DE2523712B2

DE2523712B2 - Zweitaktbrennkraftmaschine mit doppelkolben

Info

Publication number: DE2523712B2
Application number: DE19752523712
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Büchner, Bernhard, Dipl.-Ing., 8070 Ingolstadt
Priority date: 1975-05-28
Filing date: 1975-05-28
Publication date: 1977-08-18
Also published as: US4079705A; DE2523712A1; DE2523712C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

" Bei einer solchen, durch die DT-PS 826Ü83 bekannten Zweitaktbrennkraftmaschine wird der Beginn des Überströmens durch den nacheilenden Kolben gesteuert, die Winkelhalbierende des dem Überströmvorgang entsprechenden Kurbelwellen-

Drehwinkels (Überströmwinkel) ist mit der Drehrichtung vom unteren Kurbelkammertotpunkt (Drucktotpunkt) verschoben, während der Auslaßwinkel symmetrisch zu diesem Punkt liegt. Durch den großen Vorauslaß und wegen des Druckgefälles vom Zylinder

zur Kurbelkammer hin gegen Ende des Uberstromvorganges, das zu einem Zurücksaugen eines Teiles der eingebrachten Frischgasladung führt, ergibt sich ein Leistungsabfall durch die Spül- und Rücksaugverluste und ein ungünstiger Drehmomentverlauf.

Bei einer weiteren bekannten Zweitaktbrennkraftmaschine gemäß der DT-PS 921061 sind der Auslaßvorgang und der Überströmvorgang in der Weise gesteuert, daß - in Drehrichtung der Kurbelwelle gesehen - der den Auslaß bildende Schlitz in der Zy-

linderwand stets vor öffnen des Überströmkanals geöffnet und vor dem Schließen des Überströmkanals geschlossen wird. Im Gegensatz zu der Steuerung bei einer Einkolbenmaschine, bei welcher die für den Auslaß der verbrannten Gase und für das Überströmen des Luft-Brennstoff-Gemisches zur Verfugung stehenden Umdrehungswinkel symmetrisch zum unteren Kurbelkammertotpunkt liegen, sind bei der bekannten Zweitaktbrennkraftmaschine der Auslaßwinkel entgegen der Drehrichtung und der Über-

Strömwinkel mit der Drehrichtung relativ zu ihrer jeweiligen symmetrischen Lage verschoben.

Zweitaktbrennkraftmaschinen der oben beschriebenen Art wurden jahrelang im Motorradbau verwendet, da man ihnen wegen der unsymmetrischen

Steuerung von Auslaß- und Überströmvorgang eine besonders gute Aufladung (Nachladung), d. h. eine besonders gute Füllung des Brennraums mit frischem Luft-Brennstoff-Gemisch nachsagte.

Es zeigte sich jedoch bei den bisherigen Doppelkol-

So benmotoren, daß vor der Beendigung des Überströmvorgangs das Druckgefälle von der Kurbelkammer zum Brennraum in ein Druckgefälle vom Brennraum zur Kurbelkammer umschlug und somit ein Teil der frischen Ladung aus dem Brennraum wieder in die Kurbelkammer zurückströmte. Deirden Auslaßschlitz steuernde Kolben ist nämlich gegen Ende des Auslaßvorgangs bereits ziemlich weit von seinem unteren Totpunkt entfernt, und nach Schließen des Auslaß-

Schlitzes steigt tier Überdruck aufgrund des Verdichtungshubes im Zylinder rasch an, während gleichzeitig sich der Unterdruck in der Kurbelkammerpumpe vergrößert

Trotz der grundsätzlichen Vorteile ein.:r Doppelkolbenmaschine gegenüber einer Einuchkolbenmascbine ging man wegen dieser schlechten Aufladung wiederum zur Einkolbenmaschine mit Umkehrspülung zurück. Da bei einer solchen Maschine jedoch notgedrungen der Brennstoffeinlaß und der Auslaß für die verbrannten Gase im gleichen Zylinder liegen, läßt es sich nicht unter allen Betriebsbedingungen vermeiden, daß ein gewisser Prozentsatz der frischen Ladung direkt mit den verbrannten Gasen zusammen durch den Auslaß verlorengeht. Das bedeutet eine Leistungseinbuße, erhöhten Kraftstoffverbrauch sowie einen unzulässig hohen Anteil an unverbrannten Kohlenwasserstoffen in den Abgasen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der eingangs beschriebenen Zweitaktbrennkraftmaschine mit Doppelkolben die Aufladung, d. h. die Zuführung des frischen Luft-Brennstoff-Gemisches, zu verbessern und damit die Leistung der Brennkraftmaschine zu steigern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Überströmkanal vor Beendigung des Auslaßvorganges geschlossen wird, der Überströmvorgang ausschließlich durch den voreilenden Kolben gesteuert ist und der dem Auslaß- und der dem Überströmvorgang entsprechende Drehwinkel dieselbe Winkelhalbierende haben und diese gegenüber dem Kurbelkammertotpunkt (Drucktotpunkt) entgegen der Drehrichtung verschoben ist.

Diese Maßnahme bedeutet, daß der Überströmkanal bereits zu einem Zeitpunkt wieder geschlossen ist, zu dem der nacheilende Kolben noch nahe seiner unteren Totpunktstellung ist und damit noch ein großer Druck in der Kurbelkammerpumpe herrscht. Da außerdem der Auslaß noch offen ist, ist auch der Druck oberhalb der Kolben im Brennraum noch sehr gering. Somit herrscht während des gesamten Überströmvorgangs ein Druckgefälle von der Kurbelkanimerpumpe zum Brennraum hin, und ein Zurückströmen der frischen Ladung in die Kurbelkammerpumpe kann nicht erfolgen. Der zeitliche Abstand zwischen dem Schließen des Oberströmkanals und dem Schließen des Auslasses ist dabei so zu bemessen, daß der Auslaß in dem Augenblick schließt, wenn die Spitzen des Frischgasstromes (Spülstromes) den Auslaß erreichen.

Wegen des stets von der Kurbelkammeirpampe zum Auslaß gerichteten Druckgefälles wird ein vollständiges Absaugen der Abgase und eine gute Füllung des Verbrennungsraumes mit frischem Gemisch gewährleistet. Ein energieverzehrendes Hin- und Herpumpen eines Teiles des Luft-Brennstoff-Gemisches zwischen der Kurbelkammer und dem Brennraum der Zylinder wird vermieden. Dadurch läßt sich mit der erfindungsgemäßen Zweitaktbrennkraftmaschine gegenüber den bekannten Maschinen gleichen Hubraums eine wesentlich größere Leistung bei geringerern Kraftstoffverbrauch erzielen. Die geringen Spülverluste und die Leistungssteigerung bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine machen es möglich, die Vorteile wirkungsvoll zu nutzen, welche eine Doppelkolbenzweitaktbrennkraftmaschine gegenüber einer Einfachkolbenzweitaktbrennkraftmaaufweist. Insbesondere lassen sich nun Brennkraftmaschinen mit einem gegenüber den bisherigen Zweitaktbrennkraftmaschinen großen Hubraum bauen, ohne daß dadurch eine wesentliche Vergrößerung der Gesamtmaschine notwendig wäre.

Der Überströmvorgang ist ausschließlich durch den voreilenden Kolben gesteuert, und der Auslaßwinkel und der Überströmwinkel haben dieselbe Winkelhalbierende und sind damit wie bei einer Einkolbenbrennkraftmaschine symmetrisch zueinander; zu-

gleich sind aber Auslaßwinkel und Überströmwinkel durch das Voreilen des den Auslaßvorgang und den Oberslrömvorgang steuernden Kolbens entgegen der Drehrichtung unsymmetrisch zum unteren Kurbelkammertotpunkt verschoben. Dies ermöglicht es, den

Überströmwinkel innerhalb der durch den Auslaßwinkel gegebenen Grenzen relativ groß zu machen und damit eine optische Füllung zu gewährleisten. Zur Verbesserung der Spülung kann der Überströmkanal so ausgeführt sein, daß er tangential in den Zylinder des nachlaufenden Kolbens einmündet. Dadurch wird das in den Zylinder des nachlaufenden Kolbens einströmende Luft-Brennstoff-Gemisch in eine Kreisbewegung versetzt, d. h. es erhält einen Drall. Dieser bewirkt, daß das einströmende Luft-Brennstoff-Gemisch nicht direkt dem Sog der ausströmenden Abgase folgt, sondern den gesamten Brennraum oberhalb der beiden Kolbenboden vom nacheilenden Kolben her auffüllt, ohne sich dadurch mit den ausströmenden Abgasen zu vermischen.

Auch bei Verwendung zweier Oberströmkanäle können diese in der Weise ausgeführt sein, daß sie tangential in den Zylinder des nacheilenden Kolbens einmünden. Die Richtung der Oberströmkaniile kann dabei so gewählt sein, daß die in den Zylinder eintretenden Spülströme einen einander entgegengesetzten Drall erhalten. Das Aufeinanderprallen der entgegengesetzt rotierenden Spülströme bewirkt eine Verwirbelung des Luft-Brennstoff-Gemisches sowie eine Ablenkung der Spülströme in Richtung des 2'ylinders des voreilenden Kolbens und damit eine raschere Füllung des Brennraumes mit einem frischen Luft-Brennstoff-Gemisch. Diese Ausführungsform eignet sich daher besonders für mit hohen Drehzahlen laufende Zweitaktbrennkraftmaschinen.

Ist eine derartig rasche Füllung des Bremnraumes mit frischem Luft-Brennstoff-Gemisch nicht erforderlich, können die Überströmkanäle in den Zylinder des nacheilenden Kolbens auch derart tangential einmünden, daß die in den Zylinder eintretenden Spülströme einen gleichgerichteten Drall erhalten.

LJm die Menge an frischem Luft-Brennstoff-Gemisch, die gegebenenfalls mit den ausströmenden Abgasen durch den offenen Auslaß entweicht, möglichs! gering zu halten, kann ein sich an den Auslaß im Zylinder des voreilenden Kolbens anschließender Aus laßkrümmer so angeordnet sein, daß der Drall de: Spülstroms dem durch den Auslaßkrümmer hervor gerufenen Drall der ausströmenden Abgase entge gengerichtet ist.

Für die Zuführung dos Brennstoffs können ver schiedene Wege beschrilten werden. Eine erste Mog lichkeit sieht vor, daß das Luft-Brennstoff-Gemisc durch einen Schlitz in der Zylinderwand des voreilen den Kolbens in die Kurbelkammer einströmen kanr Der Schlitz wird durch den voreilenden Kolben ge steuert und ist dann vollständig geöffnet, wenn sie der voreilende Kolben in seinem oberen Totpunkt bc findet.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird das Luft-Brennstoff-Gemisch durch einen Rohrstutzen in die Kurbelkammer hineingesaugt, wobei der Rohrstutzen mit seiner kurbelkammerseitigen öffnung an den Umfang einer mit der Kurbelwelle rotierenden Hubseite dicht heranreicht und durch Ausnehmungen am Umfang der Hubscheibe während eines bestimmten Umdrehungswinkels der Kurbelwelle freigegeben wird. Diese zweite Möglichkeit hat gegenüber der ersten den Vorteil, daß der Einlaß des Luft-Brennstoff-Gemisches unabhängig von der Stellung der Kolben gesteuert werden kann.

Die Erfindung sieht eine dritte Möglichkeit vor, bei welcher die Verbrennungsluft wie bei der zweiten Ausführungsform direkt in die Kurbelkammer eingesaugt wird und in dem Überströmkanal eine Brennstoffeinspritzdüse angeordnet ist mit zur Strömungsrichtung der aus der Kurbelkammer überströmenden Verbrennungsluft entgegengesetzter Einspritzrichtung. Diese Lösung erlaubt es, genau die im jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine benötigte Brennstoffmenge zuzuführen und bewirkt durch das Einspritzen des Brennstoffs in den Überströmkanal mit zur Strömungsrichtung der Verbrennungsluft entgegengesetzter Einspritzrichtung eine gute Vermischung des Brennstoffs mit der Verbrennungsluft. Eine gute Durchmischung wird auch durch eine besondere Ausbildung des Brennraumes herbeigeführt: In weiterer Ausbildung der Erfindung ist nämlich vorgesehen, daß in einem die beiden Zylinder gemeinsam verschließenden Zylinderkopf eine den Brennraum bildende Aussparung vorgesehen ist, welche - in einem die Zylinderachsen enthaltenden Schnitt der Brennkraftmaschine betrachtet - im wesentlichen den zwischen den Zylinderachsen liegenden Raum überdeckt. Bei dieser Ausführung ist jeder Zylinder also nur etwa über die Hälfte seines Querschnitts zum Brennraum hin offen. Das mit hoher Strömungsgeschwindigkeit aus dem Zylinder des nacheilenden Kolbens durch den Brennraum in den Zylinder des vorcilcndcn Kolbens überströmende Luft-Brcnnstoff-Gcmisch wird durch diese Querschnittsverengung verquetscht und dadurch verwirbeln Zudem wird das Gemisch durch die Verengung des Strömungsquerschnitts zwangsweise an einer oder mehreren innerhalb der den Brennraum bildenden Aussparung abgeordneten Zündkerzen vorbeigeführt, so daß um die Zündkerzen herum in jedem Falle zündfähiges Gemisch vorhanden ist. Eine Wirbelbildung wird noch dadurch gefördert, daß die Durchtrittsöffnungen zwischen den Zylindern und dem Brennraum sowie die Bcgrcnzungsflächcn des Brennraumes so ausgebildet sind, daß das beim Kompressionshub aus den Zylindern in den Brennraum gepreßte Gemisch tangential im Sinne einer Drallcrzcugung in den Brennraum einströmt. Es können dabei sehr hohe Werte für den Drall (ca. 200 U/sec) ohne Leistungsverlust erreicht werden. Bei einem Drall des Gemisches würde eine zentrale Zündkerze und eine Zündkerze im Randwirbel ein optimales Durchbrennen der Ladung bewirken.

Konstruktiv zweckmüßig ist, daß beide Kolben mit der Kurbelwelle gemeinsam durch ein gabelförmig ausgebildetes Pleuel verbunden sind und daß die beidun Pleuelstangen tangential zum Plcuellagcr an dem IMcuclfuM angeordnet sind. Das gabelförmige Pleuel nimmt die sich bei '.einer Arbeitsbewegung ergeben den neiingen AbMandsiindcrungen der Kolbenbolzenaugen durch elastische Verformung der Pleuelstangen auf.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch die tangentiale Einleitung des Druckes beidseitig des Pleuellagers die Belastung auf eine größere Zahl von Wälzkörpern gleichmäßig verteilt.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Länge der Pleuelstangen bei gleicher Gesamtlänge des Pleuels gegenüber dem bekannten Pleuel größer ist. Dieser Vorteil ist sehr wesentlich, da in der Formel für die Durchbiegung der Pleuelstangen die Länge in der dritten Potenz erscheint und die auf den ersten Blick verhältnismäßig geringe Vergrößerung der Pleuelstangenlänge infolgedessen merklich die Anpreß-

»5 kräfte der Kolben an den Wandungen verringert. Durch eine Verlängerung des Pleuels insgesamt läßt sich dagegen die Durchbiegung praktisch nicht verbessern. Außerdem treten die Vorteile der unsymmetrischen Steuerung bei der Doppelkolbenbrcnnkraft-

ao maschine durch eine geringe Gesamtlänge des Pleuels deutlicher hervor, bzw. werden bei einem längeren Pleuel verringert; und schließlich würde eine Verlängerung des gesamten Pleuels den schädlichen Raum der Kurbelkammerpumpc vergrößern und damit eine

*5 Füllung verschlechtern.

Die Zeichnung erläutert die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispicls. Es zeigt

Fig. 1 einen die Zylinderachsen enthaltenden schcmatischcn Schnitt durch die erfindungsgemäße Zweitaktbrennkraftmaschine,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie H-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie ΙΠ-Ι11 in Fig. 1, Fig. 4 ein Steuerdiagramm zur Darstellung des Auslaß- und Überströmvorganges und

Fig. 5 bis 7 achsnormale schematische Schnitte durch drei verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zweitaktbrennkraftmaschine.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten, allgemein mit 10 bezeichneten Zweitaktbrennkraftmaschine crkennt man einen Zylinderblock 12 mit zwei Zylindern 14 und 16, welche durch einen einen Brennraum 18 enthaltenden Zylinderkopf 20 verschlossen sind. In den Zylindern 14 und 16 ist je ein Kolben 22 bzw. 24 verschiebbar geführt. Beide Kolben 22 und 24 sind über ein gemeinsames, allgemein mit 26 bezeichnetes Pleuel mittels eines Kurbelzapfen 27 exzentrisch an einer auf einem Wellenzapfen 28 gelagerten Hubseheibe 30 angelenkt, wobei diese in der durch eine Wanne 32 geschlossenen Kurbelkammer 34 ro ticrt.

Die Zylinder 14 und 16 werden durch die Kolbenboden 36 bzw. 38 jeweils in einen brcnnraumseitigcn Zylinderabschnitt und einen kurbelkammerseitigen Zylinderabschnitt unterteilt. Die kurbclkammerarti gen Zylinderabschnitte bilden zusammen mit der Kurbelkammer 34 und den hin- und hergehenden Kolben 22 und 24 eine Kurbelkammerpumpc welche zum Ansaugen der Verbrennungsluft oder des Luft-Brcnnstoff-Gcmisches durch einen in die Kurbelkum- mcr 34 hineinreichenden Ansaugstutzen 40 dient. Damit das angesaugte Gemisch aus der Kurbelkammer 34 in die brennraumscitigen Zylinderabschnitte und den Brennraum 18 gelangen kann, ist in dem Zylinderblock 12 ein Überströmkanal 42 ausgebildet mit

einem Eintrittsschlitz 44 in dem kurbelkammerseitigen Zylinderabschnitt des Zylinders 14 und einem Austrittsschlitz 46 in dem brcnnrnumscitigcn Zylinderabschnitt des Zylinders 16. Der Hintrillsschlilz 44

wird dabei durch ein Fenster 48 im Kolbenmantel des Kolbens 22 freigegeben. Zum Absaugen der verbrannten Gase aus dem Brennraum 18 ist in dem brennraumseiligen Zylinderabschnitt des Zylinder 14 ein Auslaßschlitz 50 angeordnet.

Die erfindungsgemäße Zweitaktbrennkraftmaschine arbeitet in der folgenden Weise: Wenn sich in der Fig. 1 die Hubscheibe in Richtung des Pfeiles A dreht, bewegen sich die Kolben 22 und 24 nach unten, wobei der Kolben 22 dem Kolben 24 stets vorauseilt. In der in der Fig. 1 dargestellten Phase ist das Ansaugen des frischen Gemisches durch den Ansaugstutzen 40 bereits beendet und die innerhalb der Kurbelkammcr 34 liegende öffnung 52 des Ansaugstutzens 40 durch den dicht an diesem anliegenden Abschnitt 54 »5 der HubschcibenumfangsfUiche 64 verschlossen. Gleichzeitig beginnt die obere Kolbcnkante 56 des Kolbens 22 den Auslattschlitz 50 freizugeben, so daß die verbrannten Gase aus dem Brennraum 18 und den brennraumseitigen Zylinderabschnitten der Zylinder 14 und 16 durch den Auspuff abgesaugt werden können. Dreht sich nun die Hubscheibe 30 in Richtung des Pfeiles A aus der in der Fig. 1 dargestellten Lage weiter, so wird als nächstes der Austrittsschlitz 46 in dem brennraumseitigen Zylinderabschnitt des Zylin- ^a5 dcrs 16 von der oberen Kolbcnkante 58 des nacheilenden Kolbens 24 freigegeben. Noch ist aber der Überströmkanal 42 geschlossen, da der Eintrittsschlitz 44 des Überströmkanals in dem kurbelkammerseitigen Zylinderabschnitt des Zylinders 14 durch 3<> den Kolbenmantel des Kolbens 22 verschlossen ist. Erst wenn die Unterkante 60 des Fensters 48 im Kolbenmantel des Kolbens 22 die Oberkante 62 des Ein- trittsschlitzcs 44 überlauft, wird der Überströmkanal 42 geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt horrscht ein großes Druckgefäß (ca. 1 atü) von der Kurbelkammer 34 zum Brennraum 18 hin, und das in der Kurbelkummcr 34 verdichtete frische Gemisch strömt mit annähernd Schallgeschwindigkeit durch den hohlen Kolben 22 und den Überströmkanal 42 in den brennraumseitigen Zylindci abschnitt des Zylinders 16 und über den Brennraum 18 in den brennraumseitigen Zylinderabschnitt des Zylinders 14. In der tiefsten Stellung des Kolbens 22 sind der Überströmkanal 42 und der Auslaßschlitz 50 vollständig geöffnet und der Kolben 24 befindet sieh mit seiner oberen Kolbenkante 58 weit unterhalb des Austrittsschlitzes 46.

Bei der weiteren Drehung der Hubscheibe 30 bewegen sich die Kolben 22 und 24 wieder nach oben, wobei wiederum der Kolben 22 dem Kolben 24 vorauscilt. Nachdem die untere Kante 60 des Fensters 48 die obere Kante 62 des Uintritlsschlitzcs 44 üher-Inufcn hat, ist der Überströmkanal 42 wiederum abgesperrt. Erst dann verschließt der aufwa'rtsglcitende Kolben 22 auch don Auslaßschlitz 50 im Zylinder 14. 5S Dunach beginnt die Verdichtung des Uft-Brcnnstoff-Gemischcs in den brennraumseitigen Zylindcrabschnittcn 14 und 16, und die Zündung des Gemisches durch nicht dargestellte Zündkerzen im Brennraum 18 erfolgt, wenn sich die beiden Kolben 22 und 24 in oder nahe Ihrer oberen Totpunktstcllung befinden. Unter dem Druck der Verbrennungsgase bewegen sich die Kolben 22 und 24 daraufhin wieder nach unten.

Die einzelnen Arbeitsphasen der crfindungsgemii- °S lic η Zweitaktbrennkraftmaschine wtthrend eines Umlaufs der Hubscheibe 30 sind in dem Stcucrdiagramm der Fig. 4 dargestellt. Bezugspunkt für einen Umlauf ist der untere Kurbclkammcrtotpunkt 7'. Die ausgezogenen Linien begrenzen den Auslaßwinkel ti, d. h. den Winkel, um den sich die Hubscheibe 30 zwischen dem öffnungszeitpunkt Al des Auslasses 50 durch den Kolben 22 und dem Schlicßzcitpunkl Al des Auslasses 50 durch, den Kolben 22 dicht. Die gestrichelten Linien begrenzen den Übcrströmw^:nkcl b, d. h. den Drehwinkcl der Hubscheibe 30 zwischen dem öffnungszeitpunkt /Jl und dem Schlicßzeitpunkl Bl des Überströmkanals 42 durch den Kolben 22. Schließlich geben die strichpunktierten Linien den Einlaßwinkel c zwischen den entsprechenden Zeitpunkten Cl und Cl wieder, währenddessen die Eintrittsöffnung 52 an dem Ansaugstutzen 40 durch eine Aussparung 64 an der Umfangsflache der Hubscheibe 30 freigegeben ist.

Wie man aus der Fig. 4 erkennt, liegt der Überströmwinkcl b innerhalb des Auslaßwinkels «, und zwar symmetrisch zu diesem, d. h. der Winkel d zwischen /41 und /Jl ist gleich dem Winkel <■ zwischen Bl und Al. Diese Symmetrie ergibt sich aus der Tatsache, daß sowohl der Auslaßvorgang als auch der Überströmvorgang ausschließlich durch den voreilenden Kolben 22 gesteuert weiden. Im Gegensatz zvi den bekannten Zweitaktbrennkraftmaschine!! mit Doppelkolbcn sind also sowohl der Auslaßwinkel a als auch der Überströmwinkel /> aus einer zum unteren Kurbelkammertotpunkt 7" symmetrischen Lage gegen die Drchrichtung A verschoben. Dadurch wird erreicht, daß der Überströmkanal 42 schon wieder verschlossen ist, wenn sich der nacheilende Kolben 24 noch nahe seiner tiefsten Stellung befindet. Da gleichzeitig der Auslaßschlitz 50 noch offen ist, besteht zum Zeitpunkt Bl immer noch ein Druckgefälle von der Kurbclkammcr 34 zum Brennraum 18 hin. Es kann daher auch kein frisches Gemisch aus den brennraumseitigen Zylinderabschnitten in «.lic Kurbelkammer 34 zurückströmen, wie dies bei den bekannten Zweitaktbrennkraftmaschine!! mit Doppelkolben und Kurbelkammerpumpe dei Fall ist. Der Winkel c bzw. d ist dabei so bemessen, du!.', der Auslaßschlitz SO geschlossen ist, wenn das Irische Gemisch ilen Auslaßschlitz 50 erreicht. Die Größe tier Winkel a, /), c, (/ und c kann in gewissen Gienzen vaiiieren, solange nur die oben beschriebene Abfolge de ι Voigiinge gleichbleibt.

Der in ilen Fig. 1 und ^ dargestellte llicmuiium 18 überdeckt nur etwa den zwischen den Zyliiulcrach- scn der Zylinder 14 und Ut liegenden, in de ι I'ig. ."" schraffierten Teil der ZylinderquerschnitU·. wahrem¹ der Rest der Zylindcrquersehniltc dot Zyliiulei 14 um 16 durch den Zylinderkopf 20 abgedeckt ist. Wem das Gasgemisch aus dem brennraumseitigen Zylin dcrabschnltt des Zylinders 16 In den Brennraum It strömt, wird der Gemischstrom durch die gegcnübe dem Zylinderquerschnitt des Zylinders 16 enge Über gangsöffnung verquetscht und verwirbeln Das bewirk eine gute Durchmischung von Brennstoff und Ver brcnnungsluft.

Die in den Fig. 1 und 3 dargestellte spezielle Korn des Brennraumes 18 sorgt dafiir, daß das beim Korn prcssimishubdcr Kolben 22 und 24 aus den Zylinder! 14, Id in den Brennraum 18 gepreßte Gemisch noch mais gründlich verwirbelt wird und den Brcnnraur 18 vollständig ausfüllt.

Fig. I und 3 lassen einen im wesentlichen zylindei form ige η Brennraum 18 erkennen, dessen Quei schnitt sieh in zwei einander diametral gegenüberlli

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genden Bereichen vom zylindeiferncn Brennraumende zu den Zylindern 14, 16 hin erweitert. Die dadurch entstehenden Ausbuchtungen 51, 53 des Brennraumes 18 sind jeweils durch eine sphärische Dreiecksfläche 55 bzw. 57 begrenzt.

Durch diese Ausbildung des Brennraumcs 18 strömt das Gemisch aus den Zylindern 14, 16 vorzugsweise tangential in den Brennraum 18 ein, wie durch die Pfeile in Fig. 3 angedeutet, und wird durch den dadurch erzeugten Drall (bis zu 200 U/sec) verwirbelt.

In den Fig. 5 bis 7 sind verschiedene Anordnungen von Überströmkanälen und Auslaßkanälen dargestellt. Dabei geben die eingezeichneten Pfeile jeweils die Strömungsrichtung des Gemisches und der Abgase wieder. Beider Anordnung gemäß Fig, 5 mündet der »5 Überströmkanal 42 ebenso wie bei der Anordnung in Fig. 2 tangential in den Zylinder 16 ein. Dadurch wird das einströmende Gemisch in Drehung versetzt, es erhält einen Drall. Dieser Drall verhindert, daß das einströmende Gemisch sich mit den ausströmenden ^ao Abgasen vermischt. Das einströmende Gemisch wird an der Zylinderwand entlanggeführt und schiebt die ausströmenden Abgase vor sich her. Aus dem Zylinder 16 gelangt das Gemisch wieder über den nicht dargestellten Brennraum 18 in den Zylinder 14. An ^a5 Stelle des in Fig. 1 dargestellten einzigen Auslaßschlitzes sind in den Anordnungen gemäß Fig. 5, 6 und 7 jeweils zwei Auslaßschlitze 66, 68 vorgesehen, welche in einen Auslaßkrümmer 70 münden. Die Krümmung des Auslaßkrümmers 70 ist so gewählt, daß der den Abgasen durch die Krümmung erteilte Drall dem Drall des frischen Gemisches entgegengesetzt ist.

In der Fig. 6 sind zwei Überströmkanäle 72, 74 vorgesehen, von denen der in Fig. 6 linke wie der Überströmkanal 42 in Fig. 5 tangential und der in der Fig. 6 rechte Überströmkanal im wesentlichen radial in Jen Zylinder 16 einmündet. Die Anordnung von zwei Überströmkanülen hat den Vorteil, daß die Höhe der Hintritts-und Austrittsschlitzc der einzelnen Überströmkanal 72 und 74 gegenüber tier Höhe des Eintritts- und Austrittsschlitzes des Überströmkanals 42 verringert weiden kann. Dadurch kann der Überströmwinkel /1 verkleinert und der effektive llubraum vergrößert werden. Bei der Anordnung nach Fig. (1 erhalten die aus den Kanälen 72 und 74 austretenden Gemischströnie einen gleichgerichteten Drall, der wiederum dem Drall tier durch den AusluUkrümmci 70 ausströmenden Abgase unlgugcngerichtct ist.

In der Ausführung nach Fig. 7 laufen die Übeiströmkanitle 72 und 74 tangential derart in den Zylinder 16 ein, daß die Gemischströme mit entgegengesetztem Drall aufcinundcrprullcn, sich (ineinander aufrichten und zur Brennkummer 18 hin abgelenkt werden. Diese Art der Zuführung des Gemisches erlaubt eine raschere Füllung der brennruumseitigen Zylinderabschnitte 14 und 16. Da das Gemisch nuch dem Zusammenprall der beiden Gemischströme keinen Drall mehr uufweist, kunn uueh auf cine KrUm- inung des sich un die Auslaßschlitzc 66 und 68 anschließenden Rohrstutzens 76 verzichtet werden.

In den Fig. 1 und 2 ist eine mit 77 bezeichnete Einspritzdüse angedeutet. Wird diese Einspritzdüse ver- es wendet, dünn saugt die Kurbelkummcrpumpc lediglich die Verbrennungsluft an. Der Brennstoff wird dünn innerhalb des Übcrströmkunals In den Luftstrom

entgegengesetzt zu dessen Strömungsrichtung eingespritzt.

Ein Vorteil der Zweitaktbrennkraftmaschine ist ir der Ausbildung des Pleuels 26 zu sehen. Wie man au; der Fig. 1 erkennt, ist das Pleuel 26 gabelförmig aus· gebildet mit zwei durch Kolbenbolzen 78 und 80 ar den Kolben 22 bzw. 24 befestigten Pleuelstangen 82 und 84, welche tangential zu einem nicht dargestellte! Pleuellager in einen Pleuelfuß 86 einmünden. Durcl· die Elastizität der Pleuelstangen 82 und 84 wird dei sich im Betrieb der Maschine verändernde Abstam der Kolbenbolzen 78 und 80 voneinander ausgegli chen. Durch die dabei auftretenden elastischen Span nungen werden die Kolben 22 und 24 mit einem leich ten Druck an der jeweiligen Zylinderwand geführt so daß die Kolben bei ihrer axialen Hin- und Her bewegung trotz des notwendigerweise zwischet Kolbenmantel und Zylinderwand vorhandener Spiels keine Bewegung quer zur Achse ausführet können.

Aus der Darstellung leuchtet es unmittelbar ein daß die Länge der Pleuelstangen 82 und 84 bei glei eher Gesamtlänge des Pleuels 26 größer ist, wenn dii Pleuelstangen 82 und 84 tangential in den Pleuelful 86 einlaufen, als wenn sie radial in den Pleuelfuß 8< einmünden würden. Zudem erkennt man auch, dal durch den tangentialen Einlauf der Pleuelstangen 81 und 84 in den Pleuelfuß 86 sich die Belastung de: Pleuellagers auf eine Vielzahl von Lagcrrollen verteilt Dadurch wird eine wesentlich höhere Lebensdaue des Pleuellagers erzielt.

Die erfindungsgemäße Ausführung einer Zwei taktbrennkraftmaschine erlaubt es aufgrund ihrer ho hen Leistung bei geringem Kraftstoffverbrauch Zwei taktbrennkraftmaschinen mit einem Hubraum zi bauen, der bisher nur Viertaktbrennkraftmaschinei vorbehalten war. Der Hubraum von Hinl'achkoiben zweitaktbrennkraftmaschine!! ist wegen der sich be großem Zylinderdurchmesser ergebenden thermi sehen Probleme begrenzt. Mit einer Doppelkolben zweitaktbrennkraftmaschine kann der effektive Boh rungsqueischnitt vergrößert werden bei relatr kleinem Durchmesser jedes einzelnen Zylinder der noppelkolben/.weitaktbrennkraftinaschine. Du Hubhohe der Brennkraftmaschine steht in einem bestimmten Verhältnis zur wirksamen Quersehnittsflä ehe. Daher kann die Hubhöhe bei einer Doppelkol benbrennkraftmaschine größer gemacht werden, ill e-s üem Querschnitt des einzelnen Zylinders der Dop pelkolbenbrcnnkraftmuschine entspräche. Eine groß< Hubhcihc erlaubt aber eine einfache Buuwcise de Kurbclwel e, da der rudialc Abstand der Wellcnzap ten 28 und der /ur Lagerung des Pleuels diencndei ^K"^r™?^lMJJi^{en 27} μ» groß ist, duß diese in die Hub scheibe 30 eingepreßt werden können. Diese Bau Wc₁SC ist sehr viel einfacher, uls wenn an die Hub scheibe 30 einer der beiden Zupfen angeschmictie werden muß. Bei zu geringem rudlulcn Abstund zwi sehen den beiden Zupfen ist ein Einpressen nlch möglich, da der Steg zwischen den beiden Aufnahme Donrungon für die entsprechenden Zupfen bereit

* . ^T^es!lcn «'«!Βοή würde.

schließlich sei noch uuf die Vorteile der erflndungs gemäßen Zweituktbrcnnkruftmuschine hlnslchtlfcl der Abgusvorschrlftcn hingewiesen. Dor Ausstoß voi k™i°L^Xydt?^{n ln} .^{don Ab}8«^scn 1st bei einer Zweitakt brennkraftmaschine wegen ihrer geringen Verdlch lung ohnehin geringer als bei einer Viertaktbrcnn

kraftmaschine. Der wesentliche Nachteil der bisherigen Zweitaktbrennkraftmaschine lag darin, daß sie einen hohen Prozentsatz an unverbrannten Kohlenwasserstoffen in den Abgasen enthielten. Durch die erl'indungsgemiilie Steuerung von Auslaß- und Über-

ström Vorgang kann der durch das Entweichen von ui verbranntem Gemisch durch den Auslaßschlitz en stehende Verlust von etwa 25% auf 10% gesen! werden, was dem Verlust bei den gangigen Viertak brennkraftmaschinen entspricht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zweitaktbrennkraftmaschine mit Doppelkolben und einer unter Mitwirkung des Doppelkolbens gebildeten Kurbelkammerpumpe, wobei der kurbelkammerseitige Zylinderabschnitt des Zylinders des voreilenden Kolbens mit dem brcnnraumseitigen Zylinderabschnitt des nacheilenden Kolbens durch mindestens einen kolbengesteuerten Überströmkanal verbindbar ist und der Auslaßvorgang durch den voreilenden Kolben gesteuert ist und vor dem öffnen des Überströmkanals beginnt,dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Überströmkanal (42) vor Beendigung des Auslaßvorganges geschlossen wird,

b) der Überströmvorgang ausschließlich durch den voreilenden Kolben (22) gesteuert ist, und

c) der dem Auslaß- und der dem Überströmvorgang entsprechende Drehwinkel dieselbe Winkelhalbierende ( Wh) haben und diese gegenüber dem Kurbelkammertotpunkt (Drucktotpunkt) entgegen der Drehrichtung verschoben ist.

2. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (42) tangential in den Zylinder (16) des nachlaufenden Kolbens (24) einmündet.

3. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung zweier Überströmkanäle (72, 74) diese tangential in den Zylinder (16) des nacheilenden Kolbens (24) derart einmünden, daß die in den Zylinder (16) eintretenden Gasströme einen einander entgegengerichteten Drall erhalten.

4. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung zweier Überströmkanäle (72, 74) diese tangential in den Zylinder (16) des nacheilenden Kolbens (24) derart einmünden, daß die in den Zylinder (16) eintretenden Gasströme einen gleichgerichteten Drall erhalten.

5. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich an den Auslaß (50) im Zylinder (14) des voreilenden Kolbens (22) anschließender Auslaßkrümmer (70) so angeordnet ist, daß der Drall der in den Zylinder (14) überströmenden Gase dem Drall der ausströmenden Gase entgegengerichtet ist.

6. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Überströmkanal (42) eine Brennstoffeinspritzdüse (77) angeordnet ist mit zur Strömungsrichtung der aus der Kurbelkammer (34) überströmenden Verbrennungsluft entgegengesetzter Einspritzrichtung.

7. Zweitaktbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem die beiden Zylinder (14, 16) gemeinsam verschließenden Zylinderkopf (20) eine den Brennraum (18) bildende Aussparung vorgesehen ist, welche - in einem die Zylinderachsen enthaltenden Schnitt der Eilrennkraftmaschine (10) betrachtet - im wesentlichen den zwischen den Zylinderachsen liegenden Raum überdeckt.

8. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen zwischen den Zylindei η (14, 16i und dem Brennraum (18) sowie die Begrenzuiißsflächen des Brennraumes (18) so ausgebildet sind, daß das beim Kompressionshub aus den Zylindern (14, 16) in den Brennraum (18) gepreßte Gemisch tangential im Sinne einer Drallerzeugung in den Brennraum (18) einströmt.