DE2743780A1

DE2743780A1 - Einzylinder-hubkolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2743780A1
Application number: DE19772743780
Authority: DE
Inventors: Claus Dipl Ing Waker
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1977-09-29
Filing date: 1977-09-29
Publication date: 1979-04-12

Description

Einzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine nach dem Zweitaktprinzip.
Brennkraftmaschinen der obengenannten Bauart sind allgemein bekannt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Brennkraftmaschinen dieser Bauart beispielsweise durch Schichtladung die Abgaszusammensetzung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst: a) Der Kolben ist als Stufenkolben ausgeführt, mit im oberen Bereich kleinerem Durchmesser; b) zumindest ein Teil der im Brennraum mündenden überströmkanäle ist mit der Kurbelkastenpumpe verbunden; c) zumindest ein weiterer Überströmkanal ist über ein Rückschlagventil mit dem oberen Ende des vom größeren Kolben überstrichenen Ringraumes verbunden; d) der Ringraum ist in seinem unteren Bereich über ein Rückschlagventil mit einem Ansaugkanal für brennstoffreiches Gemisch verbunden; e) die Kurbelkastenpumpe ist über ein Rückschlagventil mit einem Ansaugkanal für Luft oder brennstoffarmes Gemisch verbunden.
Durch die Kombination der Teilmerkmale a bis e kann bei einer zbeitakt Elnsylinder^Hubkolben-Brennkraftmaschine in ganz besonder. vorteilhafter Weise unter Beibehaltung ihres einfachen Bauprinzips über zwei getrennte Systeme von Überströmkanälen mit entsprechenden Pumpräumen und Ansaugkanälen eine ganz wirksame Ladungsschichtung erzielt werden. Dabei ist es möglich, über das eine Ansaugsystem reine Luft bzw. ein mageres Brennstoff-Luft-Gemisch anzusaugen und über das andere System ein fettes Brennstoff-Luft-Gemisch. Durch die Verwendung eines Stufenkolbens ergibt sich außer dem Vorteil der beiden getrennten Pumpräume noch der Vorteil einer mit höherem Druck arbeitenden Kurbelkastenpumpe, bezogen auf den hubraum der Brennkraftmaschine. Dabei sind die Ubrigen Uberströmkanäle direkt mit der Kurbelkastenpumpe verbunden, während zumindest ein zusätzlicher überströmkanal über ein Rückschlagventil in Form einer Membrane mit dem Ringraum, gebildet durch die größere Zylinderbohrung und den Kolbenschaft der kleineren Kolbenbohrung, verbunden ist. Sowohl die Kurbelkastenpumpe als auch der Ringraum werden durch getrennte Ansaugkanäle über Membranen entweder mit reiner Lüft und einem fetten Gemisch bzw.
magerem Gemisch und fettem aemisch gespeist.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, daß zwischen dem weiteren Überströmkanal und dem entsprechenden Rtlckschlagventil ein Speicherraum angeordnet ist. Damit kann das über den Ringraum und die größere Kolbenstufe geförderte fette Gemisch vorverdichtet bereitgehalten werden, bis bei der Abwärtsbewegung des Stufenkolbens der Uberströmkanal von der Kolbenoberkante freigegeben wird und das fette Gemisch ganz gezielt mit starkem Druck zur Bildung der Schicht ladung in den Brennraum einströmen kann, Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Brennkraftmaschine insbesondere im Hinblick auf Bearbeitung und Montage ist dadurch zu erzielen, daß die beiden Ansaugkanäle für die Kurbelkastenpumpe und den Ringraum zusammen mit dem Speicherraum ein einziges Bauteil bilden, das an einer gemeinsamen Dichtfläche am Zylinder-Kurbelgehäuse-Block anbringbar ist. Dieses Bauteil kann beispieisweiße als Druckgußteil hergestellt werden und benötigt somit keine Feinbearbeitung mehr.
In vorteilhafter Weite sind die RUckschlagventile als Membranventile ausgeführt und 8ind im Bereich der Dichtflflche zwischen dem gemeinsamen einzigen Bauteil und dem Zylinder-Kurbelgehäuse-Block angeordnet. Damit können auch diese Membranventile zu einem Bauteil zusammengefaßt werden, indem sie auf eine gemeinsame Trägerplatte aufgebracht werden und diese Trägerplatte über entsprechende Dichtungsmaterialien einmal zum gemeinsamen Bauteil hin und zum anderen zum Zylinder-Kurbelgehäuse-Block hin abdichten.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutern Die Darstellung zeigt einen Schnitt durch eine Einzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine nach dem Zweitaktprinzip mit Stufenkolben. Der Stufenkolben 1 ist in seiner unteren Totpunktlage dargestellt Wie bei Stufenkolben allgemein üblich, weist der zum Brennraum hin abdichtende Kolbenbereich den kleineren Durchmesser auf, während an seinem unteren Ende eine Stufe angeordnet ist - mit einem größeren Durchmesser. Der Kolben gleitet mit seinem kleineren Durchmesserbereich in einer Zylinderbohrung 11 des Zylinders 10, welcher in bekannter Weise mit Kanälen ausgestattet ist Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Zylinder 10 einen Auslaßkanal 8 auf, zwei sich gegenüberliegende Uberströmkanäle 3 sowie einen Uberströmkanal 4. In den oberen Bereich des Brennraumes reicht eine Zündkerze 13 hinein. Der Zylinder 10 setzt sich nach unten, unterhalb der öffnungen der Uberströmkanäle und des Auslaßkanals, in einer großen Zylinderbohrung 12 fort, in welcher die Stufe mit dem größeren Durchmesser des Stufenkolbens 1 gleitet Dadurch wird zwischen der Zylinderbohrung 12 und dem Kolbenhemd des Kolbens mit dem kleineren Durchmesser ein Ringraum 2 gebildet. Dieser Ringraum 2 weist sein größtes Volumen im unteren Totpunkt des Stufenkolbens 1 und sein kleinstes Volumen im oberen Totpunkt auf q Dieser Ringraum 2 ist in seinem obersten Bereich über einen Uberströmkanal 18 sowie ein Membranventil 14 mit einem Speicherraum 5 verbunden, aus welchem der Vberströmkanal 4 in den Brennraum reicht. In seinem untersten Bereich weist der Ringraum 2 eine durch ein Membranventil 15 absperrbare Verbindung mit einem Ansaugkanal 7 auf. Dieser Ansaugkanal 7 ist mit einer Einrichtung zur Herstellung eines fetten Gemisches verbunden, Der Zylinder 10 ist auf ein Kurbelgehäuse 9 aufgesetzt, welches in üblicher Weise in Verbindung mit dem großen Durchmesserbereich des Stufenkolbens 1 als Kurbelkantenpumpe wirkt. In diesem Kurbelgehäuse 9 bewegt sich das Pleuel 17. Das Kurbelgehause 9 ist ueber einen Ansaugkanal 6 sowie über ein Membranventil 16 entweder über eine Luftfiltereinrichtung direkt mit der Umgebungsluft oder mit einer Einrichtung zum Liefern eines kraftstoffarmen Gemisches verbunden Im gemeinsamen Bauteil 19 sind der Ansaugkanal 6, der Ansaugkanal 7 sowie der Speicherraum 5 zusammengefaßt. Die Vberstromkanäle 3, deren in den Brennraum reichende Öffnungen direkt von der Oberkante des Stufenkolbens 1 gesteuert werden, sind mit ihren anderen Enden mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses 9 verbunden.
Die Wirkungsweise der dargestellten Brennkraftmaschine ist folgende; Zum besseren Verständnis wird von der oberen Totpunktlage des Stufenkolbens 1 ausgegangen. In dieser Kolbenstellung wird das im Kompressionsraum komprimierte Kraftstoff-Luft-Gemisch durch einen Zündfunken der Zündkerze 13 entzündet. Die daraufhin entstehende Verbrennung bewirkt eine Bewegung des Stufenkolbens 1 nach unten. Während dieser Bewegung beginnt die Vorverdichtung des im Kurbelgehäuse 9 bei der vorangegangenen Aufwärtsbewegung des Stufenkolbens 1 über den Ansaugkanal 6 und das Membranventil 16 angesaugten Mediums Bei diesem Medium kann es sich sowohl um reine Luft als auch um ein mageres Gemisch handeln. Dieser Vorverdichtungsvorgang setzt sich so weit fort, bis die Kolbenoberkante die Oberströmkanäle 3 freigibt. Zu diesem Zeitpunkt hat bereits die Freigabe des Auslaßkanals 8 stattgefunden, so daß bereits ein Teil der verbrannten Gase ins Freie gelangen konnte. In bekannter Weise erfolgt nun das Einströmen des Mediums über die Vberströmkanäle 3 in den Brennraum. Gleichzeitig entsteht im Ringraum 2 durch die Abwärtsbewegung des Stufenkolbens 1 ein Unterdruck, durch welchen im Bereich der unteren Totpunktlage fettes Gemisch über den Ansaugkanal 7 und das Membranventil 15 in den Ringraum 2 angesaugt wird. Die Kolbenoberkante gibt im unteren Bereich der möglichen Kolbenstellung ebenfalls den Uberströmkanal 4 frei, welcher das Einströmen von fettem Gemisch aus dem Speicherraum 5 ermöglichst Dieses fette Gemisch stand bis zu diesem Zeitpunkt im Speicherraum 5 unter einem hohen Druck und strömt nun gezielt in den Brennraum bis in den Bereich der Zündkerze 13. Bei der anschließenden Aufwärtsbewegung des Stufenkolbens 1 werden nacheinander die Vberströmkanäle 4, 3, der Auslaßkanal 8 sowie die in den Ringraum 2 reichende oeffnung des Ansaugkanals 7 von den entsprechenden Kolbenteilen Uberfahren. Es erfolgt die Kompression des im Brennraum eingeschlossenen Gemisches sowie gleichzeitig infolge der Ausbildung eines Unterdruckes im Kurbflgehäuse 9 der Ansaugvorgang des Mediums über den Ansaugkanal 6 und das Membranventil 16 sowie eine Kompression des im Ringraum 2 angesaugten fetten Gemisches und seine Überführung über das Membranventil 14 in den Speicherraum 5, der zum Zylinder 10 hin bereits durch das Kolbenhemd abgeschlossen ist.
Mit der beschriebenen Brennkraftmaschine ist es möglich, unter Beibehaltung des einfachen Aufbaues einer Zweitakt-Brennkraftmaschine eine exakt steuerbare Ladungsschichtung zu erzielen. Dabei wird gerade das fette Gemisch, dem Schmieröl beigefügt werden kann, besonders gut aufbereitet, da es mehrere Räume und zwei Ventile durchströmt, Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Einzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine nach dem Zweitaktprinzip, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: a) Der Kolben ist als Stufenkolben (1) ausgeführt, mit im oberen Bereich kleinerem Durchmesser; b) zumindest ein Teil der im Brennraum mündenden überströmkanäle (3) ist mit der Kurbelkastenpumpe verbunden; c) zumindest ein weiterer Überströmkanal (4) it über ein Rückschlagventil (14) mit dem oberen Ende den vom größeren Kolben überstrichenen Ringraumes (2) verbunden; d) der Ringraum (2) ist in seinem unteren Bereich rier ein Rückschlagventil (15) mit einem Ansaugkanal (7) für brennstoffreiches Gemisch verbunden; e) die Kurbelkastenpumpe ist über ein Rückschlagv ntil (16) mit einem Ansaugkanal (6) für Luft oder brennstoffarmes Gemisch verbunden 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem weiteren überströmkanal (4) ind dem entsprechenden Rückschlagventil (14) ein Speicherraum (5) angeordnet ist.

3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2 dl(ltlrch gekennzeichnet, daß die beiden Ansaugkanäle (h, 7) für die Kurbelkastenpumpe und den Ringraum (2) zusammen mit dem Speich<rraum (5) ein einziges Bauteil (19) bilden, das an einer gemeinsamen Dichtfläche am Zylinder-Kurbelgehiue-Rlock anbringbar ist 4, Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, durch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (14 bis 16) als Membranventile ausgeführt sind und im Bereich der Dichtfläche zwischen Bauteil (19) und Zylinder-Kurbelgehäuse-Block angeordnet sind.