DE2847731A1

DE2847731A1 - Einzylinder-hubkolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2847731A1
Application number: DE19782847731
Authority: DE
Inventors: Claus Dipl Ing Waker
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1978-11-03
Filing date: 1978-11-03
Publication date: 1980-05-14

Description

Einzylinder-Eiubkolben-Brennkraftrnaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine nach dem Zweitaktprinzip mit den folgenden Merkmalen: 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.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bereits vorgeschlagene getrennte Einbringung von fettem Gemisch und magerem Gemisch bzw. reiner Luft vor allem im Hinblick auf die Reduzierung der Kohlenwasserstoff-Emission zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der weitere Überströmkanal im Zylinder bis zum Zylinderkopf und im Zylinderkopf bis zum Brennraum geführt ist und durch ein von der Kurbelwelle gesteuertes Einlaßventil absperrbar ist. Durch die Steuerung des fetten Kraftstoffgemisches über ein Einlaßventil im Zylinderkopf ist es möglich, den Zeitpunkt für das Einströmen dieses zündungsfähigen Gemisches exakt zu steuern, so daß keine Verluste an Frischgas aus dem Brennraum beispielsweise durch den noch geöffneten Auslaßkanal möglich sind, und weiterhin kann dieses fette Kraftstoffgemisch gezielt in den Bereich der Zündkerze gebracht werden. Vor allem in Verbindung mit der Zufuhr von reiner Spülluft zur Kurbelkastenpumpe und zu den mit der Kurbelkastenpumpe in Verbindung stehenden Überströmkanälen ist die Herstellung einer einwandfreien Schichtladung möglich, so daß im insgesamt mageren Bereich diese Brennkraftmaschine betrieben werden kann, ohne daß Frischgasanteile ungewollt und vorzeitig zum Auslaßkanal gelangen können.
Die Erfindung wird an Hand des dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert: 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 entsprechend 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, welcher von der vom Kolben 1 mit dem kleineren Durchmesser überstrichenen Zylinderbohrung 11 in das Auslaßsystem zündet. Desweiteren sind zwei sich gegenüberliegende Überströmkanäle 3 vorgesehen, welche den Brennraum mit der Kurbelkastenpumpe verbinden. Weiterhin ist ein Überströmkanal 4 vorgesehen, welcher an seinem unteren Ende über ein Membranventil 14 und einen Überströmkanal 18 mit dem Ringraum 2 in Verbindung steht. Das obere Ende des überströmanals 4 erstreckt sich in den Zylinderkopf 20 hinein und mündet, durch ein Einlaßventil 21 absperrbar, im Brennraum. Das Einlaßventil 21 ist beispielsweise über eine Nockenwelle 23 oder über ein Stößelsystem von der Kurbelwelle 22 gesteuert. Weiterhin ist im Zylinderkopf 20 die Zündkerze 13 angeordnet. Der Zylinder 10 setzt sich nach unten, unterhalb der Einmündungen der überströmkanäle 3 und des Auslaßkanales 8 in der Zylinderbohrung 11 in einer größeren Zylinderbohrung 12 fort, in welcher die Stufe mit dem größeren Durchmesser des Stufenkolbens 1 gleitet. Dadurch wird zwischen der Zylinderbohrung 12 und dem Wolbenhemd 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. Im unteren Bereich des Ringraumes 2 weist dieser eine durch ein Membranventil 15 absperrbare Verbindung mit einem Ansaugkanal 7 auf. Dieser Ansaugkanal 7 ist mit einer Einrichtung zur Herstellung eines fetten Kraftstoff-Luft-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 Kurbelkastenpumpe wirkt. In diesem Kurbelgehause 9 ist die Kurbelwelle 22 drehbar gelagert und es bewegt sich ebenfalls das Pleuel 17 darin.
Das Kurbelgehäuse 9 ist über einen Ansaugkanal 6 sowie ein Membranventil 16, beispielsweise über eine Luftfiltereinrichtung, direkt mit der Umgebungsluft verbunden. Im gemeinsamen Bauteil 19 sind der Ansaugkanal 6, der Ansaugkanal 7 sowie der überströmkanal 4 angeordnet.
Die Wirkungsweise der dargestellten Brennkraftmaschine ist folgende: Ausgehend von der oberen Totpunktlage des Stufenkolbens 1, erfolgt durch einen Zündfunken an der Zündkerze 13 die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum. Dadurch wird der Kolben 1 nach unten bewegt. Während dieser Bewegung beginnt die Vorverdichtung der im Kurbelgehäuse 9 bei der vorangegangenen Aufwärtsbewegung des Stufenkolbens 1 über den Ansaugkanal 6 und das Membranventil 16 angesaugten Luft. Dieser Vorverdichtungsvorgang setzt sich so weit fort, bis die Kolbenoberkante die überströmkanäle 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 der Luft über die überströmkanäle 3 in den Brennraum. Gleichzeitig entsteht im Ringraum 2 durch die Abwärtsbewegung des Stufenkolbens l ein Unterdruck, durch welchen im Bereich der unteren Totpunktlage fett es Gemisch über den Ansaugkanal 7 und das Membranventil 15 in den Ringraum 2 angesaugt wird. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 1 wird das im Ringraum 2 befindliche fette Gemisch über den überströmkanal 13 sowie das Membranventil 14 in den Überströmkanal 4 verdrängt und von dort, gesteuert durch das Einlaßventil 21, gezielt In den Brennraum, und zwar hier speziell in den Kompressionsraum im Bereich der Zündkerze 13, transportiert. Gleichzeitig wird durch die Kurbelkastenpumpe Frischluft über den Ansaugkanal d und das Membranventil 16 angesaugt.
Mit der beschriebenen Brennkraftmaschine ist es möglich, unter Beibehaltung des Zweitaktprinzips, welches für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine einen Arbeitshub pro Kurbelwellenumdrehung ergibt, eine hohe Leistungsausbeute zu erzielen - bei gleichzeitig besonders günstigen Abgaswerten, insbesondere im Hinblick auf die Kohlenwasserstoff-Emission.
L e e r s e i t e

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H Einzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine nach dem Zweitakprinzip mit den folgenden Merkmalen: 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 iberstrichenen Ringraumes verbunden; d) der Ringraum ist in seinem unteren Bereich über eine Rückschlagventil mit einem Ansaugkanal für brennstoffreiches Gemisch verbunden; e) die Kurbelkastenpumpe ist über ein Rückschlagventil mit einem Ansaugkanal für Luft verbunden, dad. gek., daß der weitere Überströmkanal (4) im Zylinder (10) bis zum Zylinderkopf (20) und im Zylinderkopf (20) bis zum Brennraum geführt ist und durch ein von der Kurbelwelle gesteuertes Einlaßventil (21) absperrbar ist.