DE68905094T2 - Zweitaktbrennkraftmaschine. - Google Patents

Zweitaktbrennkraftmaschine.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zweitaktmaschine, insbesondere vom Typ der direkten Einspritzung, umfassend einen Zylinder, der einen Kolben umfaßt und eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung aufweist, Mittel zum Einführen von Kraftstoff in den Zylinder und Steuermittel zur Steuerung der Kraftstoffmenge, welche durch die Mittel zum Einführen des Kraftstoffes eingebracht werden, wobei die Maschine eine Entlüftungsleitung umfaßt, die mit dem Inneren des Zylinders in Verbindung steht und Ventilmittel, welche derart angeordnet sind, daß ein Teil der eingesaugten Menge aus dem Zylinder während des Kompressionstaktes des Zylinders ausgestoßen werden kann, wobei die Ventilmittel ein erstes Ventil umfassen, das derart verbunden ist, daß es synchron mit der Bewegung des Zylinders geöffnet und geschlossen werden kann und stromabwärts desselben in der Entlüftungsleitung angeordnet ist und ein zweites Drosselventil umfassen, welches mit Steuermitteln gekoppelt ist und derart angeordnet ist, daß es in einem zunehmenden Ausmaß geöffnet werden kann, um einen zunehmenden Anteil des eingesaugten Teiles auszustoßen, wenn die Steuermittel derart bedient werden, daß die Kraftstoffmenge, welche in den Zylinder eingespritzt wird, vermindert wird. Bei derartigen Maschinen sind sowohl Einlaß als auch Auslaß für eine Zeitdauer offen, wobei am Ende des Arbeitstaktes des Zylinders die eingesaugte Luft- und eventuell Kraftstoffmenge einen Großteil des im Zylinder verbliebenen Auspuffgases ersetzt, bevor die Kompression des eingesaugten Anteils beginnt. Diese Maschinen sind von dem Typ, bei dem der eingesaugte Anteil dem Zylinder direkt oder über das Kurbelgehäuse zugeführt wird, in welchem es während der Frühphase des Arbeitstaktes des Zylinders komprimiert und schließlich in den Zylinder entlassen wird.
  • Zweitaktmaschinen sind potentiell sehr attraktiv für die Verwendung bei Automobilen, da sie im Inneren sehr einfach aufgebaut sind, klein sind und geringe Reibungsverluste bei einer gegebenen Leistung aufweisen. Dies bewirkt geringe Herstellungskosten und eine hohe Kraftstoffwirtschaftlichkeit, insbesondere, wenn sie in ein Fahrzeug, welches spezifisch für eine Zweitaktmaschine für die bei Automobilanwendungen auftretenden Belastungen und Geschwindigkeiten ausgelegt ist, eingebaut ist. Jedoch war bis vor kurzem der hohe Grad an Kohlenwasserstoffemissionen, der Ölverbrauch und der Auspuffqualm dazu geeignet, die Verwendung von Zweitaktmaschinen bei Automobilanwendungen zu verhindern.
  • Die Entwicklung von elektrisch gesteuerten Direkteinspritzvorrichtungen für Benzinmotoren, zunächst in der Form von Druckluftvorrichtungen und dann als alleinige Kraftstoffvorrichtung ausgelegt, hat vor kurzem zu einem erneuten Interesse der Zweitaktmaschine für Automobilanwendungen geführt. Dies ist deshalb der Fall, weil die direkte Einspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder es ermöglicht, daß die Auspuffgase nur mit Luft gespült werden und daher die Möglichkeit, daß Kraftstoff in das Auspuffsystem übergeleitet wird, verhindert wird, da der Kraftstoff nur dann eingespritzt wird, wenn der Auslaß sich geschlossen hat. Dies vermindert den Kraftstoffverbrauch und die Emission von Schadstoffen. Es können daher herkömmliche Vierzylinderschmiersysteme übernommen werden und die Luft kann in einem extern angetriebenen Spülgebläse zur Verfügung gestellt werden. Dies vermindert den Ölverbrauch und den Auspuffqualm. Es wird angenommen, daß der Übergang von unverbranntem Kraftstoff und Öl in den Spülungsanteil und das Auspuffsystem für viele der bislang bekannten Nachteile von Zweitaktmotoren verantwortlich ist.
  • Die meiste Forschungsarbeit bezüglich hochentwickelter Zweitaktmotoren mit Direkteinspritzung richtete sich auf sogenannte Schicht-Ladungsverbrennungssysteme, bei denen eine große Menge des Auspuffgases im Zylinder verbleibt, um das frische Gemisch zu verdünnen, wenn der Motor bei geringer Last arbeitet. Die Anwendung des Schicht-Ladungssystems führte dazu, daß der Motor sehr empfindlich gegenüber dem Spülen, der Kraftstoffeinspritzung und dem Mischvorgang war und im allgemeinen eine beträchtliche Variation der Verbrennungscharakteristik bei leichten Belastungen beobachtet wurde, welche, verglichen mit einer stabilen Verbrennung, wiederum zu einem höheren Kraftstoffverbrauch und Auspuffemissionen führten. Darüber hinaus können Schicht-Ladungsmotoren nicht mit einem sogenannten Dreiwegekatalysator, d.h. einen kombinierten Oxidations- und Reduktionskatalysator, kombiniert werden, weil eine schnelle und vollständige Verbrennung einen Überschuß an Sauerstoff erfordert, was wiederum zu einem sauerstoffreichen Auspuffgas führt, welches für die Behandlung mittels eines Dreiwegekatalysators ungeeignet ist.
  • Eine homogene Verbrennung, d.h. eine Verbrennung, bei welcher der angesaugte Anteil eine einheitliche Zusammensetzung im ganzen Zylinder vor dem Beginn der Verbrennung bildet, wird daher bevorzugt, wobei es jedoch schwer ist, dies bei geringer Last zu erreichen. Sofern der Eingangsdruck bei geringer Last vermindert wird, beispielsweise durch eine Drosselung des Einlasses, so wird der Spülvorgang weniger effektiv, was wiederum dazu führt, daß größere Mengen an Auspuffgas im Zylinder verbleiben. Dies führt zu einer inhomogenen oder einer Schicht-Ladung zum Zeitpunkt der Verbrennung, was zu einem unregelmäßigen Verbrennungsvorgang führt und überschüssige Auspuffemissionen verursacht.
  • Es ist bekannt, die Luftmenge im Zylinder zum Zündungszeitpunkt durch das Herausführen eines Teiles des angesaugten Teiles während des Kompressionstaktes zu vermindern. GB-A- 4059 offenbart einen Zweitaktmotor mit einem federbelasteten Relief oder Entlüftungsventil, welches durch den Zylinderdruck geöffnet werden kann, um einen Anteil des angesaugten Teiles vor der Zündung abzuführen. Das Entlüftungsventil ist mit der Motordrossel verbunden, derart, daß der Öffnungsgrad eine umgekehrte Funktion des Grades der Öffnung der Drossel beschreibt. Das Entlüftungsventil ist daher nicht zeitgesteuert und die ganze Zeit bei hohem Druck im Zylinder auch während des Entspannungstakts geöffnet. Dies ist natürlich höchst unerwünscht und extrem leistungsverschwendend.
  • DE-A-32 28 680 offenbart einen Zweitaktmotor mit einer Belüftungsleitung, welche ein sich drehendes Ventil umfaßt, das für einen Zeitabschnitt des Kompressionstaktes geöffnet ist, um einen Teil des angesaugten Teiles vor der Kraftstoffzündung abzuführen und das geschlossen ist, wenn der Zylinder die Entlüftungsleitung überdeckt. Der Anteil des angesaugten Teiles, der wünschenswerterweise abgeführt wird, verändert sich tatsächlich mit der momentanen Leistung des Motors, aber es ist in dieser Beschreibung nichts darüber offenbart, daß der Zeitpunkt, bei dem das Ventil geöffnet ist, verändert wird. Wenn die Zeitsteuerung dieses Ventiles in der Tat unveränderlich ist, ist die abgeführte Luftmenge zu groß, wenn die Maschine beispielsweise bei 80 % Last betrieben wird. Wenn der Zeitpunkt für die Öffnung des Ventiles mit der Motorlast verändert wird, so ist eine veränderliche Zeitsteuerung zwischen dem Entlüftungsventil und dem Kurbelgehäuse notwendig, die kompliziert, teuer und unzuverlässig ist. Rotierende Ventile sind jedenfalls sehr unzuverlässig, insbesondere wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Darüber hinaus bewirkt ein direktes Aussetzen dieses Ventils gegenüber den Gasen im Verbrennungsraum ein zunehmendes Zusetzen des Ventiles mit Verbrennungsprodukten und letztlich einen Ausfall. Das Ventil in dieser Beschreibung nach dem Stand der Technik ist in einem bestimmten Abstand gegenüber dem Verbrennungsraum geordnet und der sich daraus ergebende Zwischenraum bildet ein "totes Volumen", welches in erheblicher Weise die volumetrische Wirksamkeit des Motors herabsetzt und zu einem Ansteigen der Schadstoffemission führt.
  • JP-A-5 786 522, auf die sich der Oberbegriff des Anspruchs 1 bezieht, offenbart einen Motor vom oben beschriebenen Typ, bei welchem das erste Ventil aus einem drehbaren Ventil besteht, welches synchron zur Bewegung des Zylinders gedreht wird und in der Entlüftungsleitung etwas stromabwärts des Zylinders angeordnet ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen belüfteten Zweitaktmotor anzugeben, bei dem der verbrannte Anteil und daher auch der Verbrennungsvorgang im wesentlichen homogen und unabhängig von der Leistung des Motors sind. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Motor des oben beschriebenen Typs anzugeben, bei dem die Nachteile der früheren Beschreibungen vermieden werden sowie insbesondere ein rotierendes Ventil, welches einem Zusetzen und Fehlfunktionen ausgesetzt ist, und das Vorsehen eines toten Raumes stromaufwärts der Ventilmittel vermieden werden.
  • Nach der vorliegenden Erfindung ist ein Zweitaktmotor des oben beschriebenen Typs dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Ventil ein hohlzylindrisches Element umfaßt, welches koaxial im Zylinder angeordnet ist und eine Zylinderlaufbüchse bildet, und in dem eine Öffnung gebildet ist, die in und außer Deckung mit einer Öffnung in der Zylinderwand bewegt werden kann. Der erfindungsgemäße Motor erlaubt es dem/r frischen eingesaugten Anteil/Spülungsluft den Zylindern bei einem im wesentlichen konstanten Druck zu erfüllen, unabhängig von der Last, welcher der Motor ausgesetzt ist, d.h. die bei geringen Lasten, unterhalb der Vollast, eingespritzte Kraftstoffmenge vermindert folglich die Luftmenge im Zylinder, indem etwas von dieser während des Kompressionstaktes abgeführt wird, wobei die Luftmenge, die im Zylinder zur Verbrennung verbleibt, auf die eingespritzte Kraftstoffmenge abgestimmt ist.
  • Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Maschine bei oder nahe bei der Vollast, arbeitet diese in herkömmlicher Weise und ein zweites Ventil, das nicht-periodisch ausgebildet ist und nicht synchron mit dem Takt der Maschine öffnet und schließt, ist derart geregelt, daß dieses während des Kompressionstaktes geschlossen bleibt, aber bei einer Betriebsweise bei geringer Last um einen Betrag geöffnet wird, welcher umgekehrt in Beziehung zur eingespritzten Kraftstoffmenge steht, um einen Teil der Einlaßluft vor der Kraftstoffzündung zu entlüften oder abzuleiten. Das erste Ventil ist zwischen dem Inneren des Zylinders und der Entlüftungsleitung angeordnet und daher entsteht kein "totes Volumen". Das erste Ventil ist nicht von einer konstant rotierenden Art, aber es öffnet und schließt synchron mit dem Takt der Maschine. Es ist jedoch nicht für die Veränderung des Anteils des angesaugten Teiles verantwortlich, welcher abgeführt wird, aber es erlaubt den Zugang des angesaugten Anteils zu einem zweiten Ventil, welches diese Funktion übernimmt. Das erste Ventil ist vor dem oberen Totpunkt geschlossen und vorzugsweise bevor irgendwelcher Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt wurde und die im Zylinder verbliebene Luftmenge ist, ist daher auf die eingespritzte Kraftstoffmenge abgestimmt. Dies bewirkt ein Luft- Kraftstoffgemisch, welches im wesentlichen, auch bei geringer Last, homogen ist, so daß daher die Verbrennung gleichförmig ist und der Kraftstoffverbrauch sowie die Erzeugung von Schadstoffen und Rauch reduziert werden. Berechnungen haben gezeigt, daß der Motor sowohl effektiv als auch wirtschaftlich arbeiten wird, auch wenn das erste Ventil nur 30º vor dem oberen Kolbentotpunkt schließt.
  • Es wird angenommen, daß bei dem erfindungsgemäßen Motor der vollständige Verdichtungsvorgang erst dann beginnt, wenn das erste Ventil geschlossen ist; wenn der Motor daher bei einer reduzierten Last arbeitet, wobei ein beträchtlicher Teil der angesaugten Luft abgeführt wird, wird die Maximaltemperatur des komprimierten Gases wesentlich vermindert. Es wurde jedoch gefunden, daß sogar dann, wenn das erste Ventil nur 30º vor dem oberen Totpunkt schließt, die Gastemperatur ausreichend für eine zufriedenstellende Verbrennung ist. Während der erfindungsgemäße Motor tatsächlich ein veränderliches Verdichtungsverhältnis hat, wird sein Expansionverhältnis natürlich in keiner Weise durch eine Verminderung des Verdichtungsverhältnisses beeinflußt, wodurch es möglich ist, eine erhebliche Leistungsausbeute vom verbrennenden Kraftstoff zu erzielen. Berechnungen haben gezeigt, daß der Gesamtwirkungsgrad des Verbrennungsvorganges und daher der Maschine selbst durch die Verminderung des Verdichtungsverhältnisses nicht wesentlich reduziert werden.
  • Das hohlzylindrische Buchsenventilelement kann durch alle möglichen Mittel bewegt werden, bevorzugterweise ist dieses zur Bewegung mit einem Antrieb verbunden, der beispielsweise mit der Kurbelwelle verbunden ist. Es kann jedoch entweder linear, parallel zur Zylinderachse hin- und herbewegt werden oder in einer kreisbogenförmigen Hin- und Herbewegung gegenüber der Zylinderachse, wobei eine Bewegung bevorzugt wird, welche tatsächlich eine Kombination dieser beiden Bewegungen entspricht, derart, daß jeder Punkt des hohlzylindrischen Elements eine Orbitalbewegung beschreibt. Derartige Ventile sind bei Motoren bekannt und sie sind offenbart z.B. in GB-A- 223 121, GB-A-274 564 und GB-A-279 176, auf die für weitere Details besonders aufmerksam gemacht wird, insbesondere hinsichtlich des Antriebsmechanismus.
  • Während die Erfindung auf Zweitaktmotoren mit einem Zylinder anwendbar ist, so ist sie insbesondere auch auf Mehrzylindermotoren z.B. für Automobilzwecke anwendbar, bei denen jeder Zylinder eine Entlüftungsleitung, ein erstes und ein zweites Ventil umfaßt, wobei alle ersten Ventile verbunden sind, um gleichmäßig bewegt zu werden und die zweiten Ventile verbunden sind, um im selben Ausmaß geöffnet zu werden.
  • Weitere Details der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele deutlich, wobei auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen Bezug genommen wird. Hierin zeigen:
  • Fig. 1 einen vertikalen Teilschnitt eines Zylinders eines Mehrzylinderzweitaktmotors, wobei der Kolben einen Teilabschnitt im Kompressionstakt durchgeführt hat;
  • Fig. 2 eine Ansicht des Zylinders nach Fig. 1, wobei der Kolben in der Position des unteren Totpunktes ist;
  • Fig. 3 ein Zeitsteuerungsschema, welches die Zeitpunkte der Öffnung und des Schließens der Einlaß- und Auslaßöffnungen und der Entlüftungsleitung darstellt;
  • Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Motors mit einer alternativen Art einer Einlaßvorrichtung;
  • Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen kurbelgehäusegespülten Motor; und
  • Fig. 6, 7, 8 und 9 Schnitte durch vier alternative Konstruktionen des Drosselventiles in der Entlüftungsleitung.
  • Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 weist der Motor eine Reihe von Zylindern auf, von denen nur einer gezeigt ist und beschrieben wird. Jeder Zylinder wird durch eine Zylinderwand 2 gebildet, welche verschiebbar einen Kolben 4 in herkömmlicher Art und Weise umschließt. Der Kolben ist in herkömmlicher Weise über ein Pleuel 40 mit der Kurbelwelle 42 im Kurbelwellengehäuse 44 verbunden. Die Zylinderwand 2 weist eine Einlaßöffnung 6 und eine Auslaßöffnung 8 auf, die derart angeordnet sind, daß sie in wiederkehrender Art und Weise durch den Kolben, welcher sich in dem Zylinder hin- und herbewegt, bedeckt und unbedeckt sind. Die Einlaßöffnung 6 ist mittels eines Verteilerkanals 23 mit einem Luftspülgebläse 22 herkömmlichen Typs verbunden. Im oberen Bereich des Zylinders ist eine Zündkerze 26 und eine Direkteinspritzung 28 angeordnet, welche durch eine elektronische Steuerung 48 gesteuert wird. Durch den oberen Teil der Zylinderwand erstreckt sich eine Entlüftungsleitung 10, die ein stellbares Drosselventil 12 beherbergt und welches derart angeordnet ist, daß es mit dem Inneren des Zylinders, wie im weiteren beschrieben wird, in Verbindung steht. Die Stellung des Drosselventils wird durch eine Belüftungssteuerung 50 in Abhängigkeit des Kraftstoffgehalts, welcher in den Motor eingespritzt wird, eingestellt und zu diesem Zweck ist die Steuerung 50 mit der Steuerung 48 oder mit dem Kraftstoffsteuerungshebel oder "der Drossel" des Motors verbunden. Innerhalb des Zylinders ist ein hohlzylindrisches Ventil oder eine Buchse 14 angeordnet, die koaxial mit dem Zylinder ist und zwischen der Zylinderwand und dem Kolben angeordnet ist und so als Laufbuchse wirkt. In der Buchse 14 sind drei Öffnungen 16, 18 und 20 gebildet, deren Anordnung mit den Öffnungen 6 und 8 und der Entlüftungsleitung 10 zusammenwirkt. Die Buchse 14 ist mittels eines herkömmlichen Zahnradantriebes mit der Kurbelwelle verbunden, so daß sie sowohl linear als auch drehend bewegt wird, so daß jeder Teil von ihr im allgemeinen eine Orbitalbewegung beschreibt und die Öffnungen 16, 18 und 20 in und außer Deckung mit den Öffnungen 6 und 8 und der Leitung 10 zu vorgegebenen Zeitpunkten während des Taktes des Motors gebracht werden.
  • Wenn während des Betriebs der Zylinder am unteren Totpunkt, wie in Fig. 2 gezeigt, ist, sind die Öffnungen 16 und 18 in Deckung mit den Öffnungen 6 und 8 und Luft erfüllt den Zylinder über den Einlaßkanal und ersetzt oder spült die Auspuffgase in das Auspuffsystem. Wenn der Zylinder seinen Kompressionstakt durchführt, wird die Buchse 14 so bewegt, daß die Öffnungen 6 und 8 bedeckt sind und die Entlüftungsleitung 10 unbedeckt ist. Die Entlüftungsleitung 10 bleibt während des größten Teils der Aufwärtsbewegung des Kolbens offen, wie in Fig. 1 gezeigt, und ermöglicht damit, daß etwas des eingesaugten Luftanteils in den Verteilungskanal 23 zurückgeführt wird, mit welchem die Entlüftungsleitung verbunden ist. Bei ungefähr 30º oder auch mehr, beispielsweise bei 60º vor dem oberen Totpunkt schließt die Buchse 14 die Entlüftungsleitung 10 und die verbleibende Luft wird dann komprimiert. Bei ungefähr 30º vor dem oberen Totpunkt wird Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt und der Kraftstoff wird nahe dem oberen Totpunkt durch eine Zündkerze gezündet.
  • Wie bereits oben erwähnt umfaßt die Entlüftungsleitung 10 ein Drosselventil 12, dessen Stellung direkt oder indirekt durch den Kraftstoffsteuerhebel oder "die Drossel" des Motors bestimmt wird, derart, daß, wenn der Motor unter Vollast betrieben wird, das Drosselventil 12 völlig geschlossen gehalten wird und keine Luft vom Zylinder entweicht, während, wenn die Maschine bei geringer Last betrieben wird, das Drosselventil 12 voll geöffnet ist und ein wesentlicher Anteil der angesaugten Luft über die Entlüftungsleitung vor den Beginn der eigentlichen Kompression abgeführt wird und daher den Motor bei einem minimalen Verdichtungsverhältnis mit einem Minimum an Luft im Zylinder verläßt, so daß ein Minimum an Leistung bereitgestellt wird. Bei einer Motorlast zwischen Minimum und Maximum ist das Drosselventil teilweise offen, wobei ein Teil der angesaugten Luftmenge entlüftet wird und der Druck im Zylinder vor dem Verschließen der Entlüftungsleitung bis zu einem Wert ansteigt, welcher zwischen dem atmosphärischen Druck und einem Wert liegt, welcher entstehen würde, wenn die Entlüftungsleitung nicht vorgesehen oder vollgeschlossen wäre, so daß das effektive Verdichtungsverhältnis des Motors zwischen Maximum und Minimum liegt.
  • Auf diese Weise ist bei jeder Motorlast, also bei jeder Einstellung der "Drossel" die aktuelle Luftmenge, die beim Beginn der Zündung im Zylinder vorliegt, auf die Kraftstoffmenge, welche eingespritzt wird, abgestimmt, so daß das Luft/Kraftstoffgemisch und die folgende Verbrennung im wesentlichen homogen sind.
  • Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die einströmende Luft mittels eines Spülgebläses zur Verfügung gestellt und über die Lufteinlaßvorrichtung entlüftet. Die Einlaßluft kann jedoch auch allein durch die Bewegung des Kolbens angesaugt werden und direkt in die Umgebung oder in den Motorauspuff entlüftet werden.
  • Ein typisches Zeitsteuerungsdiagramm eines Motors, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist in Fig. 3 dargestellt. Der obere Totpunkt ist mit A bezeichnet und die Auspufföffnung wird bei einer Bewegung im Uhrzeigersinn bei B geöffnet und die Auspuffgase entweichen in das Auspuffsystem; die Einlaßöffnung wird bei c geöffnet und frische Luft erfüllt den Zylinder und verdrängt einen Großteil der Auspuffgase in das Auspuffsystem; nach dem unteren Totpunkt bei D wird die Entlüftungsleitung 10 bei E geöffnet und der angesaugte Anteil der Luft fährt fort, die Auspuffgase in das Auspuffsystem zu verdrängen; die Auspufföffnung wird durch das Buchsenventil bei F geschlossen; der angesaugte Anteil wird dem Zylinder weiterhin über die Einlaßöffnung zugeführt und entweicht über die Entlüftung und die Einlaßöffnung wird dann entweder durch den Kolben oder durch das Buchsenventil bei G geschlossen; der angesaugte Anteil wird komprimiert und/oder entweicht über die Entlüftungsleitung, je nachdem wie das Drosselventil 12 eingestellt ist; die Entlüftungsleitung 10 wird bei H geschlossen und Kraftstoff wird eingespritzt und der Verdichtungsprozeß ist dann bei A vollständig, kurz vor dem Zeitpunkt, bei dem die Zündkerze angeregt wird, so daß die Verbrennung beginnt.
  • Um sicherzustellen, daß der gewünschte Anteil der Einlaßluft durch die Entlüftungsleitung abgeführt wird, ist es selbstverständlich wünschenswert, daß der Gegendruck, welcher im Bereich der Entlüftungsleitung entsteht, geringer ist als der Druck in der Einlaßöffnung. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist in Fig. 4 dargestellt, in welcher hinter dem Einlaß und dem Spülgebläse 22 eine Drossel 24 vorgesehen ist, welche bewirkt, daß der Druck zwischen der Drossel 24 und dem Gebläse 22 gering ist. Das Spülgebläse 22 vergrößert selbstverständlich den Druck wieder und drückt den angesaugten Anteil in den Motor. Die Entlüftungsleitung 10 steht mit dem Einlaß des Spülgebläses stromabwärts der Drossel 24 in Verbindung.
  • Ein weiterer Aufbau ist in Fig. 5 gezeigt, indem ein Motor vom Kurbelgehäuse-Spülungstyp dargestellt ist. In diesem Aufbau, in dem im Vergleich zu dem in Fig. 4 dargestellten Aufbau aus Gründen der Vereinfachung das Buchsenventil weggelassen wurde, wirkt auf den Raum innerhalb des Kurbelgehäuses 30 der Kolben ein und dieser steht mit dem Einlaß 8 via einer Überströmleitung 32 in Verbindung und es steht darüber hinaus über die Entlüftungsleitung 10 und über den Einlaßkanal 34, der ein Rückschlagventil 36, beispielsweise ein Reed-Ventil umfaßt, in Verbindung. Dieser Motor arbeitet im allgemeinen in der herkömmlichen Art und Weise, wobei während des Verdichtungstaktes des Kolbens Luft in das Kurbelgehäuse durch den Einlaßkanal 34 eingesaugt wird, die dann im folgenden während des Arbeitstaktes des Kolbens komprimiert wird und dann durch die Überströmleitung 32 in den Zylinder gedrückt wird, um als Spülungs- und Verbrennungsluft zu wirken. Wenn der Motor bei geringer Last betrieben wird, wird entlüftete Luft aus dem Zylinder während des Verdichtungstaktes in das Kurbelgehäuse geführt und somit wiederverwendet.
  • Wie bereits oben erwähnt ist die Entlüftungsleitung 10 günstig angeordnet und das Buchsenventil 14 derart gestaltet, daß eine Entlüftung des Zylinders bis ungefähr 30º vor dem oberen Totpunkt fortgesetzt wird. Der Durchflußquerschnitt der Entlüftungsleitung sollte groß genug sein, um ein Ausströmen eines wesentlichen Anteils des angesaugten Anteils bei relativ geringer Motorlast zu ermöglichen und daher liegt der Durchflußquerschnitt vorzugsweise zwischen 25 % und 125 % der Fläche der Einlaßöffnung (diese kann selbstverständlich in der Praxis eine Reihe von Öffnungen umfassen).
  • Das Drosselventil 12 kann auf verschiedene Arten gebildet sein und kann in seiner einfachsten Form aus einem Drosselklappenventil, wie in Fig. 6 gezeigt, bestehen. Alternativ kann es auch wie in Fig. 7 gezeigt, eine tonnenförmiges Ventil sein, eine Tellerventil, wie in Fig. 8 gezeigt oder ein Klappenventil, wie in Fig. 9 gezeigt. In jenem Fall ist das Ventil 12 jedoch aperiodisch, d.h. daß es sich nicht synchron mit dem Takt des Motors öffnet und schließt und der Grad seiner Öffnung wird nur durch die Last bestimmt, welcher der Motor ausgesetzt ist.
  • Die Ausstattung mit einem Buchsenventil 14 als einem Ventil mit fester Zeitsteuerung, welches sich schließt, um das Innere des Zylinders gegenüber der Durchlüftungsleitung 10 zu schließen, ist mit dem Vorteil einer asymmetrischen Zeitsteuerung der Öffnung und des Schließens der Einlaß- und Auslaßöffnungen verknüpft, wie in Fig. 3 gezeigt und stellt sicher, daß das "tote Volumen" zwischen dem Drosselventil 12 und dem Zylinder nicht mit dem Zylinder während des Verdichtungs- und Entspannungsvorganges in Verbindung steht. Die asymmetrische Zeitsteuerung vergrößert den volumetrischen Wirkungsgrad des Lufteintrittsvorgangs und vermindert das "Totvolumen", so daß sowohl der Kraftstoffverbrauch als auch die Emissionen an Kohlenwasserstoffen vermindert werden.
  • Während die Erfindung in erster Linie auf Motoren mit einer Direkteinspritzung gerichtet ist, so ist sie jedoch nicht auf solche Motoren beschränkt und kann auch bei Motoren Anwendung finden, welche mit einem herkömmlichen Vergaser ausgestattet sind, wobei die Entlüftungsleitung mit dem Einlaßkanal oder dem Kurbelgehäuse verbunden ist.

Claims (8)

1. Zweitaktmotor, umfassend einen Zylinder (2), welcher einen Kolben (4) umgibt und Einlaß- (6) und Auslaßöffnungen (8), Mittel zum Einführen von Kraftstoff in den Zylinder und Steuermittel zur Steuerung der Kraftstoffmenge, welche durch die Einführungsmittel eingeführt werden, aufweist, wobei der Motor eine Durchlüftungsleitung (10) umfaßt, welche mit dem Inneren des Zylinders (2) und hierin angeordneten Ventilmitteln in Verbindung steht, welche eine Öffnung erlauben, so daß ein Anteil des Ansaug-Teiles aus dem Zylinder (2) während des Verdichtungstaktes des Kolbens (4) weggeführt werden kann, Ventilmittel, umfassend ein erstes Ventil (14) welches derart verbunden ist, daß es synchron mit der Bewegung des Kolbens (4) geöffnet und geschlossen wird und stromabwärts desselben in der Durchlüftungsleitung (10) angeordnet ist, ein zweites Drosselventil (12), welches mit Steuermitteln in Verbindung steht und derart angeordnet ist, daß es in zunehmendem Ausmaß geöffnet werden kann, um einen zunehmenden Anteil des Ansaug-Teiles abzuführen, wenn die Steuermittel bedient werden, um die Kraftstoffmenge, welche in dem Zylinder eingeführt wurde, zu vermindern, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (14) ein hohlzylindrisches Element umfaßt, welches koaxial innerhalb des Zylinders (2) angeordnet ist und eine Zylinderlaufbüchse bildet, in welcher eine Öffnung (20) gebildet ist, welche in und außer Deckung mit einer Öffnung (10) in der Zylinderwand gebracht werden kann.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (14) derart ausgebildet ist, daß die Durchlüftungsleitung (10) zu einem Zeitpunkt wenigstens 30º vor dem oberen Totpunkt schließbar ist.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinführungsmittel aus Kraftstoffeinspritzmitteln (28, 48) gebildet sind, derart, daß Kraftstoff in den Zylinder zu einem Zeitpunkt einspritzbar ist, an dem dieser nicht durch die Entlüftungsleitung (10) weggeführt wird.
4. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlzylindrische Element (14) derart verbunden ist, daß es sowohl linear, parallel zur Zylinderachse als auch in Rotation gegenüber der Zylinderachse durch einen Antrieb bewegbar ist.
5. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend ein Spülgebläse, welches mittels eines Einlaßverteilerkanals mit der Einlaßöffnung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsleitung (10) mit dem Einlaßverteilerkanal (23) in Verbindung steht.
6. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend ein Spülgebläse, dessen Ausgang mit der Einlaßöffnung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Einlaß mit einem Drosselventil (24) in Verbindung steht und die Entlüftungsleitung (10) mit dem Einlaß des Spülgebläses (22) stromabwärts des Drosselventils (24) in Verbindung steht.
7. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser vom Kurbelgehäusen- Spülungs-Typ ist, wobei die Einlaßöffnung (6) mit dem Kurbelgehäuse (44) über eine Verbindungsleitung (32) in Verbindung steht.
8. Zweitaktmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mehreren Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder (2) eine Entlüftungsleitung (10), ein erstes Ventil (14) und ein zweites Ventil (12) umfaßt, wobei alle ersten Ventile (14) derart in Verbindung stehen, daß sie in einer vorgegebenen Phasenbeziehung bewegbar sind und daß alle zweiten Ventile derart in Verbindung stehen, daß sie im selben Ausmaß geöffnet sind.
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