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Title:
INTERNAL COMBUSTION ENGINE WHICH PRODUCES SMALL AMOUNTS OF EXHAUST GAS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/070210
Kind Code:
A1
Abstract:
According to the invention, a spark-ignited two-cycle engine comprises a pump for improving the exhaust gas quality thereof. Said pump delivers fuel or an air-fuel mixture into the combustion chamber (9) after the exhaust port or valve is closed. A converted miniature two-cycle engine is used as a mixture pump. Overall, the engine comprises a simple and robust design and exhibits an improved exhaust gas quality. According to the invention, it is useful to use a separate carburetor to regulate idling. Said carburetor is connected to the crankcase of the two-cycle engine and supplies only a base load (idling). A divided piston with a port between the piston head (45) and the piston skirt (45) is also useful for improving the quality of the exhaust gas. By virtue of said piston, the smallest amounts of lubricant are required and it is possible to attain increased piston head temperatures without the engine losing large amounts of heat.

Inventors:
MOZZI ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/001514
Publication Date:
November 23, 2000
Filing Date:
May 15, 2000
Export Citation:
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Assignee:
STATELLO GAETANO (DE)
BARBUSCA ROBERTO (DE)
MOZZI ANDREAS (DE)
International Classes:
F02B25/14; F02B29/06; F02B75/16; F02B75/34; F02M71/02; F02M71/04; F02B75/02; (IPC1-7): F02B1/04; F01B29/04; F01L11/02; F02B75/34; F02M71/02; F04B39/00
Foreign References:
GB202395A1923-08-16
DE511343C1930-10-29
US6019075A2000-02-01
US5775274A1998-07-07
DE19742552A11998-08-27
DE29713257U11997-11-27
DE3744609A11988-07-21
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 098 (M - 375) 27 April 1985 (1985-04-27)
Attorney, Agent or Firm:
RÜGER, BARTHELT & ABEL (Webergasse 3 Esslingen, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Verbrennungsmotor (1), insbesondere mit Fremdzündung, mit wenigstens einem Brennraum (9), zur periodischen Ver brennung eines KraftstoffLuftGemischs, und mit einer von dem Verbrennungsmotor (1) angetriebenen Pumpeinrichtung (16) zum Einführen eines KraftstoffLuftGemischs in den Brennraum (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (16) eine Kolbenpumpe mit we nigstens einem durch einen angetriebenen Pumpkolben (23) abge schlossenen Pumpraum (21,22) ist, und dass der Pumpkolben (23) mit einem in dem Pumpraum (21) angeordneten Antrieb (24) verbunden ist.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Pumpeinrichtung (16) zwei voneinander durch den Kolben (23) getrennte Pumpräume (21,22) aufweist, die untereinander durch einen Überströmkanal (27) verbunden ist.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Gemischeinlass in den ersten Pumpraum (21) und der Gemischübertritt aus dem ersten Pumpraum (21) durch den Überströmkanal (27) in den zweiten Pumpraum (22) durch den Pumpkolben (23), durch einen Steuerschieber oder durch ein Ventil gesteuert ist und dass der Gemischübertritt aus dem zweiten Pumpraum (22) in den Brennraum (9) vorzugsweise durch wenigstens ein Ventil (30,33) vorzugsweise ein selbstgesteu ertes Ventil (30,33) gesteuert ist, wobei die Pumpeinrichtung (16) von dem Zylinder (2) thermisch vorzugsweise getrennt ist.
4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Pumpeinrichtung (16) einen vorzugsweise unveränderlichen Förderhub aufweist, der im Wesentlichen auf einen Zeitpunkt nach Schließen seines Auslasskanals (11,14) festgelegt ist.
5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Pumpeinrichtung (16) saugseitig an eine Gemischerzeugungseinrichtung (26) angeschlossen ist, die ein KraftstoffLuftGemisch mit hohem Kraftstoffanteil erzeugt.
6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Gemischerzeugungseinrichtung (26) hinsicht lich der abgegebenen Gemischmenge und/oder der Menge des in dem Gemisch enthaltenen Kraftstoffs einstellbar ist.
7. Verbrennungsmotor (1), insbesondere mit Fremdzündung, mit wenigstens einem Brennraum (9), zur periodischen Ver brennung eines KraftstoffLuftGemischs, mit einem gesteuerten Einlasskanal (8) und mit einer von dem Verbrennungsmotor (1) angetriebenen Pumpeinrichtung (16) zum Einführen von Kraft stoff oder KraftstoffLuftGemisch in den Brennraum (9) auf einem ersten Weg, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal (8) mit einer Gemischerzeugungsein richtung (17) verbunden ist, aber die zusätzlich zu dem von der Pumpeinrichtung (16) geförderten Kraftstoff oder KraftstoffLuftGemisch auf einem zweiten Weg wenigstens tem porär KraftstoffLuftGemisch in den Brennraum (9) einführbar ist.
8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die an den Einlasskanal (8) angeschlossene Ge mischerzeugungseinrichtung (26) hinsichtlich der Einstellung der erzeugten Gemischmenge oderZusammensetzung steuerbar ist.
9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Gemischerzeugungseinrichtung (17) in unte ren Teillastbereichen ein zündfähiges Gemisch erzeugt, während sie bei oberen Teillastbereichen und bei Volllast abgemagertes Gemisch oder Luft abgibt oder abgegebenes Gemisch durch zu sätzliche Luftbeimischung abgemagert wird.
10. Verbrennungsmotor, insbesondere mit Fremdzündung, mit wenigstens einem Zylinder (2) und einem in diesem gelagerten Kolben (4) zur Festlegung eines Brennraums (9), mit einem Kurbeltrieb (6), der in einem Kurbelgehäuse (7) un tergebracht ist, und mit einem durch das Kurbelgehäuse (7) in den Zylinder (2) führenden Einlassoder Überströmkanal (8), dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) in Nachbarschaft zu seinem Kolbenbo den (45) einen an seiner Mantelfläche und/oder an dem Kolben boden mündenden Schlitz (80,81) aufweist, durch den wenigs tens zeitweilig eine Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse (7) und dem Brennraum (9) gegeben ist.
11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kolbenboden (45) von dem übrigen Kolben (4) thermisch weitgehend isoliert ist.
12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kolbenboden (45) und der übrige Kolben (4) baulich getrennt sind und einen ringsumlaufenden Schlitz (80, 81) festlegen, der höchstens wenige lOtel Millimeter weit ist.
13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass wenigstens ein aus dem Kurbelgehäuse (7) an dem Kolben (4) vorbei in den Brennraum (9) führender Überströmkanal (8) vor gesehen ist.
14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kolbenboden (45) gegen den übrigen Kolben (4) beweglich gelagert ist.
15. Verbrennungsmotor nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, dass der Maximalhub des Kolbenbodens (45) gegen den übrigen Kolben (4) geringer als 1 mm ist und vorzugsweise im Bereich von ein oder wenigen Zehnteln Millimetern liegt.
16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kolbenboden (45) federnd nachgiebig an dem übrigen Kolben (4) gehalten ist.
17. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kolbenboden (45) an dem übrigen Kolben (4) an einer Ringfläche (58) anliegt.
18. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kolbenboden (45) ohne Vorspannung an dem übrigen Kolben (4) anliegt und dass der Kolbenboden (45) an mehreren Halteelementen (56,57) gehalten ist, die vorzugs weise an einander gegenüberliegenden Stellen des Kolbenbodens (45) angeordnet sind.
19. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass dem zwischen dem Kolbenboden (45) und dem Kol benhemd (46) definierten Durchlassspalt (80,81) ein vorzugs weise ringförmiges Schieberelement (76) zugeordnet ist, das den Spalt (80,81) freigibt oder schließt, wobei das Schieber element (76) vorzugsweise wenigstens zu einem Teil durch die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse (7) und dem Brenn raum (9) gesteuert ist.
20. Verbrennungsmotor nach Anspruch 19, dadurch gekenn zeichnet, dass das Schieberelement (76) mit der Lauffläche in Berührung steht und wenigstens zu einem Teil durch die Reibung mit der Lauffläche gesteuert ist und/oder wenigstens zu einem Teil durch seine Massenträgheit gesteuert ist.
21. Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kolbenboden (45) bis zu der Lauffläche reicht und mit dieser einen Spalt bildet, der mit dem Spalt übereinstimmt, den der übrige Kolben (4) mit der Lauffläche begrenzt, oder größer als dieser ist.
22. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kolbenboden (45) mit wenigstens einem Kol benring (55) versehen ist.
23. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1,7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierung als Gemischschmierung aus gebildet ist.
24. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1,7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schmierung eine Frischöldosierpumpe vorgesehen ist.
25. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 und 7 oder nach Anspruch 7 und 10 oder nach Anspruch 1 und 10 oder nach Anspruch 1 und 7 und 10.
Description:
Abaasarmer Verbrennungsmotor Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbeson- dere mit Fremdzündung.

Verbrennungsmotoren unterliegen einer strengen Abgasge- setzgebung. Auch kleine und einfach aufgebaute Verbrennungs- motoren, wie bspw. Zweitaktmotoren für Motorgeräte oder ähnli- che, dürfen nur noch geringe Anteile Kohlenwasserstoffe (HC), CO und NO., im Abgas haben. Deshalb werden einfach aufgebaute (kostengünstige) leistungsfähige Motoren mit guter Abgasquali- tät gesucht.

Aus der DE 3744609 A1 ist eine Niederdruck-Kraftstoffein- spritzung für einen Zweitaktmotor bekannt. Dieser Zweitakt- motor nutzt das Kurbelgehäuse als Einlasskanal und-Pumpe. Er saugt reine Luft an und fördert diese in den Brennraum. Eine Einspritzdüse ist dem Auslassschlitz gegenüberliegend im obe- ren Bereich des Überströmkanals angeordnet. Die Einspritzdüse ist durch eine Kraftstoffpumpe mit Benzin beaufschlagt. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt bei offenem Auslassschlitz.

Spülverluste sind somit kaum zu vermeiden. Die Folge sind Koh- lenwasserstoffe im Abgas (HC-Emission).

Aus der DE 19527628 A1 ist ein Zweitaktmotor bekannt, der mit einer Gemischeinblasvorrichtung versehen ist. Die Ein- spritzöffnung zum Einblasen eines Benzin-Luftgemischs in den Brennraum liegt unterhalb der Oberkante des Auslassschlitz.

Spülverluste sind möglich.

Verbrennungsmotoren müssen in der Regel in einem weiten Drehzahl-und Lastbereich von Lehrlauf bis Höchstdrehzahl und von Nulllast bis Volllast betreibbar sein. Die Abgasqualität soll in allen Punkten dieses Betriebsbereichs gut sein. Dies gilt es mit einfachen Mitteln zu erreichen.

Soweit Zweitaktmotoren wie bei der DE 3744609 A1 oder der DE 19527628 Al Luft durch das Kurbelgehäuse führen, können sich zusätzliche Probleme hinsichtlich der Schmierung des Mo- tors ergeben, die ebenfalls einfach aber zuverlässig zu reali- sieren ist. Führt die Luft Schmieröl mit, können HC-Emissionen die Folge sein.

Daraus ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen einfachen praxistauglichen Motor mit guter Ab- gasqualität zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch drei in den Patentansprüchen 1, 7 und 10 alternativ genannte Maßnahmen gelöst, wobei jede Ein- zelmaßnahme für sich die Aufgabe im Wesentlichen schon löst.

Das Optimum wird durch Kombination aller drei Maßnahmen nach Anspruch 1,7 und 10 erreicht.

Gemäß Anspruch 1 ist der Motor mit einer Pumpeinrichtung versehen, die Gemisch in den Brennraum fördert. Die Pumpein- richtung ist als Kolbenpumpe ausgebildet und weist wenigstens einen gemischdurchströmten Pumpraum, vorzugsweise zweidurch einen Überströmkanal verbundene Pumpräume auf, wobei der An- trieb des Pumpkolbens in dem Pumpraum (einem der Pumpräume) angeordnet ist. Bei Gemischschmierung schmiert das durch die Pumpräume geförderte Kraftstoff-Luft-Gemisch auch den Antrieb der Pumpeinrichtung, so dass diese einfach und billig aufge- baut werden kann. Als Pumpeinrichtung wird bspw. ein handel- üblicher modifizierter Miniatur-Zweitaktmotor von wenigen Ku- bikzentimetern Hubraum verwendet. Anstelle eines Auslass- schlitzes weist dieser umfunktionierte Miniatur-Zweitakt-Motor ein an seinen Zylinderkopf angeschlossenes Rückschlagventil auf, aber dass das Gemisch zu dem Verbrennungsmotor gepumpt wird.

Eine solche Pumpeinrichtung ist einfach aufgebaut, kos- tengünstig zu beschaffen und robust. Sie bewirkt außerdem eine gute Gemischbildung. Sie wird vorzugsweise von dem Zylinder, insbesondere dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors thermisch getrennt. Das Gemisch kann somit relativ kühl in den Brennraum eingeblasen werden.

Die Pumpeinrichtung fördert das Gemisch vorzugweise erst nach Schließen des Auslassschlitzes in den Brennraum. Die Ein- spritzöffnung ist oberhalb des Auslassschlitzes angeordnet.

Dadurch werden Spülverluste vermieden.

Die Pumpeinrichtung ist saugseitig an eine vorzugsweise regulierbare Gemischerzeugungseinrichtung, bspw. einen Verga- ser, angeschlossen. Dieser ist vorzugsweise fett eingestellt.

Zusätzliche Verbrennungsluft kann bei dem Verbrennungsmotor anderweitig in den Brennraum geführt werden, bspw. aber einen Ansaugtakt (Viertaktprinzip) oder durch das Kurbelgehäuse (Zweitaktprinzip). Das von der Pumpeinrichtung geförderte Ge- misch und die sonst in den Brennraum gelangte Luft ergeben insgesamt das zündfähige Gemisch der gewünschten Zusammenset- zung. Die Gemischpumpe kann bei dieser Aufteilung sehr klein gehalten werden. Bspw. kann im Ausführungsbeispiel ein Hubvo- lumen genügen, das weniger als 1/10 bis 1/20 des Hubvolumens des bedienten Zylinders beträgt.

Ein weiterer Beitrag, den einfach aufgebauten Verbren- nungsmotor abgasärm zu machen, liegt gemäß Anspruch 7 darin, dass außer der Pumpeinrichtung zur Versorgung des Motors mit Kraftstoff oder Kraftstoff-Luftgemisch eine weitere Gemisch- erzeugungseinrichtung vorgesehen ist, die über einen gesonder- ten Einlasskanal der bspw. durch das Kurbelgehäuse führen kann, zur Versorgung des Motors herangezogen wird. Die Ge- mischerzeugungseinrichtung kann ein Vergaser sein. Diese aber- nimmt vorzugsweise den Leerlauf und den Teillastbetrieb, so dass die Pumpeinrichtung nur für höhere Lasten und für Voll- last zuständig ist. Die Pumpeinrichtung unterliegt deshalb nur geringen Toleranzanforderungen. Der den Leerlauf übernehmenden Vergaser ermöglicht einen stabilen Leerlauf, wobei aufgrund der hier lediglich geringen in dem Motor eingeführten Frisch- gasmengen die Spülverluste naturgemäß niedrig sind. Auch im Leerlauf ergibt sich somit ein Abgas mit niedrigen HC-Werten.

Unabhängig davon, ob der Verbrennungsmotor mit einer Ben- zineinspritzung, einer Gemischförderpumpe und evtl. einem zu- sätzlichen Leerlaufvergaser ausgerüstet ist oder ohne diesen auskommt, muss der Kurbeltrieb und der Kolben geschmiert wer- den. Kann dies mit sehr geringen Ölmengen erfolgen, können niedrige HC-Werte erreicht werden.

Ein gemäß Anspruch 10 geteilter Kolben ermöglicht die Schmierung mit sehr geringen Ölmengen, was wiederum der Ab- gasqualität zugute kommt. Durch den zwischen Kolbenboden und Kolbenhemd ausgebildeten Schlitz kann schmierstoffbeladene Luft aus dem Kurbelgehäuse auf die Lauffläche gelangen, wobei sie auf der Lauffläche Schmierstoff hinterlässt. Besonders einfach ist diese Prinzip anwendbar, wenn aber das Kurbelge- häuse wenigstens eine kleine Kraftstoffmenge zugeführt wird, die außerdem Schmierstoff enthält. Das Prinzip ist jedoch auch anwendbar, wenn der durch das Kurbelgehäuse gepumpten Luft oder dem Kraftstoff-Luftgemisch über eine Frischöldosierpumpe Schmierstoff zugeführt worden ist.

Die Trennung von Kolbenboden und Kolbenhemd bewirkt außerdem eine Verminderung der Wärmeübertragung und eine Ent- kopplung hinsichtlich der Wärmedehnung. Dadurch kann der Schmierstoffbedarf gesenkt werden. Außerdem wird die Wärme- übertragung auf die Laufflächen reduziert. Umgekehrt bedeutet dies eine Verminderung der Kühlung des Kolbenbodens, was eben- falls eine Verbesserung der Abgasqualität durch geringere CO- Entwicklung ermöglicht.

Der Kolbenboden kann wie ein Ventil ausgebildet sein, so dass der Schlitz Gasmengen nur pulsweise durchlässt. Die Spü- lung des Brennraums erfolgt jedoch hauptsächlich über ander- weitige Kanäle, bspw. einen herkömmlichen Überströmkanal, der aus dem Kurbelgehäuse in den Brennraum führt. Die maximale Weite des zwischen Kolbenboden und Kolbenhemd ausgebildeten Spalts begrenzt die durch ihn strömende Gasmenge im Vergleich zu der gesamten, aus dem Kurbelgehäuse in den Brennraum ge- förderten Gasmenge auf einen Bruchteil von wenigen, höchstens 5% bis 10%.

Es ist möglich, den Kolbenboden als automatisches (selbstgesteuertes) oder fremdgesteuertes Spülventil zu nut- zen. Insbesondere bei höheren Drehzahlen kann deshalb der An- teil der nicht durch die Überströmkanäle sondern durch den Kolben in den Brennraum geführten Gasmenge zunehmen. Spülver- lusten kann hier durch eine entsprechende Gestaltung des Kolben-Überströmventils entgegengewirkt werden, das vorzugsweise nahezu den gesamten Kolbenboden einnimmt. Z. B. kann der s » zwischen dem Kolbenboden (=Ventilverschluss- glied) und Kolbenhemd ausgebildete Schlitz in der Nähe des Auslassschlitz unterbrochen sein. Bei reiner Luftspülung ist dies jedoch überflüssig. Dies gilt auch bei einer Ausführungs- form, bei der erst bei höherer Leistung zur Luftspülung und zur Spülung mit merklichem durch den Kolben gehenden Spülan- teil übergegangen wird. Der durch den Kolben einströmende Frischgas-oder Luftstrom kann als Mantel an der Lauffläche entlang in den Brennraum strömen und diese von dem Brennraum isolieren. Die Folge sind eine verminderte thermische Bela- stung der Lauffläche, verminderte Wärmeverluste des Motors und ein verminderter Kraftstoffverbrauch. Die Kombination von ge- teiltem Kolben (Anspruch 10) und Gemischeinblasung mit Luft- spülung (Anspruch 1) sowie ggfs. Leerlaufunterstützung durch Kurbelgehäuse-Gemischspülung (Anspruch 7) ist vorteilhaft.

Zur Befestigung des Kolbenbodens können Halter, federnde Halter, Federn, wie Wickelfedern, Tellerfedern, Zugfedern, Druckfedern, Biegefedern oder dergleichen dienen. Insbesondere ist es zweckmäßig, Befestigungselemente vorzusehen, die sich mit dem Kolben und/oder dem Kolbenboden verrasten lassen. Dies können bspw. Wickel-, Schnecken oder andere Federn sein, an denen federnde Rastzungen freigestellt sind. Zur Montage des Kolbenbodens müssen derartige Elemente lediglich mit vorberei- teten Aufnahmen verrastet werden.

Es ergeben sich folgende Vorteile : Verbesserte Schmierung durch geringere Schmierstoffmengen bei verbesserter Abgasqualität.

Thermische Kopplung zwischen Kolbenboden und Kolbenhemd/ verminderte Wärmeverluste und geringere Kraftstoffverbräuche.

Ausbildung des Kolbenbodens als automatisches Ventil für einen Kühl-und Schmierluftstrom ; ggfs. für einen Spülluft- strom.

Verbesserte Schmierung des oberen Pleuelauges durch Durchführung eines Schmierluftstroms durch einen Kol- ben/Kühlung von Kolben und Pleuel.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der nachfolgenden Beschreibung oder Unteransprüchen. In der Zeichnung sind Aus- führungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen : Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Motor in längs geschnitte- ner Prinzipdarstellung, Fig. 2 Kolben-und Kurbeltrieb des erfindungsgemäßen Mo- tors in Explosionsdarstellung, Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform von Kolben-und Kurbeltrieb des erfindungsgemäßen Motors, in Explosionsdar- stellung, Fig. 4 und Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Kolbens und Kol- bentriebs des erfindungsgemäßen Motors, in perspektivischer Prinzipdarstellung, Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors in ausschnittsweiser Prinzipdarstellung, Fig. 7 eine Detailansicht des Motors nach Figur 6 und Fig. 8 eine als Verbindungselement dienende Wickelfeder, in perspektivische Darstellung.

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor 1 veranschaulicht. Dieser ist als luftgekühlter Einzylinder- Zweitaktmotor mit Zylinder 2, Zylinderkopf 3, Kolben 4, Pleuel 5, Kurbelwelle 6 und Kurbelgehäuse 7 ausgebildet. Der Gaswech- sel erfolgt über ein oder mehrere Überströmkanäle 8, die aus dem Kurbelgehäuse 7 in den oberhalb des Kolbens 4 definierten Brennraum 9 führen, sowie aber wenigstens einen Auspuffkanal 11, an den ein Auspuff mit Schalldämpfer angeschlossen ist.

Dazu sind ein oder mehrere Einlassschlitze 12 und ein oder mehrere Auslassschlitze 14 in der Lauffläche des Kolbens 4 vorgesehen, die von der Oberkante des Kolbens 4 gesteuert wer- den.

Zur Kraftstoffversorgung ist ein Kraftstoffsystem 15 vor- gesehen, zu dem eine Gemischförderpumpe 16 und ein Vergaser 17 gehören. Die Gemischförderpumpe 16 ist dabei mit der Kurbel- welle 6 verbunden und dient dazu, Kraftstoff-Luftgemisch in den Brennraum 9 zu fördern, in dem es von einer Zündkerze 18 über eine Zündanlage 19 zu einem definierten Zeitpunkt fremd- gezündet abbrennt. Die Gemischförderpumpe 16 ist ähnlich wie ein Zweitaktmotor ausgebildet. In der Praxis wird ein modifi- zierter Miniatur-Zweitaktmotor verwendet. Sie weist einen ers- ten Pumpraum 21 und einen zweiten Pumpraum 22 auf, die durch einen Kolben 23 voneinander getrennt sind. Dieser ist über einen Kurbeltrieb 24 hin-und hergehend antrieben, der mit der Kurbelwelle 6 verbunden ist. Der erste Pumpraum 21 ist über einen von einer Kolbenkante gesteuerten Einlassschlitz 25, einen Drehschieber, ein Membranventil oder eine ähnliche Ein- richtung an einen Vergaser 26 angeschlossen. Dieser dient als Gemischerzeugungseinrichtung und ist hinsichtlich der von der Pumpe 16 geförderte Gemischmenge regulierbar.

Aus dem ersten Pumpraum 21 führt ein Überströmkanal 27 in den zweiten Pumpraum 22, wobei der Überströmkanal 27 von der in Figur 1 unten befindlichen Kolbenoberkante gesteuert frei- gegeben und verschlossen wird. Aus dem Pumpraum 22 führt ein Kanal 29 ggfs. über ein automatisches Rückschlagventil 30 zu einer Einlassöffnung 32, die an dem Zylinderkopf 3 ausgebildet ist. Die Einlassöffnung 32 kann mit einem Rückschlagventil 33 versehen sein. Bei entsprechend kurzer Auslegung aller Kanäle können die Ventile 30 und 33 auch durch ein einziges Ventil ersetzt werden. Optional können Schieber oder fremdgesteuerte Ventil Anwendung finden. Bedarfsweise kann die Pumpe 16 auch mit einem einzigen Pumpraum 21 auskommen, in dem jedoch der Kurbeltrieb 24 angeordnet und somit durch Kraftstoff oder Kraftstoff-Öl-Gemisch geschmiert ist.

Der zweite Vergaser 17 ist über eine Einlassöffnung 34 mit dem Kurbelgehäuse 7 verbunden. Ein Membranventil 35, ein Drehschieber oder die Kolbenunterkante regeln den Einlass. Der Vergaser 17, der über eine Drosselklappe 36 steuerbar sein kann, führt den Motor 1 Kraftstoff-Luftgemisch zu. Er ist da- bei so aufgebaut, dass er bei nahezu geschlossener Drossel- klappe 36 zündfähiges Gemisch liefert, während es bei zuneh- mender Öffnung der Drosselklappe 36 immer weiter abmagert.

Bspw. ist die gelieferte Kraftstoffmenge konstant. Der Verga- ser 17 erzeugt deshalb bei Schwach-oder Teillastbetrieb ein zündfähiges Gemisch, während er bei Volllast im Wesentlichen Luft abgibt. Bedarfsweise kann hier die Kraftstoffzufuhr auch ganz unterbunden werden.

Zur Luftversorgung beider Vergaser 17,26 dient ein ge- meinsamer Luftfilter. Kraftstoff erhalten beide Vergaser 17, 26 von einem gemeinsamen Tank 42, der ein Kraftstoff-Schmier- stoffgemisch enthält.

Der Aufbau des Kolbens 4 ergibt sich im Wesentlichen aus Figur 2. Der Kolben 4 weist einen Kolbenboden 45 auf, der von dem übrigen Kolben 4 getrennt ist. Zu diesem übrigen Teil ge- hört ein etwa buchsenförmiges Kolbenhemd 46, das dem Kolbenbo- den 45 eine plane oder kegelstumpfförmige Dichtfläche 47 zu- wendet. Zur Verbindung mit einem Pleuel 48 dient ein Kolben- bolzen 49, für den entsprechende Aufnahmen 51,52 vorgesehen sind, in denen der Kolbenbolzen 49 aber herkömmliche Federn 53,54 axial gesichert wird.

Der Kolbenboden 45 ist als etwa flach zylindrische Schei- be ausgebildet und weist an seinem Außenumfang zwei Kolbenrin- ge 55 auf. Zur Befestigung an dem Kolbenbolzen 49 dienen kurze Laschen 56,57, die mit einem abgewinkelten Ende mit dem Kol- benboden 45 vernietet oder anderweitig verbunden sind. Im zu- sammengebauten Zustand liegt der Kolbenboden 45 mit seiner unteren Dichtfläche 58 mit geringer Kraft an der entsprechen- den stirnseitigen Dichtfläche 59 des Kolbenhemds 46 an. Die Eigenelastizität der Laschen 56,57 ermöglicht die Ausbildung eines wenige lOtel Millimeter weiten Spalts zwischen beiden Dichtflächen 58,59, entsprechend der Druckdifferenz zwischen Kurbelgehäuse 6 und Brennraum 9. Der Außendurchmesser des Kol- benbodens 45 ist so bemessen, dass er auch bei größter Aufrei- zung und Ausdehnung nicht klemmt. Im kalten Zustand weist das Kolbenhemd 46 somit einen größeren Durchmesser auf.

In Fig. 8 ist eine aus einem Federstahlstreifen gewickel- te Wickelfeder 56'veranschaulicht, die anstelle einer der Laschen 56,57 zur Lagerung und Halterung des Kolbenbodens 45 dienen kann. Wird nur eine Wickelfeder 56'verwendet, kann diese als Scharnier dienen und zugleich den Kolbenboden gegen das Kolbenhemd 46 vorspannen. Werden zwei oder mehrere am Um- fang des Kolbenbodens 45-verteilt angeordnete Wickelfedern 56' vorgesehen, können diese wie Zugfedern wirken. Sie sind zu- gleich Feder-und Befestigungselement. Die Verbindung zu dem Kolbenboden 45 und dem Kolbenhemd 46 ist als Rastverbindung ausgebildet. Während die Schenkel in schlitzartige Ausnehmun- gen, Taschen oder Führungen geschoben werden, können an den Schenkeln 56a, 56b der Wickelfeder 56 vorgesehene Rastzungen 56c in Hinterschneidungen greifen, ein Zurückziehen verhindern und so die Verbindung herstellen.

Der insoweit beschriebene Motor 1 arbeitet wie folgt : Im Leerlauf oder bei geringer Last wird der Motor 1 hauptsächlich oder ausschließlich über den Vergaser 17 mit Kraftstoff-Luftgemisch versorgt. Er arbeitet insoweit wie ein herkömmlicher Zweitakt-Motor mit Gemischspülung. Die durch das Kurbelgehäuse 6 geförderten zündfähigen Gemischmengen sind jedoch nicht zu groß und zu fett und somit sind die Spülver- luste gering, die HC-Werte sind niedrig.

Die Schmierung erfolgt über den Kraftstoff. Gegen Ende eines Arbeitshubs übersteigt der Druck im Kurbelgehäuse 6 den im Brennraum 9 herrschenden Druck spätestens nach Öffnung des Auslassschlitzes 14. Der im Kurbelgehäuse 7 vorhandene Druck lässt den Kolbenboden 45 von den übrigen Kolben 4 etwas abhe- ben, wodurch durch den aus Figur 1 ersichtlichen Spalt 61 ein Teil des Gemischs in den Brennraum 9 strömen kann. Der enge Spalt ergibt eine hohe Strömungsgeschwindigkeit, wodurch der Kolbenboden gekühlt und Schmierstoff auf der Lauffläche nie- dergeschlagen wird. Außerdem wird eine zu große Wärmeübertra- gung auf den übrigen Kolben 4, insbesondere des Kolbenhemds 46 vermieden. Deshalb reichen geringstes Schmierstoffmengen zur effektiven Schmierung aus. Außerdem hinterlässt die in Figur 1 durch einen Pfeil 62 angedeutete Gasströmung auch an dem obe- ren Pleuellager Schmierstoff.

Für zunehmende Lasten des Motors 1 wird die Drosselklappe 36 weiter geöffnet. Hat der Motor etwa 5% bis 10% der Volllast erreicht (er arbeitet somit noch immer mit höchstens 1/10 sei- ner vollen Leistung) beginnt das von dem Vergaser 17 geliefer- te Gemisch abzumagern, so dass die Gemischspülung allmählich zur Luftspülung übergeht. Der Brennraum 9 wird somit aber den Überströmkanal 8 bei höheren Teillasten und Volllast nicht mehr mit Gemisch, sondern mit sehr stark abgemagertem Gemisch oder mit reiner Luft versorgt. Bei der einfachsten Aus- führungsform genügt die dann konstante geringe, von dem Verga- ser 17 gelieferte Kraftstoffmenge auch bei vollem Luftdurch- satz zur Schmierung des Kurbeltriebs und dem Kolben 4. Spül- verluste sind jedoch auf ein extrem geringes Maß reduziert.

Beim Übergang zu größeren Lasten wird mehr und mehr der Vergaser 26 geöffnet, der die Gemischpumpe 16 versorgt. Im Abwärtshub des Kolbens 23 saugt der erste Pumpraum 21 Gemisch aus dem Vergaser 26 an, das beim Aufwärtshub des Kolbens 23 durch den Überströmkanal 27 in den Pumpraum 22 gefördert wird.

Beim nächsten Abwärtshub des Kolbens 23 fördert dieser das Gemisch aus dem Pumpraum 22 über das Ventil 30 und den Kanal 29 zu der Einlassöffnung 32. Die Kurbelwelle 6 und der Kurbel- trieb 24 sind dabei so miteinander verbunden, dass der Kolben 23 seinen Pumphub durchführt, nachdem der Kolben 4 den Aus- lassschlitz 14 verschlossen hat. Es wird somit während des Aufwärtshubs des Kolbens 4 Gemisch in den Brennraum 9 einge- blasen. Dieses Gemisch ist überfettet und vermischt sich mit der beim Spülvorgang in den Brennraum eingeblasenen Luft zu einem zündfähigen Gemisch mit dem gewünschten A-Wert. Bei Volllast erfolgt die Kraftstoffversorgung des Motors 1 nahezu vollständig über den Vergaser 26 und die Gemischpumpe 16. Der Vergaser 17 lässt allenfalls etwa 5% der Kraftstoffmenge durch.

Die Abgasqualität ist aufgrund extrem verminderter Spül- verluste gut. Durch thermische Trennung zwischen der Gemisch- pumpe 16 und dem Zylinderkopf 3 wird das Gemisch kalt einge- blasen. Die thermische Trennung vom Kolbenboden 45 und Kolben- hemd 46 gestattet geringste Schmierstoffmengen zu nutzen, was das Abgas weiter verbrennt. Die Gemischpumpe 16 übernimmt die Versorgung des Motors 1 erst bei zunehmenden Leistungen, nicht aber im Leerlauf. Es ist somit auf einfache Weise möglich, die geringen, für den Leerlauf erforderlichen Kraftstoff-und Ge- mischmengen zu dosieren. Das Bündel der Maßnahmen : -Doppelte Gemischerzeugung mit herkömmlicher Versorgung im Leerlauf und Kraftstoff bzw. Gemischeinspritzung bei Volllast, Verwendung eines herkömmlichen Miniatur-Zweitaktmotors als Gemischpumpe und Ausbildung eines Spalts zwischen Kolbenboden 45 und Kolbenhemd 46 zur verbesserten Schmierung und mecha- nischen Trennung von Kolben und Kolbenboden hinsichtlich Radi- alkräften ermöglicht insgesamt den Aufbau eines einfachen kos- tengünstigen Zweitaktmotors mit sauberen Abgasen. Jeweils schon eine der genannten Maßnahmen führt für sich genommen zu einer wesentlichen Verbesserung der Abgasqualität eines ent- sprechenden Zweitaktmotors.

In Figur 2 oben ist eine etwas vereinfachte Ausführungs- form mit kegelstumpfförmiger Dichtfläche 58 des Kolbenbodens 47 veranschaulicht. Weiter abgewandelte Ausführungsformen sind aus Figur 3 zu entnehmen. Der Unterschied besteht in der An- bringung der Kolbenringe 55 an dem Kolbenhemd 46, wobei der Kolbenboden 45 keine Kolbenringe aufweist. Weiter verändert sind die Laschen 56,57 zur Lagerung des Kolbenbodens 45. An- stelle des im unteren Bereich der Lasche ausgebildeten, etwas federnden Stegs 65 ist hier eine relativ harte Druckfeder 66 vorzugsweise ohne oder mit geringer Vorspannung eingesetzt.

Die Dichtfläche kann, wie oben veranschaulicht, kegelförmig oder plan sein. In allen Fällen schließt der Kolbenboden 45 mit der Lauffläche einen-relativ engen Spalt von kaum mehr als lmm ein.

Die Figuren 4 und 5 veranschaulichen weitere Ausführungs- formen der Befestigung des Kolbenbodens 45 an dem übrigen Kol- ben 4. Ausgehend von dem Kolbenboden 45 erstrecken sich zwei Stifte 68,69 durch entsprechende Bohrungen 70 an den Stirn- seiten des Kolbenbolzens 49 vorbei, wodurch sie ihn axial si- chern. Auf den freien Enden der Stifte 68,69 sitzen dann Schraubenfedern 71,72, gesichert mit Federringen 73,74. Der Kolbenboden 45 wirkt hier als automatisches Ventil mit koni- scher oder planer Dichtfläche, das den Übertritt von Gemisch aus dem Kurbelgehäuse 7 in den Brennraum 9 gestattet. Es dient der Kühlung des Kolbenbodens 45, der Schmierung der Lauffläche und des oberen Pleuellagers und durch Verminderung thermischer Verluste, auch der Minderung des Kraftstoffverbrauchs.

Anstelle der Schmierung durch Kraftstoff-Ölgemisch kann eine Frischöldosierung durch Zugabe von Öl zur Ansaugluft des Vergasers oder durch direkte Schmierung wenigstens des unteren Pleuellagers erfolgen. In diesem Fall kann der Vergaser 17 bei höheren Teillasten vollständig stillgesetzt werden und nur Luft durchlassen, was die Abgasqualität noch weiter verbes- sert. Außerdem ist es möglich, die für den Betrieb bei größe- ren Lasten erforderliche Luft an dem Vergaser 17 vorbei durch zusätzliche Kanäle in das Kurbelgehäuse 7 einzulassen. Ein solcher Kanal kann bspw. durch Drosselklappen oder Schieber gesteuert werden.

Figur 6 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform mit einem Schieber 76 zur Steuerung des Schmierschlitzes an dem Kolben 4. Der Kolbenboden 45 ist weitgehend starr an dem Kol- benhemd 46 gehalten, wobei zwischen ihnen ein Spalt 80 defi- niert ist, der sich als Spalt 81 zwischen der Außenumfangsflä- che des Kolbenbodens 45 und der Lauffläche fortsetzt. Zur Steuerung des Gasübertritts aus dem Kurbelgehäuse 7 in den Brennraum 9 dient der Steuerschieber 76, der in einer an der Unterseite des Kolbenbodens 45 vorgesehenen Nut sitzt. Bezüg- lich der Bewegungsrichtung des Kolbens 4 ist der ringförmige Schieber 76 etwas kleiner als die Nut, so dass er sich gegen den Kolben 4, wie durch einen Pfeil 77 angedeutet, bewegen kann. Liegt er mit seiner unteren an seiner nach innen weisen- den Ringschulter 82 ausgebildeten Planfläche 83 an einer ent- sprechenden Dichtfläche 84 des Kolbenbodens 45 an, ist jeder Gasübertritt aus dem Kurbelgehäuse 7 in den Brennraum 9 ge- sperrt. Hingegen ist die untere Anlagefläche 85 des Kolbenbo- dens 45 mit Radialnuten 86 versehen, so dass der Gasübertritt möglich ist, wenn der Schieber 76 von dem Kolbenhemd 46 abge- hoben hat und sich an der Fläche 85 abstützt. Auf diese Weise öffnet und schließt sich der Spalt 80,81 gesteuert von dem Schieber 76 automatisch entsprechend der Druckdifferenz zwi- schen Kurbelgehäuse und Brennraum.

Ein fremdgezündeter Zweitaktmotor weist zur Verbesserung seiner Abgasqualität eine Pumpe auf, die Kraftstoff oder Kraftstoff-Luftgemisch nach Schließen des Auslassschlitzes oder-Ventils in'den Brennraum 9 fördert. Als Gemischpumpe wird ein umfunktionierter Miniatur-Zweitaktmotor verwendet.

Der Motor ist insgesamt einfach und robust aufgebaut und hat eine verbesserte Abgasqualität. Es ist zweckmäßig, den Leer- lauf über einen gesonderten Vergaser zur regulieren, der an das Kurbelgehäuse des Zweitaktmotors angeschlossen ist und nur eine Grundlast (Leerlauf) liefert.

Ebenfalls der Abgasqualität kommt ein geteilter Kolben mit Schlitz zwischen Kolbenboden 45 und Kolbenhemd 46 zugute.

Der den Einsatz geringster Schmierstoffmengen sowie erhöhte Kolbenbodentemperaturen bei niedrigen Wärmeverlusten des Mo- tors ermöglicht.