DE2833677A1

DE2833677A1 - Zweitakt-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2833677A1
Application number: DE19782833677
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Ateliers de la Motobecane SA
Current assignee: MBK Industrie SA
Priority date: 1977-08-22
Filing date: 1978-08-01
Publication date: 1979-03-01
Also published as: US4191138A; FR2401316B1; ES472709A1; FR2401316A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitakt-Brennkraftmaschine , insbesondere auf eine Brennkraftmaschine mit einem ersten Zylinder, in dem sich ein Antriebskolben bewegt und einem zweiten Zylinder, in dem sich ein Ausgleichsorgan bewegt, wobei die gegeneinander gerichteten Stirnseiten des Äntriebskolbens und des Ausgleichsorgans die Kammer einer Kurbelgehäusepumpe begrenzen, während die andere Stirnseite des Antriebskolbens einen Verbrennungsraum und die andere Stirnseite des Äusgleichsorgans einen zusätzlichen Kompressionsraum abgrenzen.

Die beiden Hauptnachteile des Zweitaktmotors sind sein hoher Kraftstoffverbrauch und die von ihm verursachte starke Luftverschmutzung. Diese beiden Nachteile hängen im wesentlichen damit zusammen, daß die Abgasspülung im Zylinder mit Frischgas erfolgt, das durch Überströmkanäle aus dem Kurbelgehäuse kommt. Dieses Frischgas gelangt in den Zylinder, während der Abgasauslaßschlitz offen ist, durch den das Frischgas teilweise unverbrannt austritt.

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Es sind schon verschiedene Lösungen zur Beseitigung dieser Mängel vorgeschlagen worden. Dazu gehört zum Beispiel die Verwendung von Ventilen oder das Arbeiten mit unsymmetrischen Funktionsdiagrammen. Es wurden auch schon Motoren mit Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Zylinder vorgeschlagen.

Durch die Erfindung sollen die genannten Nachteile an einem Motor der oben beschriebenen Art mit einfachen Mitteln beseitigt werden.

Dazu ist erfindungsgemäß mindestens ein an sich bekannter überströmkanal vorgesehen, der die Kammer der Kurbelgehäusepumpe mit dem Verbrennungsraum zum Zuführen von Frischgas verbindet, mindestens eine Rohrleitung zum Zuführen von Frischluft, die den zusätzlichen Kompressionsraum mit dem Verbrennungsraum verbindet, ferner ist in der genannten Frischluftleitung ein Puffervolumen ausgebildet, weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, durch die die Frischluft in den zusätzlichen Kompressionsraum geführt und durch die genannte Rohrleitung gedrückt wird und schließlich die Einlaßschlitze für Frischgas und für Frischluft in der Wand des ersten Zylinders so angeordnet sind, daß der (die) Frischlufteintrittschlitz(e) beim Vorbeigleiten des Antriebskolbens vor dem (den) Frischgaseintrittsschlitz(en) freigegeben werden.

Der Abgasauslaßschlitz ist vorzugsweise in der Wand des ersten Zylinders so angeordnet, daß er beim Vorbeigleiten des Antriebskolbens vor dem Frischlufteintrittsschlitz freigegeben wird.

Auf diese Weise wird die Druckluftquelle, die von dem beweglichen Ausgleichsörgan und dem Zylinder, in dem es sich bewegt, gebildet wird, zur Herbeiführung einer Zweiphasenspülung

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benutzt, wobei die erste Spülungsphase mit Frischluft erfolgt. Der Frischlufteinlaßschlitz wird nämlich nach dem Abgasauslaßschlitz, aber vor dem Frischgaseinlaßschlitz freigegeben. Die Frischluft spült daher den Verbrennungsraum ohne Verlust von entweichendem Kraftstoff, bevor Frischgas zuströmt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Mischungsschmierung beibehalten werden kann, weil das Frischgas in üblicher Weise in das Kurbelgehäuse gelangt, was bei einem Einspritzmotor, der eine besondere Schmierung verlangt, nicht der Fall ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das Volumen der in den Verbrennungsraum einströmenden Frischluft vorbestimmt werden kann, wodurch die Verdünnung der Restgase gesteuert werden kann. Bei dem üblichen Zweitaktzyklus verbleibt nämlich im unteren Bereich des Verbrennungsraumes Stickstoff und Abgas. Mit dieser Verdünnung der Restgase läßt sich die Verbrennung steuern, denn bei der Zweiphasenspülung in dem erfindungsgemäßen Motor befindet sich im unteren Bereich im wesentlichen Frischtluft, wodurch das Gemisch magerer wird. Diese Verarmung wird ausgeglichen durch eine Anreicherung des durch das Kurbelgehäuse eintretenden Frischgases.

Im übrigen ist dann, wenn der Antriebskolben und das Ausgleichsorgan die einander entgegengesetzte Lage einnehmen, die in Form des zusätzlichen Kompressionsraumes verfügbare Druckluftguelle gegenüber dem Motorzyklus um 180° phasenverschoben. Die Luft wird in diesen zusätzlichen Kompressionsraum nämlich in genau dem Augenblick eingelassen, in dem sie über die Rohrleitung in den Verbrennungsraum gedrückt werden soll. Dieses Problem läßt sich beispielsweise dadurch lösen, daß in der Führung der Frischluft in der genannten Rohrleitung ein Puffervolumen vorgesehen wird. Eine andere Lösung besteht darin, mindestens einen Teil der Rohrleitung so auszubilden, daß ein variables Fassungsvermögen entsteht, indem beispielsweise

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ein Abschnitt aus verhältnismäßig nachgiebigen Material hergestellt wird.

Vorzugsweise ist die Rohrleitung aber so ausgeführt, daß die Druckänderung am Eingang des Verbrennungsraums gegenüber der Druckänderung am Ausgang des zusätzlichen Kompressionsraums phasenverschoben ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung für die Frischluftzufuhr in den zusätzlichen Kompressionsraum eine weitere Rohrleitung auf, die mit ihrem einen Ende an das Luftfilter des Motors und mit ihrem anderen Ende an den zusätzlichen Kompressionsraum über ein Ventil angeschlossen ist, das den übergang der Frischluft in diese weitere Rohrleitung verhindert.

Dadurch ist einerseits gewährleistet, daß die in den zusätzlichen Kompressionsraum und dann in den Verbrennungsraum eingelassene Frischluft filtriert wird und andererseits für diese Frischluftzuführung alle Möglichkeiten zur Lärmverminderung ausgenützt werden.

Außerdem kann der Motor nach einer bevorzugten Ausführungsform in der Wand des ersten Zylinders zwei Frischlufteinlaßschlitze besitzen, die mit der Rohrleitung verbunden sind, deren Einlaßströme genau gegen den Abgasauslaßschlitz gerichtet sind, sowie einen mit dem überströmkanal verbundenen Frischgaseinlaßschlitz, dessen Austrittsströmung auf einen Punkt der Erzeugenden des Abgasauslaßschlitzes gerichtet ist.

In der ersten Spülungsphase wird die Frischluft somit auf die dem Abgasausla3schlitz gegenüberliegende Zylinderwand gerichtet, dann steigt sie zum Zylinderkopf auf, indem sie die Abgase vor sich herschiebt. In der zweiten Spülungsphase, nach

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dem öffnen des Frischgaseinlaßschlitzes/ wird dieses Gas im Gegenstrom zu der Frischluft geführt, wodurch eine gleichmäßige Vermischung erzielt wird.

Bei einer abgeänderten Ausführung können zwei Frischgaseinlaßschlitze vorgesehen werden, die mit zwei Überströmkanälen verbunden sind, die ebenfalls ihre Austrittsströmung praktisch gegen den Abgasauslaßschlitz richten, so daß der Frischgasstrom durch den Frischluftstrom von den Abgasen getrennt ist.

Weitere Merkmale der Erfindung und der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt senkrecht zur Kurbelwelle eines erfindungsgemäßen Motors,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Boden des Zylinders des Ausgleichsorgans,

Fig. 3 eine Abwicklung der Wand des Zylinders für den Antriebskolben,

Fig. 4 ein Diagramm des Arbeitsspiels des Motors,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform des Zylinders in dem erfindungsgemäßen Motor,

Fig. 6 eine Abwicklung der Wand dieses Zylinders.

Der Motor nach Fig. 1 weist in an sich bekannter Weise ein Kurbelgehäuse 1 auf, durch das eine (nicht gezeichnete) Kurbelwelle führt, die von einem (ebenfalls nicht gezeich-

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neten) Pleuel angetrieben wird, das mit dem Antriebskolben 2 verbunden ist, der sich in einem Zylinder 3 hin und her bewegt. Der Motor besitzt außerdem einen zweiten Zylinder 4, in dem ein Ausgleichsorgan 5 beweglich angeordnet ist, das von der Kurbelwelle aus durch ein weiteres (nicht gezeichnetes) Pleuel angetrieben wird.

Die Zuführung von Frischgas erfolgt in an sich bekannter Weise über das Luftfilter 6 und den Vergaser 7 durch eine im Kurbelgehäuse vorgesehene Einlaßöffnung 8. Ein überströmkanal 9 in der Wand des Zylinders 3 verbindet das Innere des Kurbelgehäuses 1 mit dem Inneren des Zylinders 3 und sorgt für den Zutritt von Frischgas in den Zylinder 3.

Durch eine von dem Luftfilter 6 ausgehende Rohrleitung wird Frischluft in einen zusätzlichen Kompressionsraum 11 geführt, der durch die eine Stirnseite des Ausgleichsorgans 5 und durch ein Klappenventil 12 begrenzt wird. Die in den Kompressionsraum 11 eintretende Frischluft wird durch ein Klappenventil 14 in einen Raum 13 gedrückt und gelangt aus dem Raum 13 durch zwei Rohrleitungen 15 in den Zylinder 3 durch Kanäle 16, die in die Wand des Zylinders 3 eingelassen sind. Außerdem ist in den Rohrleitungen 15 ein Puffervolumen 17 ausgebildet.

Die Einlaßschlitze, durch die in der Wand des Zylinders 3 der Überströmkanal 9 und die Kanäle 16 münden, sind in Fig. 3 gezeichnet, die die Abwicklung der Wand des Zylinders 3 wiedergibt. Der in dem Zylinder absinkende Kolben 2 gibt zuerst den Schlitz 18 in der Abgasleitung 19 frei. Dann werden die Schlitze 20 der Kanäle 16 freigegeben, danach der Schlitz 21 des Überströmkanals 9.

Fig. 4 veranschaulicht den zugehörigen Arbeitszyklus des Motors. Ausgehend von dem oberen Totpunkt (PMH) führt die

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Ausdehnung der Abgase zum Absinken des Kolbens 2 im Zylinder 3, bei der Abwärtsbewegung wird zunächst der Auslaßschlitz (OE) freigegeben. Beim weiteren Absinken gibt der Kolben dann die beiden Schlitze .20 (OB₁) frei, wodurch die erste Phase der Spülung mit in den Rohrleitungen 15 und dem Volumen 17 befindlicher verdichteter Frischluft eingeleitet wird. Bei seiner Weiterbewegung zum unteren Totpunkt (PMB) gibt der Kolben dann den Schlitz 21 des Uberströmkanals 9 (OB₂) frei und ermöglicht dadurch das Eintreten von im Kurbelgehäuse befindlichem verdichteten Frischgas in den Zylinder 3. Dieses Frischgas wird im Gegenstrom zu der Frischluft bewegt, die einen Vorhang bildet, der es verhindert, daß das Frischgas sich mit dem Abgas, das zum Abgasauslaß gedrückt wird, vermischt. Die Einlaßschütze für Frischgas und für Frischluft und der Abgasschlitz werden dann in umgekehrter Reihenfolge durch den im Zylinder wieder aufsteigenden Kolben 2 verschlossen (vgl. die entsprechenden Punkte FB„, FB₁ und FE im Diagramm Fig. 4).

Bei der in Fig. 5 dargestellten abgewandelten Ausführungsform sind zwei Überströmkanäle 9¹ vorgesehen, die genau symmetrisch zur Ebene des Abgasschlitzes 18 liegen und die sich jeweils durch einen Frischgaseinlaßschlitz 22 in den Zylinder öffnen. Dieses Frischgas wird in der gleichen Richtung wie die Frischluft in den Zylinder geblasen, bleibt aber von den Abgasen durch den Frischluftvorhang getrennt.

In beiden Fällen sind die Frischgaseinlaßschlitze viel niedriger als die Frischlufteinlaßschlitze, damit ausreichend Zeit bleibt, die Abgase von der Frischluft wegspülen zu lassen, bevor das Frischgas in den Zylinder eintritt.

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Claims

PATENTANWÄLTE ^ Q S S Q t f

BIPL.-ING. W. GOLLWITZEB · DIPL.-ING. F. W. MOLL 6740 IiANDATTZPFALZ · LANGSTBASSE 5

POSTFACH Z080 · TELEFON 06341/87000, 6035 ■ TBI₁SX 0453333 POSTSCHECK LUDWIGSHAFEN 87 562-676 ■ DEUTSCHS BANK LANDAU 02 154OO (BLZ 548 700 93)

31. Juli 1978

Fr

ATELIERS DE LA MOTOBECANE, Pantin, Frankreich

"Zweitakt-Brennkraftmaschine"

Patentansprüche

\l_yd Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem ersten Zylinder, in dem sich ein Antriebskolben bewegt und einem um 180 gegenüber dem ersten Zylinder versetzten zweiten Zylinder, in dem sich ein Ausgleichsorgan bewegt, wobei die gegeneinander gerichteten Stirnseiten des Antriebskolbens und des Ausgleichsorgans die Kammer einer Kurbelgehäusepumpe begrenzen, während die andere Stirnseite des Antriebskolbens einen Verbrennungsraum und die andere Stirnseite des Ausgleichsorgans einen zusätzlichen Kompressionsraum abgrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination vorgesehen sind mindestens ein an sich bekannter Überströmkanal, der die Kammer der Kurbelgehäusepumpe mit dem Verbrennungsraum zum Zuführen von Frischgas verbindet, mindestens eine Rohrleitung zum Zuführen von Frisch-

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ORIGINAL INSPECTED

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luft den zusätzlichen Kompressionsraum mit dem Verbrennungsraum verbindet, in der genannten Frischluftleitung ein Puffervolumen ausgebildet ist, ferner eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die die Frischluft in den zusätzlichen Kompressionsraum geführt und durch die genannte Rohrleitung gedrückt wird und schließlich die Einlaßschlitze für Frischgas und für Frischluft in der Wand des ersten Zylinders so angeordnet sind, daß der (die) Frischlufteintrittsschlitz(e) beim Vorbeigleiten des Antriebskolbens vor dem (den) Frischgaseintrittsschlitz(en) freigegeben werden.
2.) Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasauslaßschlitz in der Wand des ersten Zylinders so angeordnet ist, daß er beim Vorbeigleiten des Antriebskolbens vor dem Frischlufteintrittsschlitz freigegeben wird.
3.) Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung zum Zuführen von Frischluft so angeordnet ist, daß die Druckänderung am Eingang in den Verbrennungsraum gegenüber der Druckänderung am Ausgang des zusätzlichen Kompressionsraums phasenverschoben ist.
4.) Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung mindestens einen Abschnitt aufweist, dessen Fassungsvermögen variabel ist.
5») Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung mindestens einen Abschnitt aufweist, der aus einem verhältnismäßig elastischen Material besteht.
6.) Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Frischluftzufuhr in den zusätzlichen Kompressionsraum eine weitere Rohrleitung aufweist, die mit ihrem einen Ende an das Luftfilter des Motors

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und mit ihrem anderen Ende an den zusätzlichen Kompressionsraum über ein Ventil angeschlossen ist.
7.) Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Frischluftzufuhr ein weiteres Ventil aufweist, das es verhindert, daß der im Verbrennungsraum herrschende Druck sich auf den zusätzlichen Kompressionsraum überträgt.
8.) Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des ersten Zylinders zwei Frischlufteinlaßschlitze vorgesehen sind, die mit der Rohrleitung verbunden sind und deren Einlaßströme genau gegen den Abgasauslaßschlitz gerichtet sind, sowie ein mit dem Überströmkanal verbundener Frischgaseinlaßschlitz, dessen Austrittsströmung auf einen Punkt der Erzeugenden des Abgasauslaßschlitzes gerichtet ist.
9.) Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des ersten Zylinders zwei mit der Rohrleitung verbundene Frischlufteinlaßschlitze vorgesehen sind, deren Austrittsströmung genau gegen den Abgasauslaßschlitz gerichtet ist, sowie zwei mit zwei Überströmkanälen verbundene Frischgaseinlaßschlitze, deren Austrittsströmung ebenfalls genau gegen den Abgasauslaßschlitz gerichtet ist.
10.) Motor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rohrleitungen vorgesehen sind, die jeweils mit einem Frischlufteinlaßschlitz verbunden sind.

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