DE3832897A1

DE3832897A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3832897A1
Application number: DE3832897A
Authority: DE
Inventors: Peter W Brown
Original assignee: Outboard Marine Corp
Current assignee: Outboard Marine Corp
Priority date: 1987-11-19
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1989-06-01
Also published as: SE470106B; IT8848479A0; AU2292588A; JPH01155024A; GB2212558A; BE1002694A5; JP2653858B2; FR2623564B1; GB2212558B; SE8803742D0; SE8803742L; AU608368B2; GB8822878D0; FR2623564A1; IT1224278B; US4892066A

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Zweitaktverbrennungsmotor. Speziell bezieht sich die Erfindung auf mehrzylindrige Zweitaktverbrennungsmotoren, bei denen die beiden Zylinder nicht in phaseübereinstimmender Weise miteinander wirken.

Bei herkömmlichen Zweitaktmotoren wird die Kurbelwelle verwendet, um das Motorarbeitsfluid (bei dem es sich primär um Luft handelt) aus der Atmosphäre einzupumpen und die Abgaskomponenten aus den Zylindern herauszubringen (die Zylinder zu spülen) sowie diese Komponenten durch Luft für den nächsten Verbrennungszyklus zu ersetzen.

Die Motorabtriebsleistung wird gewöhnlich dadurch gesteuert, daß die Luft gedrosselt wird, bevor sie durch ein Einwegeabsperrventil oder ein Zungenventil in das Kurbelgehäuse gelangt. Bei Motoren mit hoher Abtriebsleistung ist gewöhnlich ein Drosselventil vorgesehen, das die Luftströmung durch jedes Zungenventil in jedes Kurbelgehäuse steuert. Das Vorsehen einer separaten Drossel für jeden Zylinder als auch des zur Vielzahl der Drossel erforderlichen mechanischen Gestänges erhöht die Kosten und verkompliziert den ansonsten einfachen und preisgünstigen Zweitaktmotor.

Die Erfindung schafft demgegenüber einen Verbrennungsmotor, der gekennzeichnet ist durch erste und zweite Zylinder, erste und zweite Kurbelgehäuse, die sich vom ersten bzw. zweiten Zylinder erstrecken, eine sich durch das erste und zweite Kurbelgehäuse erstreckende Kurbelwelle, erste und zweite mit der Kurbelwelle verbundene Kolben, die im ersten bzw. zweiten Zylinder auf- und abbewegbar sind, um erste und zweite Verbrennungskammern zu bilden, die entsprechend der Kolbenbewegung mit dem ersten bzw. zweiten Kurbelgehäuse verbindbar sind, erste und zweite Einrichtungen mit ersten bzw. zweiten Zungenventilen zur Zufuhr von Luft zur ersten bzw. zweiten Verbrennungskammer, einen sich zwischen dem ersten und zweiten Kurbelgehäuse erstreckenden Kanal, und ein im Kanal angeordnetes und zwischen einer geöffneten und geschlossenen Position bewegbares Ventil, das eine Fluidströmung zwischen den ersten und zweiten Kurbelgehäusen ermöglicht bzw. verhindert.

Die Erfindung schafft ferner einen Verbrennungsmotor, der gekennzeichnet ist durch erste und zweite Zylinder, erste und zweite Kurbelgehäuse, die sich vom ersten bzw. zweiten Zylinder erstrecken, eine sich durch die ersten und zweiten Kurbelgehäuse erstreckende Kurbelwelle, erste und zweite mit der Kurbelwelle verbundene Kolben zur Bewerkstelligung einer nicht phaseübereinstimmenden Kolbenwirkung, welche Kolben in den ersten und zweiten Zylindern auf- und abbewegbar sind, um erste und zweite Verbrennungskammern zu bilden, die entsprechend der Kolbenbewegung mit dem ersten bzw. zweiten Kurbelgehäuse verbindbar sind, erste und zweite Einrichtungen, welche erste und zweite Zungenventile aufweisen, um Luft zur ersten bzw. zweiten Verbrennungskammer zu führen, einen sich zwischen dem ersten und zweiten Kurbelgehäuse erstreckenden Kanal, und ein im Kanal angeordnetes und zwischen der geöffneten und geschlossenen Position bewegbares Ventil, das eine Fluidströmung zwischen den ersten und zweiten Kurbelwellen ermöglicht bzw. verhindert.

Die Erfindung schafft ferner einen Verbrennungsmotor, der gekennzeichnet ist durch erste und zweite Zylinder, erste und zweite Kurbelgehäuse, die sich vom ersten bzw. zweiten Zylinder erstrecken, eine sich durch die ersten und zweiten Kurbelgehäuse erstreckende Kurbelwelle, erste und zweite Kolben, die mit der Kurbelwelle verbunden sind, um eine entgegengesetzte Wirkung der Kolben hervorzurufen, wobei die Kolben im ersten und zweiten Zylinder auf- und abbewegbar sind, um erste und zweite Verbrennungskammern zu bilden, die entsprechend der Kolbenbewegung mit dem ersten bzw. zweiten Kurbelgehäuse verbindbar sind, erste und zweite Einrichtungen mit ersten und zweiten Zungenventilen zur Zufuhr von Luft zur ersten bzw. zweiten Verbrennungskammer, einen Kanal, der sich zwischen den ersten und zweiten Kurbelgehäusen erstreckt und ein im Kanal angeordnetes und zwischen einer geöffneten und geschlossenen Position bewegbares Ventil, das eine Fluidströmung zwischen den ersten und zweiten Kurbelgehäusen ermöglicht bzw. verhindert.

Nach einer Weiterbildung umfaßt der Motor eine Einrichtung zur Zufuhr von Kraftstoff zu den ersten und zweiten Verbrennungskammern.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Kraftstoffzufuhreinrichtung erste und zweite Kraftstoff injektoren, die betätigbar sind, um den Kraftstoff den ersten und zweiten Verbrennungskammern zuzuführen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung liefert die Kraftstoffzufuhreinrichtung den Kraftstoff in die Luftzufuhreinrichtung abstromseitig der Zungenventile.

Die Erfindung schafft ferner einen Verbrennungsmotor, der gekennzeichnet ist durch erste und zweite Zylinder, erste und zweite sich vom ersten bzw. zweiten Zylinder erstreckende Kurbelgehäuse, eine sich durch die ersten und zweiten Kurbelgehäuse erstreckende Kurbelwelle, erste und zweite Kolben, die im ersten bzw. zweiten Zylinder auf- und abbewegbar sind, um erste und zweite Verbrennungskammern zu bilden, und mit der Kurbelwelle verbunden sind, um eine entgegengesetzte Wirkung der Kolben hervorzurufen, erste und zweite Transferpassagen, die sich von den ersten bzw. zweiten Kurbelgehäusen erstrecken und entsprechend der Kolbenbewegung mit der ersten bzw. zweiten Verbrennungskammer in Verbindung steht, erste und zweite Luftansaugpassagen, erste und zweite Zungenventile, die eine Verbindung zwischen der ersten und zweiten Luftansaugpassage und dem ersten bzw. zweiten Kurbelgehäuse bewirken, so daß eine Einströmung von Luft in die Kurbelgehäuse stattfindet, erste und zweite Einrichtungen zur Zufuhr von Kraftstoff in die ersten und zweiten Verbrennungskammern, einen Kanal, der sich zwischen dem ersten und zweiten Kurbelgehäuse erstreckt, und ein im Kanal angeordnetes und zwischen einer geöffneten und geschlossenen Position bewegbares Ventil, das eine Fluidströmung zwischen den ersten und zweiten Kurbelgehäusen ermöglicht bzw. verhindert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfassen die ersten und zweiten Kraftstoffzufuhreinrichtungen erste und zweite Kraftstoffinjektoren, die betätigbar sind, um den Kraftstoff den ersten und zweiten Verbrennungskammern zuzuführen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wirken die ersten und zweiten Kraftstoffinjektoren so, daß sie den Kraftstoff direkt in die ersten und zweiten Verbrennungskammern einleiten.

Ein Hauptvorteil der Erfindung ist das Vorsehen einer Einrichtung, die die Strömung des Motorarbeitsfluides steuert, ohne daß damit höhere Kosten entstehen, wie sie ansonsten bei Vorsehen einer Drossel für jeden Zylinder mit dem zugehörigen Steuergestänge auftreten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform und der Zeichnung, die in schematischer teilweise geschnittener Ansicht einen erfindungsgemäß aufgebauten Verbrennungsmotor zeigt, näher erläutert.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die nachfolgend wiedergegebenen konstruktiven Details und Anordnungen von Bauteilen beschränkt ist. Auch kann die Erfindung in anderer Weise als nachfolgend beschrieben ausgeführt werden, insbesondere ist sie ohne weiteres bei Motoren mit mehr als zwei Zylindern anwendbar, sofern Zylinderpaarungen vorliegen, deren Betrieb nicht phasenübereinstimmend erfolgt. Mit dem Ausdruck "nicht phasenübereinstimmend" ist gemeint, daß die beiden Zylinder nicht gleichzeitig gezündet werden. Ein entgegengesetzt arbeitender Motor, bei dem die Zylinder bei einem Drehwinkelabstand der Kurbelwelle um 180° gezündet werden, ist ein Beispiel für eine nicht phasenübereinstimmende Beziehung. In manchen Fällen kann die Erfindung bei einer nicht phasenübereinstimmenden Beziehung mit einem sehr geringen Kurbelwellendrehwinkel von 30° zwischen den Zündzeitpunkten angewendet werden.

In der Zeichnung schematisch dargestellt ist ein Zweitaktverbrennungsmotor 11, der einen Motorblock 13 enthält, welcher erste und zweite Zylinder 15 und 17 und erste und zweite Kurbelgehäuse 21 und 23 bildet, die sich vom ersten bzw. zweiten Zylinder 15, 17 erstrecken.

Der Motor 11 umfaßt ferner eine Kurbelwelle 25, die in geeigneter Weise durch eine Vielzahl von Lager 27 im Motorblock 13 gelagert ist und sich durch das erste und zweite Kurbelgehäuse 21 und 23 erstreckt.

Ferner sind im Motor 11 erste und zweite Kolben 31 und 33 vorgesehen, die in den ersten und zweiten Zylindern 15 und 17 hin- und herbewegbar sind, um entsprechende erste und zweite Verbrennungskammern 41 und 43 mit veränderlichem Volumen zu bilden und das Volumen der ersten und zweiten Kurbelgehäuse 21 und 23 zu verändern.

Ferner umfaßt der Motor 11 erste und zweite Verbindungsstangen 45 und 47, die die ersten und zweiten Kolben 31 und 33 mit der Kurbelwelle 25 verbinden und eine Drehung der Kurbelwelle bei einer Auf- und Abbewegung der Kolben bewirken, sowie eine entgegengesetzte Wirkung der ersten und zweiten Kolben 31 und 33 verursachen, d.h. die ersten und zweiten Kolben 31 und 33 bewegen sich in entgegengesetzten Richtungen bzw. sind um einen Winkel von 180° phasenversetzt.

Der Motor 11 umfaßt ferner erste und zweite Transferpassagen 48 und 50, die die ersten und zweiten Kurbelgehäuse 21 und 23 mit den ersten und zweiten Verbrennungskammern 41 und 43 verbinden, wobei dies von der betreffenden Bewegung der ersten und zweiten Kolben 31 und 33 abhängt.

Der Motor 11 umfaßt ferner erste und zweite Einrichtungen zur Zufuhr von Luft zu den betreffenden ersten und zweiten Verbrennungskammern 41 und 43. Obgleich andere Konstruktionen verwendet werden können, wird bei der gezeigten Konstruktion die Luft zum Motor 11 durch erste und zweite Luftansaugpassagen 51 und 53 geführt, die mit dem ersten bzw. zweiten Kurbelgehäuse 21 und 23 durch betreffende erste und zweite Zungen- oder Absperrventile 55 und 57 verbunden sind.

Der Motor 11 umfaßt ferner eine Einrichtung zur Zufuhr von Kraftstoff zu den ersten und zweiten Verbrennungskammern 41 und 43. Obgleich andere Konstruktionen verwendet werden können, wird der Kraftstoff bei der gezeigten Konstruktion in den Luftweg abstromseitig der Zungenventile 55 und 57 geleitet. Insbesondere kann jedes geeignete Kraftstoffeinspritzsystem verwendet werden, um den Kraftstoff der Maschine abstromseitig von den Zungenventilen 55 und 57 zuzuführen. Bei der gezeigten Konstruktion erstrecken sich erste und zweite Kraftstoffinjektoren 65 und 67 in den Motorblock und liefern den Kraftstoff in das Kopfende der Verbrennungskammern 41 und 43. Jede andere geeignete Stelle abstromseitig der Zungenventile 55 und 57 kann auch vorgesehen werden, z.B. Stellen, von denen aus der Kraftstoff in die Kurbelgehäuse 21 und 23 oder in die Transferpassagen 48 und 50 gelangt. Ferner kann jede geeignete Konstruktion für die Kraftstoffinjektoren 65 und 67 verwendet werden.

Irgendeine geeignete Einrichtung kann vorgesehen sein, um den Kraftstoff in den Verbrennungskammern 41 und 43 zu zünden, z.B. in Gestalt nicht gezeigter Zündkerzen, die sich in die ersten und zweiten Zylinder 15 und 17 erstrecken und von einem geeigneten nicht gezeigten Zündsystem beaufschlagt werden.

Die vorbeschriebene Konstruktion ist bekannt. Der Motor 11 umfaßt ferner einen sich zwischen den Kurbelgehäusen 21 und 23 erstreckenden und diese miteinander verbindenden Kanal 71 mit einem darin zwischen einer geöffneten und geschlossenen Position beweglichen Ventil 73, das eine Fluidströmung zwischen den Kurbelgehäusen 21 und 23 ermöglicht oder unterbindet. Darauf hinzuweisen ist weiter, daß die ersten und zweiten Luftansaugpassagen 51 und 53 kein Drosselventil wie bei der herkömmlichen Konstruktion enthalten.

Eine geeignete bei 77 schematisch angedeutete Einrichtung ist vorgesehen, um eine Bewegung des Ventiles 73 zwischen der geöffneten und geschlossenen Position aufgrund einer Betätigung einer Bedienungsperson zu bewirken. Jedes geeignete Gestänge kann verwendet werden. Wenn der Motor bei niedriger Drehzahl, Leerlauf und Fahrgeschwindigkeit läuft, ist das Ventil 73 wenigstens teilweise offen, so daß eine hin- und hergehende Luftströmung zwischen den ersten und zweiten Kurbelgehäusen 21 und 23 stattfinden kann, wodurch der Druck verringert wird bei dem die Strömung durch die Transferpassagen erfolgt, und ferner die Einströmung von Luft durch die Luftansaugpassagen 51 und 53 herabgesetzt wird. Bei hohen Drehzahlen ist das Ventil 73 geschlossen, so daß in das Kurbelgehäuse die erforderliche Luftmenge eingesaugt werden kann, um einen Motorbetrieb in normaler Weise zu unterstützen.

Die Erfindung ist besonders anwendbar bei Mehrzylindermotoren, bei denen die Spülung mit reiner Luft erfolgt und die Kraftstoffeinspritzsysteme besitzen, die den Kraftstoff in den Motorzylinder einspritzen.

Beim Betrieb strömt die Ansaugluft ungedrosselt durch Einwegabsperrventile (Zungenventile) in die Kurbelgehäuse der einzelnen Zylinder 15 und 17. Bei Niedriglastbetrieb wird das Ventil 73 im wesentlichen offengehalten, so daß der größte Teil des Überdruckes, der sich aus der Kolbenverdichtung des Kurbelgehäusevolumens ergibt, in das andere Kurbelgehäuse abgelassen wird. Es liegt daher im Kurbelgehäuse nur ein geringer Druck vor und wird relativ wenig Frischluft durch die Transferpassage gepumpt, so daß der Motor bei einem Betriebszustand mit geringer Ausgangsleistung gehalten wird.

Bei geöffnetem Ventil 73 wird ein sehr geringer Unterdruck im Kurbelgehäuse während des Aufwärtshubes des Kolbens erzeugt, was den Druckverlust von hohen Luftvolumina minimiert, die durch die Einlaßzungenventile angesaugt werden.

Wenn eine erhöhte Motorleistung gefordert ist, wird das Drosselventil proportional geschlossen, bis unter maximalen Leistunsbedingungen das Ventil vollständig geschlossen ist und der Motor ansonsten wie ein herkömmlicher Zweitaktmotor funktioniert.

Es versteht sich, daß Kosten und Komplexität eines Motors durch die Erfindung verringert werden können, da die Anzahl an Drosselklappen zur Steuerung der Ausgangsleistung herabgesetzt wird.

Obgleich die Erfindung in Verbindung mit einem Zweizylindermotor beschrieben wurde, ist sie auch auf Mehrzylindermotoren mit mehr als zwei Zylindern und durch Paarung der Zylinder anwendbar, die einander entgegengesetzt wirken oder nicht in phasenübereinstimmender Beziehung laufen.

Claims

1. Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch erste und zweite Zylinder (41, 43), erste und zweite Kurbelgehäuse (21, 23), die sich vom ersten bzw. zweiten Zylinder erstrecken, eine sich durch das erste und zweite Kurbelgehäuse erstreckende Kurbelwelle (25), erste und zweite mit der Kurbelwelle verbundene Kolben (31, 33), die im ersten bzw. zweiten Zylinder auf- und abbewegbar sind, um erste und zweite Verbrennungskammern zu bilden, die entsprechend der Kolbenbewegung mit dem ersten bzw. zweiten Kurbelgehäuse verbindbar sind, erste und zweite Einrichtungen mit ersten bzw. zweiten Zungenventilen (55, 57) zur Zufuhr von Luft zur ersten bzw. zweiten Verbrennungskammer, einen sich zwischen dem ersten und zweiten Kurbelgehäuse erstreckenden Kanal (71), und ein im Kanal angeordnetes und zwischen einer geöffneten und geschlossenen Position bewegbares Ventil (73), das eine Fluidströmung zwischen den ersten und zweiten Kurbelgehäusen ermöglicht bzw. verhindert.

2. Motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Zufuhr von Kraftstoff zu den ersten und zweiten Verbrennungskammern.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhreinrichtung erste und zweite Kraftstoffinjektoren (65, 67) umfaßt, die betätigbar sind, um den Kraftstoff in die ersten und zweiten Verbrennungskammern einzuleiten.

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhreinrichtung den Kraftstoff in die Luftzufuhreinrichtung abstromseitig der Zungenventile (55, 57) einleitet.

5. Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch erste und zweite Zylinder (41, 43), erste und zweite sich vom ersten bzw. zweiten Zylinder erstreckende Kurbelgehäuse (21, 23), eine sich durch die ersten und zweiten Kurbelgehäuse erstreckende Kurbelwelle (25), erste und zweite Kolben (31, 33), die im ersten bzw. zweiten Zylinder auf- und abbewegbar sind, um erste und zweite Verbrennungskammern zu bilden, und mit der Kurbelwelle so verbunden sind, um eine entgegengesetzte Wirkung der Kolben hervorzurufen, erste und zweite Transferpassagen (48, 50), die sich von den ersten bzw. zweiten Kurbelgehäusen erstrecken und entsprechend der Kolbenbewegung mit der ersten bzw. zweiten Verbrennungskammer in Verbindung steht, erste und zweite Luftansaugpassagen (51, 53), erste und zweite Zungenventile (55, 57), die eine Verbindung zwischen der ersten und zweiten Luftansaugpassage und dem ersten bzw. zweiten Kurbelgehäuse bewirken, so daß eine Einströmung von Luft in die Kurbelgehäuse stattfindet, erste und zweite Einrichtungen zur Zufuhr von Kraftstoff in die ersten und zweiten Verbrennungskammern, einen Kanal (71), der sich zwischen dem ersten und zweiten Kurbelgehäuse erstreckt, und ein im Kanal angeordnetes und zwischen einer geöffneten und geschlossenen Position bewegbares Ventil (73), das eine Fluidströmung zwischen den ersten und zweiten Kurbelgehäusen ermöglicht bzw. verhindert.

6. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kraftstoffzufuhreinrichtungen erste und zweite Kraftstoffinjektoren (65, 67) umfassen, die betätigbar sind, um den Kraftstoff in die ersten und zweiten Verbrennungskammern einzuleiten.

7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kraftstoffinjektoren dergestalt wirken, daß der Kraftstoff direkt in die ersten und zweiten Verbrennungskammern eingeführt wird.

8. Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch erste und zweite Zylinder (41, 43), erste und zweite Kurbelgehäuse (21, 23), die sich von den ersten und zweiten Zylindern erstrecken, eine Kurbelwelle (25), die sich durch die ersten und zweiten Kurbelgehäusen erstreckt, erste und zweite Kolben, die mit der Kurbelwelle verbunden sind, um eine nicht phasenübereinstimmende Wirkung der Kolben hervorzurufen, welche Kolben auf- und abbeweglich in den ersten und zweiten Zylindern angeordnet sind, um erste und zweite Verbrennungskammern vorzusehen, die entsprechend der Kolbenbewegung mit dem ersten bzw. zweiten Kurbelgehäuse in Verbindung bringbar sind, erste und zweite Einrichtungen mit ersten bzw. zweiten Zungenventilen (55, 57) zur Zufuhr von Luft zur ersten bzw. zweiten Verbrennungskammer, einen Kanal (71), der sich zwischen dem ersten und zweiten Kurbelgehäuse erstreckt, und ein im Kanal angeordnetes und zwischen einer geöffneten und geschlossenen Position bewegbares Ventil (73), das eine Fluidströmung zwischen den ersten und zweiten Kurbelgehäusen ermöglicht bzw. verhindert.

9. Motor nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Zufuhr von Kraftstoff zu den ersten und zweiten Verbrennungskammern.

10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhreinrichtung erste und zweite Kraftstoffinjektoren (65, 67) umfaßt, die betätigbar sind, um den Kraftstoff in die erste bzw. zweite Verbrennungskammer einzuleiten.

11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhreinrichtung den Kraftstoff der Luftzufuhreinrichtung abstromseitig der Zungenventile (41, 53) zuführt.