AT3394U1

AT3394U1 - Zweitakt-brennkraftmaschine mit kurbelgehäusespülung

Info

Publication number: AT3394U1
Application number: AT7599U
Authority: AT
Inventors: Franz Dr Laimboeck
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2000-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung mit zumindest einem Überströmkanal (2), dessen Überströmöffnung (12) in den Zylinder (1) vom Motorkolben (4) gesteuert wird, mit einer im Überströmkanal (2) angeordneten Kraftstoff-Einspritzdüse (5) für zumindest einen Einspritzstrahl (7), wobei der Einspritzstrahl (7) der Einspritzdüse (5) auf die dem Zylinderraum (1) zugewandte Seite (8) des Kolbenbodens (6) gerichtet ist und die Strahlachse (7) des Einspritzstrahles (7) mit der Kolbenachse (10) einen Winkel (alpha) einschließt, der kleiner als 120o ist, wobei der Einspritzstrahl (7) der Einspritzdüse (5) zumindest überwiegend auf die der Auslaßöffnung (13) gegenüberliegende Hälfte des Kolbenbodens (4) gerichtet ist. Um geringe Kraftstoffverluste und Kohlenwasserstoff-Emissionen insbesondere im unteren Drehzahlbereich zu erreichen, ist vorgesehen, daß der Kolben (4) als Nasenkolben ausgebildet ist, welcher eine konkav gerundete Umlenkfläche (4c) auf der Seite des Überströmkanales (2) zwischen einer nasenartigen Erhebung (4a) und einer Kolbenkante (4b) aufweist, und daß der Einspritzstrahl (7) der Einspritzdüse (5) zumindest teilweise auf die Umlenkfläche (4c) gerichtet ist, so daß eine Umlenkung des Einspritzstrahles (7) in Richtung Brennraumdecke (1a) erfolgt.

Description

AT 003 394 Ul

Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung mit zumindest einem Überströmkanal, dessen Überströmöffnung in den Zylinder vom Motorkolben gesteuert wird, mit einer im Überströmkanal angeordneten Kraftstoff-Einspritzdüse für zumindest einen Einspritzstrahl, wobei der Einspritzstrahl der Einspritzdüse auf die dem Zylinderraum zugewandte Seite des Kolbenbodens gerichtet ist und die Strahlachse des Einspritzstrahles mit der Kolbenachse einen Winkel α einschließt, der kleiner als 120° ist, wobei der Einspritzstrahl der Einspritzdüse zumindest überwiegend auf die der Auslaßöffnung gegenüberliegende Hälfte des Kolbenbodens gerichtet ist.

Aus der AT 397 695 B ist eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art bekannt, bei der der Boden des Kolbens flach und rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Durch die durch die Kolbenform definierte Einspritzrichtung ergibt sich der Nachteil, daß im unteren Drehzahlbereich starke Spülverluste an Kraftstoff auftreten.

Weiters ist aus der US 1 102 025 A eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem Nasenkolben bekannt, bei der der Einspritzstrahl im rechten Winkel zur Zylinderachse zur Auslaßöffnung gerichtet ist. Die Mündung der Einspritzleitung liegt dabei im Bereich der Überström-öffnung. Der direkt gegen den Auslaß gerichtete Kraftstoffstrahl fuhrt zu starken Kraftstoffverlusten.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Zweitakt-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß insbesondere auch im unteren Drehzahlbereich sehr geringe Kraftstoffverluste und Kohlenwasserstoff-Emissionen auftreten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, der Kolben als Nasenkolben ausgebildet ist, welcher eine konkav gerundete Umlenkfläche auf der Seite des Überströmkanales zwischen einer nasenartigen Erhebung und einer Kolbenkante aufweist, und daß der Einspritzstrahl der Einspritzdüse zumindest teilweise auf die Umlenkfläche gerichtet ist, so daß eine Umlenkung des Einspritzstrahles in Richtung Brennraumdecke erfolgt. Die Umlenkfläche trägt zudem wesentlich zur Querspülung des Zylinders bei. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt während der Spülphase zu einem Zeitpunkt, zu dem Überströmkanal und Auslaßkanal offen sind. Der Kraftstoff verdampft rasch an der dem Zylinderraum zugewandten Seite des Kolbenbodens und wird zufolge der während der Spülung des Zylinders vorhandenen Luftbewegung über die Umlenkfläche in Richtung der Brennraumdecke gelenkt. Dadurch kommt es zu einer sein-guten Gemischbildung, wobei äußerst geringe KrafitstoffVerluste, insbesondere im unteren Drehzahlbereich auftreten, da die Kraftstoffteilchen von der Auslaßöffnung femgehalten werden. 2 AT 003 394 Ul

Zudem ergibt sich durch die direkte Benetzung des Kolbenbodens mit Kraftstoff der Vorteil, daß dieser gekühlt wird, was zur Leistungsteigerung der Brennkraftmaschine bei gleichbleibenden Abmessungen beiträgt.

Eine besonders gute Verteilung des Kraftstoffes auf der Oberfläche des Kolbenbodens wird erreicht, wenn die Einspritzdüse als Mehrlochdüse, beispielsweise als Zweistrahldüse, ausgebildet ist. In Weiterführung der erfindungsgemäßen Idee kann weiters vorgesehen sein, daß in zusätzlich am Umfang der Zylinderwand angeordneten Überströmkanälen weitere Einspritzdüsen vorgesehen sind. Deren Achsen können, in Draufsicht auf den Kolben gesehen, im wesentlichen entsprechend der Richtung der an den Zylinderraum unmittelbar anschließenden Teile der Überströmkanäle verlaufen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zweitakt-Brennkraftmaschine, Fig. 2 und 3 verschiedene Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Zweitakt-Brennkraftmaschine im Querschnitt.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Zweitakt-Brennkraftmaschine im Längsschnitt, bei der in den Zylinderraum 1 mehrere, am Umfang der Zylinderwand 9 verteilte Überströmkanäle 2, 2' in Überströmöffnungen 12, 12' münden, denen ein Auslaßkanal 3 mit einer Auslaßöffnung 13 zugeordnet ist, der sich über einen größeren Teil der Höhe des Zylinderraumes 1 als die Über-strömöffhungen 12, 12’ erstreckt und daher bei einer Bewegung des Kolbens 4 in Richtung auf das nicht dargestellte Kurbelgehäuse früher vom Kolben 4 ff eigegeben wird, um ein Abströmen der Verbrennungsgase vor dem Öffnen der Überströmöffnungen 12, 12' zu ermöglichen.

In einem der Überströmkanäle 2 ist eine Einspritzdüse 5 angeordnet, deren Einspritzstrahl 7 gegen die dem Zylinderraum 1 zugewandte Seite 8 des Kolbenbodens 6 gerichtet ist. Die Strahlachse 7' schließt dabei zur Kolbenachse 10 parallelen, zum unteren Totpunkt gerichteten Kolbenbewegung eine Winkel α ein, der kleiner als 120°, beispielsweise zwischen 60° und 80°, ist.

Wie in Fig. 1 angedeutet ist, erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffes zum Großteil zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der Kolben 4 im Bereich seines unteren Totpunktes befindet und die Überströmöffnungen 12,12'daher offen sind.

Um insbesondere im unteren Drehzahlbereich die Spülverluste an Kraftstoff so gering wie möglich zu halten, ist der Kolben 4 als Nasenkolben ausgebildet, welcher auf der dem Auslaßkanal 3 gegenüberliegenden Seite eine im Querschnitt nasenartige Erhebung 4a aufweist. Zwischen der Erhebung 4a und der dem Auslaßkanal 3 gegenüberliegenden Kolbenkante 4b ist eine im wesentlichen konkav gerundete Umlenkfläche 4c ausgebildet, welche so geformt ist, daß ein von der Einspritzdüse 5 austretender Kraftstoffstrahl 7 in Richtung der Brennraumdecke 1 a des Zylinderraumes 1 umgelenkt wird. Der Kraftstoff wird somit vom Auslaßkanal 3 abgehalten und in Richtung der etwa mittig in der Brennraumdecke la angeordneten 3 AT 003 394 Ul Zündquelle 11 gelenkt. Die Umlenkfläche 4c trägt zudem wesentlich zur Querspülung des Zylinderraumes 1 bei.

Durch das Auftreffen von relativ kühlem Kraftstoff auf den Kolbenboden 6 und dessen Verdampfung ergibt sich zudem ein beträchtlicher Kühleffekt für den Kolbenboden 6, so daß dieser einerseits dünner ausgeführt werden kann und andererseits eine entsprechende Leistungssteigerung aufgrund der verminderten Wärmedehnung des Kolbenoberteiles möglich ist.

Fig. 2 zeigt Variante einer erfindungsgemäßen Zweitakt-Brennkraftmaschine mit mehreren in Überströmkanälen 2, 2' angeordneten Einspritzdüsen 5. Die Strahlachsen 7' der Einspritzstrahlen 7 treffen auf die Umlenkfläche 4c des Kolbens 4, wodurch die Kraftstoffstrahlen 7 zur Brennraumdecke la umgelenkt werden. Besonders günstig ist es, wenn die Einspritzrichtung der im Überströmkanal 2’ angeordneten Einspritzdüse 5 im wesentlichen der Einström-richtung der Spülluft der gegenüberliegenden Überströmkanäle 2' entgegengerichtet ist. Dies führt zu einer entsprechend starken Verwirbelung der Spülluft mit dem verdampften Kraftstoff, wodurch sich eine gute Gemischaufbereitung und Steuerung der Ladungsschichtung ergibt. Auch diese Verwirbelung vermindert die Verluste von Kraftstoff über den Auslaßkanal 3 und trägt zur Verringerung der Kohlenwaserstoff-Emissionen bei.

Fig. 3 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der im Überströmkanal 2 bzw. in Richtung des an den Zylinderraum 1 unmittelbar anschließenden Bereiches eines Überströmkanales 2 eine Zweistrahldüse 5' angeordnet ist. Beide Einspritzstrahlen 7 treffen auf die Umlenkfläche 4c und werden in Richtung Brennraumdecke la abgelenkt. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsvariante sind zudem die Strahlachsen 7' der Einspritzstrahlen 7 dieser Zweistrahldüse 5' im wesentlichen den aus zwei verschiedenen Überströmkanälen 2' in den Zylinderraum 1 eintretenden Spülluftströme entgegengerichtet. Dadurch wird eine besonders gute Verwirbelung und damit Gemischaufbereitung sichergestellt. Gleichzeitig werden die durch ein Abströmen von Kraftstoffgemisch in den Auslaßkanal 3 bedingten Kraftstoffverluste minimiert. 4

Claims

AT 003 394 Ul ANSPRÜCHE 1. Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäusespülung mit zumindest einem Über-strömkanal (2), dessen Überströmöfftiung (12) in den Zylinder (1) vom Motorkolben (4) gesteuert wird, mit einer im Überströmkanal (2) angeordneten Kraftstoff-Einspritzdüse (5) für zumindest einen Einspritzstrahl (7), wobei der Einspritzstrahl (7) der Einspritzdüse (5) auf die dem Zylinderraum (1) zugewandte Seite (8) des Kolbenbodens (6) gerichtet ist und die Strahlachse (7') des Einspritzstrahles (7) mit der Kolbenachse (10) einen Winkel (a) einschließt, der kleiner als 120° ist, wobei der Einspritzstrahl (7) der Einspritzdüse (5) zumindest überwiegend auf die der Auslaßöffhung (13) gegenüberliegende Hälfte des Kolbenbodens (6) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4) als Nasenkolben ausgebildet ist, welcher eine konkav gerundete Umlenkfläche (4c) auf der Seite des Überströmkanales (2) zwischen einer nasenartigen Erhebung (4a) und einer Kolbenkante (4b) aufweist, und daß der Einspritzstrahl (7) der Einspritzdüse (5) zumindest teilweise auf die Umlenkfläche (4c) gerichtet ist, so daß eine Umlenkung des Einspritzstrahles (7) in .Richtung Brennraumdecke (1 a) erfolgt.
2. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (5) als Mehrlochdüse, vorzugsweise als Zweistrahldüse (5'), ausgebildet ist.
3. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in zusätzlich am Umfang der Zylinderwand (9) angeordneten Überströmkanälen (2’) weitere Einspritzdüsen (5) vorgesehen sind. 5