luft und das Gemisch
von den Wänden der Arbeitszylinder durch einen Kühlwasserraum getrennt, damit auch
die unteren. Teile der Arbeitszylinderwände für die gesteigerte Leistung, .die die
zusätzliche Spülluftpumpe ermöglicht, ausreichend gekühlt sind.