Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verbrennungsmotoren. Sie betrifft einen Hochleistungs-Zweitaktmotor, insbesondere für den Einsatz im Modellbau, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kompakte Hochleistungs-Zweitaktmotoren (z.B. "nitro engines" mit Vergaser und Glühkerzen, oder Benzinmotoren mit Zündkerzen), die Leistungen von bis zu mehreren PS (z.B. 2,6 PS) bei Drehzahlen bis zu mehr als 40.000 Umdrehungen/min. abgeben, werden vor allem bei Anwendungen mit Raum- und/oder Gewichtsbeschränkung eingesetzt, wie beispielsweise bei Kart-Fahrzeugen, ultraleichten Motorflugzeugen (ULM), bei Kleinstfliegern (Micro Air Vehicles MAV) und dgl.. Insbesondere haben sie sich neben elektrischen Hochleistungsantrieben für den Antrieb von Modellflugzeugen, - booten und - autos, speziell im anspruchsvollen Hobbybereich und für Renneinsätze, seit längerem bewährt.

Der beispielhafte Aufbau eines solchen Hochleistungs-Zweitaktmotors mit einem Zylinder ist in einer Explosionsdarstellung in Fig. 1 wiedergegeben. Der Vergaser ist dabei der Einfachheit halber weggelassen. Der Hochleistungs-Zweitaktmotor 10 umfasst ein Kurbelgehäuse 11 mit einem angeformten, Kühlrippen aufweisenden Zylinder 12. Im Kurbelgehäuse 11 ist horizontal liegend eine Kurbelwelle 18 mittels zweier Kugellager 14 und 16 drehbar gelagert. Anstelle der Kugellager 14, 16 können zur Lagerung der Kurbelwelle 18 auch Buntmetall-Gleitlager eingesetzt werden. Die Kurbelwelle 18 ragt durch das vordere Kugellager 14 hindurch aus dem Kurbelgehäuse 11 heraus und ist z.B. mit einem konischen Mitnehmer 13 gesichert. Die Leistung wird an dem herausstehenden Ende der Kurbelwelle 18 abgenommen. Auf der Rückseite ist das Kurbelgehäuse 11 mit einem Deckel 20 verschlossen, der mittels der Schrauben 21 mit dem Kurbelgehäuse 11 verschraubt wird und es mit Hilfe einer eingelegten Dichtung 19 gasdicht verschliesst. Die Kurbelwelle 18 trägt am rückwärtigen, kreisscheibenförmigen Ende (Abschnitt 36 in Fig. 2) einen exzentrisch angeordneten Kurbelzapfen 40, auf dem ein Pleuel 22 mit dem unteren Ende drehbar sitzt. Dem Kurbelzapfen 40 gegenüberliegend ist ein Gegengewicht 39 ausgebildet. Das obere Ende des Pleuels 22 ist mittels eine durch Sicherungsringe 23 gesicherten Kolbenbolzens 26 drehbar mit einem Kolben 24 verbunden, der sich in einer vertikalen, in den Zylinder 12 eingesetzten Laufbuchse 25 gleitend auf- und ab bewegen kann. Der nach oben offene Zylinder 12 wird durch eine Kopfplatte 28 abgeschlossen, die im Zentrum eine Gewindebohrung zum Einschrauben einer Glühkerze 30 aufweist. Am Zylinder 12 befestigt wird die Kopfplatte 28 durch einen darüber sitzenden Kühlkopf 29, der durch einen Kranz von vertikalen Bohrungen hindurch mittels Schrauben 31 mit dem Zylinder 12 (oder durch den Zylinder hindurch mit dem Kurbelgehäuse 11) verschraubt wird. Zur Einstellung des Abstandes der Kopfplatte 28 von der Laufbuchse 25 und damit zur Einstellung des Arbeitsraumes werden zwischen der Laufbuchse 25 und der Kopfplatte kreisringförmige Einstellplättchen vorbestimmter Dicke angeordnet.

Beim Hochleistungs-Zweitaktmotor 10 der in Fig. 1 dargestellten Art wird der Einlass des Luft-Kraftstoff-Gemisches und der Auslass der Verbrennungsgase in an sich bekannter Weise über den in der Laufbuchse 25 laufenden Kolben 24 (und die Kurbelwelle 18) gesteuert. Bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 24 entsteht im unterhalb des Kolbens 24 befindlichen und mit dem Kurbelraum (44 in Fig. 4) des Kurbelgehäuses 11 in Verbindung stehenden Raum ein Unterdruck, der über einen Ansaugstutzen 15 am Kurbelgehäuse 11 Luft-Kraftstoff-Gemisch aus dem dort angeschlossenen Vergaser ansaugt. Fährt der Kolben 24 nach Durchlaufen des oberen Totpunktes OT und Zündung wieder abwärts, gibt er zunächst eine seitlich am Zylinder 12 angeordnete Abgasauslassöffnung 17 frei, über welche die Verbrennungsgase nach aussen abströmen. Die Verbindung zwischen Ansaugstutzen 15 und Kurbelraum 44 des Kurbelgehäuses 11 wird unterbrochen und dann das im Innenraum 44 befindliche Luft-Kraftstoff-Gemisch über seitlich in der Zylinderwand angeordnete Überströmkanäle 32 in den vom Kolben 24 freigegebenen Arbeitsraum oberhalb des Kolbens 24 gedrückt, wo es die Verbrennungsgase verdrängt (Ladungswechsel). Bei der erneuten Aufwärtsbewegung des Kolbens 24 wird das Gemisch komprimiert und nach Durchlaufen des OT gezündet. Die weiteren Einzelheiten dieses Zweitaktprozesses sind dem Fachmann geläufig und sollen daher hier nicht eingehender erörtert werden.

Es sei an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, dass bei dem in Fig. 1 dargestellten Zweitakt-Hochleistungsmotor 10 die Abgasaustrittsöffnung 17 direkt gegenüber dem Ansaugstutzen 15 angeordnet ist, und dass gemäss Fig. 1a insgesamt drei gleichartige Überströmkanäle 32a, b und c vorgesehen sind, die gegenüber der Abgasaustrittsöffnung 17 bezüglich der Zylinderachse um 90°, 180° und 270° verdreht angeordnet sind. Die Überströmkanäle 32a, b und c werden durch das Zusammenwirken von Ausnehmungen in der Zylinderwand mit der in den Zylinder 12 eingesetzten Laufbuchse 25 (Fig. 1) erzeugt. Die Anordnung der drei Überströmkanäle 32a, b und c entspricht einer sehr effektiven kombinierten Querstrom-Umkehrstromspülung, wie sie z.B. in der EP-A1- 0 059 872 beschrieben ist. Entsprechend sind in der Laufbuchse 25 - wie in Fig. 1 zu sehen ist - insgesamt 4 waagerechte Schlitze vorgesehen, die gegeneinander jeweils um 90° verdreht angeordnet sind. Der der Abgasaustrittsöffnung 17 zugeordnete eine Schlitz liegt dabei auf einer anderen Höhe als die drei übrigen Überströmschlitze.

Die an sich bekannte Ansaugung des Gas-Kraftstoffgemisches über die Kurbelwelle 18 und deren Steuerung durch die Kurbelwelle 18 (siehe dazu z.B. die DE-U1-295 11 007) ergibt sich aus der Gestalt der Kurbelwelle 18 gemäss Fig. 2 und 3 und deren Zusammenwirken mit dem Kurbelgehäuse 11 gemäss Fig. 4 und 5. Die Kurbelwelle 18 ist längs der Achse 42 in mehrere Abschnitte 33,..,36 unterschiedlichen Aussendurchmessers unterteilt. Der vorderste Abschnitt 33 ragt aus dem Kurbelgehäuse 11 heraus und dient der Abnahme der Motorleistung. Mit dem nächsten Abschnitt 34 ist die Kurbelwelle 18 im vorderen Kugellager 14 gelagert. Das zwischen den beiden Abschnitten 33 und 34 angeordnete Gewinde 41 dient zur Befestigung von Teilen auf der Kurbelwelle 18. An den Abschnitt 34 schliesst ein weiterer zylindrischer Abschnitt 35 an, dessen Aussendurchmesser deutlich vergrössert ist. Die Kurbelwelle 18 liegt gemäss Fig. 4 und 5 mit dem Abschnitt 35 in einer angepassten Bohrung im Kurbelgehäuse 11, in die der Ansaugstutzen 15 mündet. Im Abschnitt 35 weist die Kurbelwelle 18 eine vom hinteren Ende her eingebrachte koaxiale Sacklochbohrung auf, die einen Kurbelwellenkanal bzw. Gasgemischkanal 37 bildet. Auf der Höhe der Einmündung des Ansaugstutzens 15 ist in der Wand des Abschnitts 35 eine Einlassöffnung 38 frei gelassen, die in einer bestimmten Drehstellung der Kurbelwelle 18 (Fig. 5) den Kurbelwellenkanal 37 mit dem Ansaugstutzen 15 mit maximalem Querschnitt verbindet, in den übrigen Drehstellungen die Verbindung jedoch überwiegend unterbricht (Fig. 4). Die so ausgebildete Kurbelwelle 18 bildet ein mit der Kolbenbewegung synchronisiertes Ventil, welches über einen vorgegebenen Winkelbereich jeder Umdrehung das Einströmen des Luft-Kraftstoff-Gemisches aus dem Vergaser über den Kurbelwellenkanal 37 in den Kurbelraum 44 ermöglicht.

Wie bereits weiter oben beschrieben, erzeugt der aufwärts fahrende Kolben 24 einen Unterdruck im Kurbelraum 44, der, wenn sich die Einlassöffnung 38 der Kurbelwelle 18 in den Bereich des Ansaugstutzens 15 dreht, zu einem Ansaugen des im Vergaser gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemisches führt. Das angesaugte Gemisch strömt in axialer Richtung durch den Kurbelwellenkanal 37, tritt dann in den Kurbelraum 44 aus und prallt auf die gegenüberliegende Wand des Kurbelgehäuse-Deckels 20, wird beim Herunterfahren des Kolbens 24 vorkomprimiert und dann aus dem Kurbelraum über die seitlichen Überstromkanäle 32 in den oberhalb des Kolbens 24 befindlichen Arbeitsraum gedrückt.

Aus dem geschilderten Ablaufschema ergeben sich jedoch verschiedene Nachteile: Wie durch die Pfeile und Doppelpfeile in Fig. 5 angedeutet ist, prallt das aus dem Kurbelwellenkanal 37 austretende Gemisch senkrecht auf die gegenüberliegende Wand des Deckels 20, wird von dort in entgegengesetzter Richtung zurückgeworfen und behindert so den nachfolgenden Gasstrom aus dem Kurbelwellenkanal 37. Dies führt zu einer Verringerung der pro Arbeitszyklus zur Verfügung stehenden Gemischmenge und damit zu einer Verschlechterung der Motorleistung. Der axial in den Kurbelraum 44 gerichtete Gemischstrom hat weiterhin den Nachteil, dass das Gemisch, welches gleichzeitig auch zur Schmierung dient, nur in begrenztem Umfang in den Bereich des hinteren Kugellagers 16 gelangt, so dass die Schmierung dort nicht optimal ist. Schliesslich kann mit den ausschliesslich auf der Kolbenbewegung basierenden Gemischtransport grundsätzlich nur eine unzulängliche Füllung des Arbeitsraumes erreicht werden.

Es ist nun in der DE-A1-29 33 796 vorgeschlagen worden, bei einem Zweitakt-Modellbaumotor mit mehreren Zylindern (in V- oder Sternanordnung), dessen Kurbelwelle auf den Kurbelwangen gelagert ist, einen Drehschieber vorzusehen, der das Gemisch der Reihe nach zu den Zylindern durchlässt und einen axial orientierten Zustrom und einen radial orientierten Abstrom hat. Durch den radialen Abstrom können mit dem Drehschieber unterschiedliche Kanäle im Kurbelgehäuse angesteuert werden, die den verschiedenen Zylindern zugeordnet sind. Der Drehschieber ist am hinteren Ende der Kurbelwelle ausgebildet. Das Gas-Kraftstoffgemisch wird dem Drehschieber über einen in der Achse verlaufenden Kanal zugeführt, in dem eine Drosselklappe angeordnet ist. Durch das radiale Ausströmen des Luft-Kraftstoff-Gemisches aus dem Drehschieber soll ein Ladeeffekt entstehen. Diese bekannte Lösung ist für Mehrzylindermotoren ausgelegt. Für die üblichen Einzylindermotoren, bei denen der Vergaser und Ansaugstutzen auf der Vorderseite oberhalb der Antriebswelle liegt, und bei denen auf der Rückseite in manchen Fällen eine Starteinrichtung angebaut wird, ist die Lösung nicht anwendbar.

Aus der US-A1-2004/0079303 ist für kleine Zweitaktmotoren, die über das Kurbelgehäuse mit dem Luft-Kraftstoff-Gemisch geladen werden, der Einsatz einer Düsen-Diffusor-Kombination ("nozzle diffuser") vorgeschlagen worden, der in der Kurbelwellenachse angeordnet ist. Der Düsen-Diffusor soll zwei Wirkungen haben: Zum Einen soll er die Turbulenz der Gemischströmung erhöhen und damit eine verbesserte Mischung und Verbrennung bewirken. Zum Anderen soll er die Geschwindigkeit und Kompression des Gemisches erhöhen und damit eine Art Turboladung bewirken, welche die Leistung des Motors erhöht. Zusätzlich können im Gegengewicht radiale Kanäle vorgesehen werden (204 in Fig. 3 und 9), die vom Düsen-Diffusor nach aussen führen. Diese Kanäle sollen die Leistung des Motors gleichmässiger machen (Absatz 0051). Es wird bei Einsatz einer Düse alleine und einer Düsen-Diffusor-Kombination eine zunehmende Verbesserung der Leistung und Verringerung des Kraftstoffverbrauchs festgestellt. Nachteilig ist bei dieser Lösung jedoch, dass der verengte Querschnitt der Düse den Strömungswiderstand des Gemisches zwischen Vergaser und Kurbelraum vergrössert und damit der ausschliesslich durch den Kolben hervorgerufenen Saugwirkung entgegenwirkt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Hochleistungs-Zweitaktmotor für bzgl. Raum und/oder Gewicht beschränkte Anwendungen, insbesondere für den Modellbaueinsatz, zu schaffen, der durch einfache und auch bei bestehenden Motoren anwendbare Massnahmen in seiner Leistung deutlich verbessert ist.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, innerhalb des Kurbelgehäuses Mittel anzuordnen, welche den vom Ansaugstutzen in den Kurbelraum strömenden Strom des Luft-Kraftstoff-Gemisches dahingehend beeinflussen, dass die Füllung des Kurbelraumes mit dem Luft-Kraftstoff-Gemisch pro Zyklus verbessert wird.

Gemäss der Erfindung umfassen die Mittel zur Verbesserung der Füllung des Kurbelraumes einen Kurbelwellenkanal, der innerhalb der Kurbelwelle derart verläuft, dass die beim Drehen der Kurbelwelle auftretenden Zentrifugalkräfte das im Kurbelwellenkanal strömende Luft-Kraftstoff-Gemisch in Richtung auf den Kurbelraum beschleunigen. Eine solche Ausbildung des Kurbelwellenwellenkanals sorgt dafür, dass die Kurbelwelle als eigenständige Pumpe arbeitet, die zusätzlich zu dem vom Kolben erzeugten Unterdruck das Gemisch in den Kurbelraum befördert und damit die Füllung des Kurbelraums verbessert. Die Beschleunigung des Gemisches im Kurbelwellenkanal hängt dabei nicht nur vom radialen Abstand zur Kurbelwellenachse ab, sondern auch von der Winkelgeschwindigkeit bzw. der Drehzahl des Motors. Je höher die Drehzahl des Motors ist, desto grösser sind die auf das Gemisch ausgeübten, vorwärtstreibenden Kräfte.

Bei dem erfindungsgemäßen, Hochleistungs-Zweitaktmotor, bei dem das Pleuel an der Kurbelwlle mittels eines exzentrisch angeordneten Kurbelzapfens angelenkt ist, mündet der Kurbelwellekanal auf der dem Kurbelzapfen gegenüberliegenden Seite in den Kurbelraum, da dies in Bezug auf den Eintritt des Gemisches in seitlich der Kurbelwelle angeordnete Überströmkanäle besonders günstig ist.

Bevorzugt ist der Kurbelwellenkanal als Bohrung ausgebildet und schliesst mit der Achse der Kurbelwelle einen Winkel α > 0° ein. Ein solcher gerader Kurbelwellenkanal ist besonders einfach herzustellen. Bei vorgegebenem Winkel ergibt sich dabei die maximale Beschleunigung, wenn der Kurbelwellenkanal innerhalb der Kurbelwelle derart verläuft, dass der Abstand zwischen der Achse des Kurbelwellenkanals und der Achse der Kurbelwelle mit kleiner werdender Entfernung zum Kurbelraum hin zunimmt. Die zur Kurbelwellenachse schrägstehende Bohrung des Kurbelwellenkanals hat zugleich den Vorteil, dass das aus dem Kanal in den Kurbelraum austretende Gemisch unter einem schrägen Winkel auf die gegenüberliegende Wand des Kurbelgehäusedeckels trifft und somit eine strömungsbehinderndes Zurückprallen vermieden wird.

Eine weitere Verbesserung der Ladung kann bei Motoren mit schräg laufendem Kurbelwellenkanal dadurch erreicht werden, dass in der Kurbelwelle eine in radialer Richtung verlaufende Verbindung zwischen dem Kurbelwellenkanal und dem Kurbelraum vorgesehen ist, durch die Gemisch in radialer Richtung aus der Kurbelwelle herausgeschleudert wird. Die Verbindung ist vorzugsweise ebenfalls auf der dem Kurbelzapfen gegenüberliegenden Seite angeordnet und bevorzugt als Schlitz ausgebildet.

Wenn die Kurbelwelle im Bereich des Kurbelraums einen senkrecht zur Achse stehenden scheibenförmigen Abschnitt aufweist, an welchem der Kurbelzapfen befestigt ist, und die Kurbelwelle auf der dem Kurbelraum abgewandten Seite des scheibenförmigen Abschnitts in einem Lager drehbar gelagert ist, ist es für die notwendige Schmierung des Lagers bei den sehr hohen Drehzahlen von Vorteil, dass die Verbindung bzw. der Schlitz im scheibenförmigen Abschnitt angeordnet ist, und dass die Verbindung bzw. der Schlitz derart ausgebildet ist, dass im Kurbelwellenkanal befindliches Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die Verbindung direkt zum Lager gelangt.

Die Verbindung kann dabei als Schlitz ausgebildet sein. Sie kann aber auch als Kanal ausgebildet sein.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1

in einer Explosionsdarstellung die wesentlichen Teile eines bekannten (Einzylinder-)Hochieistungs-Zweitaktmotors, wie er für die Verwirklichung der Erfindung geeignet ist;

Fig. 1a

in der Draufsicht von oben einen Querschnitt durch den Zylinder und das Kurbelgehäuse mit eingesetzter Kurbelwelle eines Hochleistungs-Zweitaktmotors nach Fig. 1;

Fig. 2

in der Seitenansicht (Fig. 2a) und in der Ansicht von hinten (Fig. 2b) die Kurbelwelle des Motors aus Fig. 1;

Fig. 3

in einer zu Fig. 2 vergleichbaren Darstellung die teilweise geschnittene Kurbelwelle aus Fig. 2;

Fig. 4

in einer vereinfachten Darstellung den Sitz der Kurbelwelle aus Fig. 3 im Kurbelgehäuse in einer Drehstellung, bei welcher die Verbindung des Kurbelwellenkanals zum Ansaugstutzen unterbrochen ist;

Fig. 5

die Anordnung aus Fig. 4 mit einer Drehstellung der Kurbelwelle, bei welcher die Verbindung des Kurbelwellenkanals zum Ansaugstutzen hergestellt ist;

Fig. 6

in einer zu Fig. 4 vergleichbaren Darstellung ein Kurbelgehäuse, bei dem gemäss einem nicht-erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel das direkte Rückprallen des Gemischstromes durch ein kegelförmiges Umlenkelement auf der Wand des Deckels verhindert wird;

Fig. 7

in einer zu Fig. 4 vergleichbaren Darstellung eine Kurbelwelle mit schräg stehendem Kurbelwellenkanal gemäss einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 8

in der teilweise geschnittenen Seitenansicht (Fig. 8a) und in der Draufsicht von hinten eine Kurbelwelle gemäss einem weiteren nicht-erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit einer radialen Öffnung in Form eines Schlitzes an der Mündung des Kurbelwellenkanals;

Fig. 9

in einer zu Fig. 8 vergleichbaren Darstellung eine Kurbelwelle mit schräg stehendem Kurbelwellenkanal gemäss Fig. 7 und zusätzlicher radialer Öffnung gemäss Fig. 8;

Fig. 10

in einer zu Fig. 8 vergleichbaren Darstellung eine Kurbelwelle gemäss einem weiteren nicht-erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit einem Kanal anstelle eines Schlitzes;

Fig. 11

in einem Ausschnitt der Kurbelwelle die schematische Darstellung eines schräg stehenden Kurbelwellenkanals zur Erläuterung der zentrifugalen Beschleunigungskräfte;

Fig. 12

in zwei perspektivischen Seitenansichten (Fig. 12a und b), im Längsschnitt (Fig. 12c) und im Querschnitt (Fig. 12d) ein Ausführungsbeispiel einer Kurbelwelle mit angeschrägtem Ausgleichsgewicht und am Aussenumfang angeordneten Kammern für die Verbesserung des Gemischtransports;

Fig. 13

im Längsschnitt das zugehörige Kurbelgehäuse mit einem in die Gehäusewand eingelassenen, mit den Kammern der Kurbelwelle zusammenwirkenden Durchströmkanal; und

Fig. 14

das Gehäuse aus Fig. 13 in der Aussenansicht mit dem Durchströmkanal.

In Fig. 6 ist ein nicht-erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für einen Motor dargestellt. Die Kurbelwelle 18 ist in an sich bekannter Weise ausgeführt, wie dies in Fig. 2 bis 5 wiedergegeben ist. Sie weist einen koaxialen Kurbelwellenkanal 37 auf der in einer bestimmten Drehstellung über die Einlassöffnung 38 mit dem Ansaugstutzen 15 in Verbindung steht und am anderen Ende in den Kurbelraum 44 des Kurbelgehäuses 11 mündet. Der Kurbelwellenkanal 37 hat einen Innendurchmesser von mehreren Millimetern, beispielsweise 7 mm. Der Mündung des Kurbelwellenkanals 37 liegt- bei Motoren ohne Starteinrichtung - mit wenigen Millimetern Abstand die senkrechte Wand des Deckels 20 gegenüber, der das Kurbelgehäuse 11 auf der Rückseite gasdicht verschliesst. Direkt gegenüber der Mündung ist in der Wand ein Umlenkelement in Form eines Umlenkkegels 43 angeordnet. Der Umlenkkegel 43 ist mit der Spitze in Richtung der Mündung des Kurbelwellenkanals 37 orientiert. Die Höhe und der Kegelwinkel des Umlenkkegels 43 sind so gewählt, dass der Kegel einerseits nicht das sich im Kurbelraum 44 bewegende Pleuel behindert (was durch eine spezielle Ausgestaltung des Pleuels bzw. Pleuelsteges gefördert werden kann), und dass andererseits das durch den Kurbelwellenkanal 37 strömende und auf den Umlenkkegel 43 treffende Gemisch seitlich abgelenkt wird, wie dies durch die Pfeile in Fig. 6 angedeutet ist. Der Umlenkkegel 43 verhindert so das für die Ladung abträgliche richtungsgleiche Zurückprallen des Gemisches von der Wand des Deckels 20 und fördert gleichzeitig die weitere Vermischung des im Vergaser gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemisches. Die Förderung des Gemisches bleibt bei dieser Ausführungsform jedoch auf den vom Kolben erzeugten Unterdruck beschränkt.

Um eine zusätzliche Pumpwirkung zu erzeugen und die Ladung des Kurbelraums 44mit dem Gemisch hierdurch aktiv zu verbessern, ist eine erfindungsgemäße Konfiguration der Kurbelwelle gemäss Fig. 7 besonders vorteilhaft. In der Kurbelwelle 48 der Fig. 7 ist der von der Einlassöffnung 38 zum Kurbelraum 44 führende, als Bohrung ausgebildete Kurbelwellenkanal 37' relativ zur Achse 42 schräg orientiert. Er schliesst gemäss der schematischen Darstellung aus Fig. 10 mit der Achse 42 einen Winkel α > 0, z.B. von 20°, ein. Gleichzeitig liegt der Kurbelwellenkanal 37' auf einer Seite der Achse 42, so dass der radiale Abstand zwischen der Achse 42 der Kurbelwelle 48 und der Achse des Kurbelwellenkanals 37' mit abnehmender Entfernung zum Kurbelraum 44 zunimmt. Bei einer Drehung der Kurbelwelle 48 um die Achse 42 ist das im Kurbelwellenkanal 37' befindliche Gemisch einer Zentrifugalkraft ZF ausgesetzt, die mit der Drehzahl und mit dem radialen Abstand der beiden Achsen zunimmt. In Fig. 11 sind für drei verschiedene Entfernungen zum Kurbelraum 44 und damit für drei verschiedene Abstände der Achsen die zugehörigen Zentrifugalkräfte ZF1,..,ZF3 als radiale Vektoren eingezeichnet. Die Komponenten dieser Vektoren in Richtung der Achse des Kurbelwellenkanals 37' stellen die mit Annäherung an den Kurbelraum 44 zunehmenden Beschleunigungskräfte für das in dem Kanal strömende Gemisch dar. Die Beschleunigung wird an jedem Punkt umso grösser, je grösser der Winkel α gewählt wird, und erreicht ihr theoretisches Maximum bei α=90°. Eine Grenze ergibt sich allerdings aus der vorgegebenen äusseren Geometrie der Kurbelwelle 48 und der Lage des Ansaugstutzens 15.

Aufgrund der Schrägstellung des Kurbelwellenkanals 37' arbeitet die Kurbelwelle 48 der Fig. 7 wie eine Zentrifugalpumpe. Durch diese Pumpe wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Kurbelwellenkanal 37' in den Kurbelraum 44 befördert. Im Kurbelwellengehäuse 11 wird damit mehr Gemisch gespeichert, so dass auch mehr Gemisch für die Verbrennung im Arbeitsraum zur Verfügung steht. Dadurch vergrössert sich die Leistung des Motors. Der schräg verlaufende Kurbelwellenkanal hat aber noch einen weiteren Effekt: Durch die Schrägstellung prallt das Gemisch - wie in Fig. 7 durch die Pfeile angedeutet - nicht senkrecht, sondern schräg auf die Wand des Deckels 20, so dass die in Fig. 5 angedeutete Behinderung der Strömung beim richtungsgleichen Zurückprallen unterbleibt. Eine weitere Wirkung ergibt sich daraus, dass die Mündung des in Fig. 7 gezeigten Kurbelwellenkanals 37' auf der dem Kurbelzapfen 40 gegenüberliegenden Seite des scheibenförmigen Abschnitts 36 der Kurbelwelle 48 liegt. Wenn -wie in Fig. 1 durch das Bezugszeichen "32" angedeutet - seitlich von der Kurbelwelle 18 bzw. 48 Überströmkanäle in der Wand des Zylinders 12 vorgesehen sind (siehe die Überstromkanäle 32a und 32c in Fig. 1 a), wird durch die exzentrisch platzierte Mündung des Kurbelwellenkanals 37' das Gemisch direkt in mindestens einen der seitlichen Überströmkanäle 32a, c geschleudert und so der Vorgang der Ladung zusätzlich befördert.

Eine weitere nicht-erfindungsgemäße Ausführungsform der Beeinflussung der Gemischströmung im Kurbelgehäuse ist in Fig. 8 dargestellt. Am Ende des koaxialen Kurbelwellenkanals 18 ist hier auf der dem Kurbelzapfen 40 gegenüberliegenden Seite des scheibenförmigen Abschnitts 36 (quer durch das Gegengewicht 39) ein radialer Schlitz 45 angebracht, der axial soweit in die Kurbelwelle 18 hineinreicht, dass das hinter dem Abschnitt 36 befindliche Lager 16 direkt mit dem Gemisch aus dem Kurbelwellenkanal 37 in Berührung kommt. Bekanntlich wird ein Zweitaktmotor nur durch das Öl, welches im Kraftstoff enthalten ist, geschmiert. Aus diesem Grunde ist es wichtig, das Öl enthaltende Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Kugellager 16 oder einem vergleichbaren Gleitlager zu führen. Durch die Schleuderkraft, die durch das schnelle Drehen der Kurbelwelle 18 entsteht, wird Gemisch aus dem Kurbelwellenkanal 37 radial durch den Schlitz zum Lager 16 gefördert. Gleichzeitig wird das Gemisch - wie bereits weiter oben beschrieben - in mindestens einen der seitlich angeordneten Überströmkanäle 32a, c geschleudert und so der Transfer des Gemisches vom Kurbelraum 44 in den Arbeits- bzw. Verbrennungsrau beschleunigt. Diese beiden Effekte des Schlitzes 45 können gemäss Fig. 9 erfindungsgemäß auch mit dem Pumpeffekt eines schräg verlaufenden Kurbelwellenkanals 37' kombiniert werden, um so bei guter Schmierung eine weiter verbesserte Füllung mit Gemisch zu erreichen.

Eine weitere Möglichkeit, ausserhalb des Rahmens der Erfindung die Ladung zu verbessern und gleichzeitig die Schmierung des hinteren Lagers 16 auch bei hohen Drehzahlen sicherzustellen, ist in Fig. 10 wiedergegeben. In diesem Fall ist vor dem hinteren scheibenförmigen Abschnitt 36 der Kurbelwelle 18 ein radial verlaufender Kanal 46 vorgesehen, der von dem Kurbelwellenkanal 37 ausgeht und im Bereich des Lagers 16 in den Kurbelraum 44 mündet. Durch den Kanal 46 wird Gemisch zur Schmierung direkt zum Lager 16 geleitet. Darüber hinaus schleudert der Kanal 46 aufgrund der Zentrifugalkräfte Gemisch in einen der seitlich angeordneten Überströmkanäle 32a, c.

Eine andere Möglichkeit, im Rahmen der Erfindung die Ladung zu verbessern, ist in Fig. 12 in einem Ausführungsbeispiel wiedergegeben, wobei die Teilfiguren 12a und b verschiedene perspektivische Seitenansichten zeigen, und die Teilfiguren 12c und d verschiedene Schnittansichten darstellen. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 12 zeigt eine Kurbelwelle 48 mit Einlassöffnung 38 und schräg verlaufendem Kurbelwellenkanal 37'. Am hinteren Ende der Kurbelwelle 48 ist wiederum der Kurbelzapfen 40 exzentrisch angeordnet und durch ein Gegengewicht 39 neutralisiert. Das Gegengewicht 39 ist nun mit einer Anschrägung 47 versehen, also beispielsweise schräg angefräst.. Durch das Drehen der Kurbelwelle 48 wird mittels der Anschrägung 47 Gasgemisch nach hinten befördert und bewirkt ein Saugeffekt, der das neue Gasgemisch aus dem Kurbelwellenkanal 37' ansaugt. Gleichzeitig wird das Gasgemisch in den Überströmkanal, der das Gas in den Zylinderraum leitet, geführt und beschleunigt.

Eine weitere Verbesserung lässt sich durch zusätzliche Mittel erreichen, die in Fig. 12-14 wiedergegeben sind. Diese zusätzlichen Mittel umfassen in der Kurbelwelle 48 angeordnete Kammern 49 (Fig. 12), die mit einem in die Wand des Kurbelgehäuses 11 eingelassenen Durchströmkanal 50 zusammenwirken (Fig. 13, 14). Die sich in axialer Richtung erstreckenden, vorzugsweise schlitzförmigen Kammern 49 sind auf der Höhe der Einlassöffnung 38 ausserhalb der Einlassöffnung über den Umfang der Kurbelwelle 48 verteilt angeordnet. Über den ebenfalls axialen Durchströmkanal 50 kann in den Kammern 49 befindliches Luft-Kraftstoff-Gemisch in den hinteren Raum des Kurbelgehäuses 11 abströmen.

Das Ansaugen von frischem Gasgemisch (Mischung zwischen Luft und Kraftstoff) wird durch die Einlassöffnung 38 in der Kurbelwelle 48 gesteuert. Wenn die Einlassöffnung 38 offen ist, wird über den Vergaser Luft angesaugt. Durch den Venturieffekt wird auch Kraftstoff angesaugt. Sobald die Einlassöffnung über den Ansaugstutzen 15 hinaus verdreht wird, wird das Ansaugen unterbrochen und das sich bewegende Gasgemisch prallt zurück. Beim nächsten Öffnen der Einlassöffnung 38 müssen sich die Luft und der Kraftstoff erneut in Bewegung setzen. Dadurch ist das Einsaugen des Gasgemisches etwas behindert.

Die Kammern 49 übernehmen nun das Gasgemisch, welches dann durch die Wirkung der Zentrifugalkraft über den Durchströmkanal 50 in den hinteren Gehäuseraum geführt wird. Der Durchströmkanal 50 ist dabei vorteilhafterweise ca. 90° zur Vergaserstellung (Ansaugstutzen 15) in Drehrichtung der Kurbelwelle versetzt. Das Gasgemisch fliesst dabei vorteilhafterweise durch das Kugellager der Kurbelwelle 48, um das Kugellager zu schmieren und zu kühlen.

Dadurch wird der hintere Gehäuseraum noch besser mit Gasgemisch gefüllt. Dies erhöht das Drehmoment und die Leistung des Motors.

Insgesamt zeichnet sich die Erfindung durch folgende Eigenschaften und Vorteile aus:

• Die Erfindung kann bei vorhandenen Motoren ohne Probleme eingesetzt werden, indem einfach die Kurbelwelle und eventuell der Deckel des Kurbelwellengehäuses ausgetauscht wird.
• Durch die verbesserte Führung des Gemischstromes wird eine bessere Ladung bzw. Füllung des Motors und damit eine deutlich höhere Leistung erzielt.
• Die auf der Zentrifugalkraft beruhende Pump- und/oder Schleuderwirkung des schrägen Kurbelwellenkanals und/oder der radialen Öffnungen zum Kurbelraum beschleunigen das Gemisch drehzahlabhängig und unterstützen die Saugwirkung des Kolbens durch eine eigenständige Pumpwirkung.
• Zusätzliche radiale Verbindungen zum innenliegenden Lager der Kurbelwelle stellen gerade bei hohen Drehzahlen die Gemischschmierung des Lagers sicher.
• Der Schleuder- und Pumpeffekt führt zu einer verbesserten Vermischung des Luft-Kraftstoff-Gemisches und damit zu höherer Leistung und verringerten Emissionen.
• Die Erfindung kann mit besonderem Vorteil bei Motoren für den Modellbau, aber auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen insbesondere Beschränkungen hinsichtlich Platz und Gewicht eine Rolle spielen, wie z.B. Karts, motorisierte Ultraleichtflugzeuge (ULM), Micro Air Vehicles MAV, oder ähnliches.

10

Hochleistungs-Zweitaktmotor (Modellmotor)

11

Kurbelgehäuse

12

Zylinder

13

Mitnehmer (konisch)

14,16

Kugellager

15

Ansaugstutzen

17

Abgasaustrittsöffnung

18,48

Kurbelwelle

19

Dichtung

20

Deckel (Kurbelgehäuse)

21,31

Schrauben

22

Pleuel

23

Sicherungsring

24

Kolben

25

Laufbuchse

26

Kolbenbolzen

27

Einstellplättchen (ringförmig)

28

Kopfplatte

29

Kühlkopf

30

Glühkerze

32,32a,b,c

Überströmkanal

33,..,36

Abschnitt (Kurbelwelle)

37,37'

Kurbelwellenkanal/Gasgemischkanal

38

Einlassöffnung (Kurbelwellenkanal)

39

Gegengewicht

40

Kurbelzapfen

41

Gewinde

42

Achse (Kurbelwelle)

43

Umlenkkegel

44

Kurbelraum

45

Schlitz

46

Kanal

47

Anschrägung

49

Kammer

50

Durchströmkanal

α

Winkel