DD260409A3

DD260409A3 - Auspuffkanal fuer schlitzgesteuerte zweitaktmotoren

Info

Publication number: DD260409A3
Application number: DD28929186A
Authority: DD
Inventors: Udo Katzula; Wolfram Gerbig
Original assignee: Thaelmann Fahrzeug Jagdwaffen
Priority date: 1986-04-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1988-09-28
Also published as: DE3701338A1; FR2597549A1; GB2189293B; CS175687A1; GB2189293A; CS269794B1; GB8704152D0

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Auspuffkanal fuer schlitzgesteuerte Zweitaktmotoren, der durch seine Gestaltung eine Verkleinerung des Auspuffgeraeusches bewirkt und gleichzeitig eine Verbesserung der Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik ermoeglicht. Es wird bereichsweise eine Verkleinerung des Kraftstoffverbrauchs erreicht. Die erfindungsgemaesse Aufgabe wird dadurch geloest, dass der Kolben gemeinsam mit der oberen Kanalwand und den Seitenwaenden des Auspuffkanals einen Entspannungsabschnitt bildet, dessen Durchstroemquerschnitt unabhaengig vom Kolben steuerbar ist und dass die obere Kanalwand im weiteren Verlauf in Stroemungsrichtung gekruemmt ausgebildet ist. Die Anwendung kann insbesondere bei Kraftraedern mit einem oder mehreren Zylindern in beliebiger Anordnung erfolgen. Die Patenzeichnung beinhaltet alle wesentlichen Merkmale der Erfindung. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Auspuffkanal für schlitzgesteuerte Zweitaktmotoren, der durch seine Gestaltung eine Verkleinerung des Auspuffgeräusches bewirkt und gleichzeitig eine Verbesserung der Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik ermöglicht. Die Anwendung kann insbesondere bei Krafträdern mit einem oder mehreren Zylindern in beliebiger Anordnung erfolgen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind technische Lösungen nach der DR-PS 316922 sowie DE-PS 2551823, bei denen zur Steuerung des Vorauslasses und zur Senkung des Auspuffgeräusches durch eine entsprechende Formgebung der Auslaßschlitze ein allmählicher Druckabbau im Verbrennungsraum erzielt werden soll. Dazu sind die Auslaßschlitze über ihre obere Begrenzung hinaus in Richtung der Zylinderhochachse nut-oder keilförmig erweitert, so daß bei der Abwärtsbewegung des Kolbens dieser den Auslaßquerschnitt allmählich freigibt, wodurch ein zeitlich gedehnter Druckabbau im Zylinder erreicht und hohe Druckamplituden im Auspuff vermieden werden sollen.

Weiterhin bekannt ist ein Verfahren zur Geräuschminderung gemäß der DE-OS 3100851, bei dem der Auslaßschlitz ebenfalls in Richtung der Zylinderhochachse nut-oder V-förmig nach oben erweitert wird, so daß durch eine allmähliche Schlitzfreigabe beim Abwärtshub die geräuscherregenden großen Druckamplituden vermindert werden.

Diese bekannten Lösungen haben den gemeinsamen Nachteil, daß der allmähliche Druckausgleich zwischen Verbrennungsraum und der nachgeschalteten Auspuffleitung lediglich durch die Form der Querschnittsfläche des Auslaßschlitzes im Zylinder gesteuert und der Druckverlauf nur in Abhängigkeit von der freigegebenen Öffnungsfläche des Auslasses betrachtet wird. Weitere Einflußfaktoren, die den Druck-Zeit-Verlauf wesentlich beeinflussen, wie die räumliche Form des Auspuffkanal und die Querschnittsflächenänderung des Auspuffkanal in Ausbreitungsrichtung der ausströmenden Gase wurden nicht berücksichtigt. Deshalb ist der Effekt der Auspuffgeräuschminderung bisher nur bei niedrigen Drehzahlen nachweisbar. Außerdem sind den erheblichen Erweiterungen des Auslaßschlitzes nach oben motorisch Grenzen gesetzt, während eine Verringerung der ursprünglichen Schlitzhöhe, wie sie offenbart wurden, im allgemeinen mit einem schlechteren Füllungsgrad des Zylinders einhergeht.

Nach DD-WP 248169 werden diese Nachteile dadurch weitgehend vermieden, daß durch Schräganstellung des Auslaßkanals das Verhältnis der vom Kolben freigegebenen Auslaßfensteröffnungsfläche zur Kanalquerschnittsfläche nahezu konstant bleibt.

Allerdings hat sich bei weiteren Untersuchungen gezeigt, daß die Ladungswechseleffizienz auch durch Maßnahmen außerhalb des auslaßfensternahen Bereiches verbessert werden kann.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, das Auspuffgeräusch bei schlitzgesteuerten Zweitaktmotoren durch Gestaltung des Auspuffkanals derart zu verkleinern, daß plötzliche Gasentspannungsvorgänge vermieden werden und gleichzeitig eine Verbesserung der Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik sowie eine zumindest bereichsweise Verkleinerung des Kraftstoffverbrauches dadurch zu erreichen, daß die Form des Auspuffkanals auch außerhalb des auslaßfensternahen Bereiches berücksichtigt wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine plötzliche Entspannung der Verbrennungsgase im Auspuffkanal zu verhindern und durch Gestaltung des Auspuffkanals den Druck-Zeit-Verlauf der Gase so zu gestalten, daß die Ladungswechseleffizienz erhöht wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die obere Kanalwand gemeinsam mit den Seitenwänden des

Auspuffkanals und dem Kolben einen Entspannungsabschnitt bildet, dessen Durchströmquerschnitt vom Kolben hubabhängig steuerbar ist und daß die obere Kanalwand konvex gekrümmt ist und an der oberen Begrenzung des Auspuffschlitzes mit der Zylinderlängsachse einen Winkel von höchstens 30° bildet.

Zur Vergrößerung des Durchströmquerschnittes im Auspuffkanal in der Nähe des unteren Totpunktes ist die untere Begrenzung des Auspuffschlitzes tiefer angeordnet als die obere Steuerkante des Kolbens im unteren Totpunkt.

Die an die untere Begrenzung des Auspuffschlitzes sich anschließende untere Kanalwand verläuft vorzugsweise geradlinig. Beim Abwärtshub des Kolbens wird der vorzugsweise nicht über seine obere Begrenzung hinaus erweiterte Auspuffschlitz nahezu in seiner gesamten Breite gleichzeitig eröffnet, so daß die Verbrennungsgase ohne Querschnittssprung in den von der oberen Kanalwand, den Seitenwänden des Auspuffkanals und dem Kolben gebildeten Entspannungsabschnitt eintreten und sich proportional zum in Strömungsrichtung stetig größer werdenden Durchströmquerschnitt entspannen. Die Größe des Durchströmquerschnittes wird im wesentlichen von der konvex verlaufenden oberen Kanalwand bestimmt. Beim weiteren Abwärtshub vergrößert sich der Querschnitt des von der oberen Kanalwand, den Seitenwänden des Auspuffkanals und dem Kolben gebildeten Entspannungsabschnitt stetig, aber in einem kleineren Maße als die vom Kolben freigegebene Auspuffschlitzquerschnittsfläche zunimmt. Die sich im Verlaufe der Entspannung der Verbrennungsgase im Auspuffkanal ausbildende Druckwelle hat demzufolge einen für die Unterstützung des Ladungswechsels günstigeren Druck-Zeit-Verlauf als bei den bekannten Gestaltungen des Auspuffkanals.

Mit einer entsprechend angepaßten Auspuffanlage wird erreicht, daß die zurücklaufende Druckwelle in den Zylinder gelangt, bevor der Kolben beim Aufwärtshub den Auspuffschlitz verschließt. Durch die in Zylindernähe in einem Winkel von höchstens 30° zur Zylinderlängsachse einmündende Kanalachse kann ein erheblich größerer Teil der kinetischen Energie der zurücklaufenden Druckwelle als bei bekannten Lösungen zur Nachaufladung genutzt werden, so daß sich die Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik verbessert und der Kraftstoffverbrauch bereichsweise verkleinert wird.

Durch eine derartige Anordnung und Gestaltung des Auspuffkanals wird der Gasentspannungsvorgang im Auspuffkanal zeitlich gedehnt und der Druck-Zeit-Verlauf in weiten Grenzen durch die Querschnittsflächenänderung im Auspuffkanal bestimmt. Da diese Gestaltung des Auspuffkanals den Ausströmwiderstand nicht vergrößert und keine erhebliche Vorverlagerung des Beginns der Auspufferöffnung erfordert, erweitert sich der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Lösung auf Motoren großer spezifischer Leistung, dessen Auspuffgeräusch in Verbindung mit einer Verbesserung der Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik und einer Verkleinerung des Kraftstoffverbrauchs vermindert werden soll.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen Zylinder eines schlitzgesteuerteh Zweitaktmotors. Im Zylinderkörper 1 ist eine Zylinderbuchse 2 durch einen Preßverband lageunveränderlich aufgenommen. Dabei ist die axiale Lage der Zylinderbuchse 2 durch einen einseitig angebrachten Buchsenbund 3fixiert. Die in die Zylinderbuchse 2 eingebrachte Ausnehmung 4 verbindet den Einlaß 5 mit dem Kurbelgehäuse des Motors, während mindestens eine Überströmöffnung 6 das Kurbelgehäuse mit dem Brennraum verbindet.

Der Auspuffschlitz 7 stellt die Verbindung des Brennraumes mit dem Auspuffkanal 8 her. Die obere Begrenzung 9 des Auspuffschlitzes 7 ist als Steuerkante für den Abgasstrom vorzugsweise gerade und rechtwinklig zur Zylinderlängsachse ausgeführt. An die obere Begrenzung 9 des Auspuffschlitzes 7 schließt sich in Strömungsrichtung der Abgase der Auspuffkanal 8 an, dessen obere Kanalwand 10 konvex gekrümmt ist und gemeinsam mit den vorzugsweise geradlinig ausgebildeten Seitenwänden eine stetige, nichtlineare Erweiterung des Auspuffkanals 8 bildet.

Die untere Begrenzung 11 des Auspuffschlitzes 7 befindet sich unterhalb der oberen Steuerkante des Kolbens 11 im unteren Totpunkt.

An die untere Begrenzung 11 des Auspuffschlitzes 7 schließt sich die untere Kanalwand 13 an, die vorzugsweise geradlinig verläuft.

Der Kolben 12 bildet gemeinsam mit der oberen Kanalwand 10 und den Seitenwänden des Auspuffkanals 8 in der Nähe der Einmündung 15 in dem Brennraum einen Entspannungsabschnitt, dessen Durchströmquerschnitt hubabhängig vom Kolben verändert wird.

Die Lage der oberen Kanalwand 10 ist so ausgeführt, daß eine an die obere Begrenzung 9 ausgelegte (fiktive) Ebene einen Winkel zur Zylinderlängsachse bildet, der gleich oder kleiner als 30° ist.

Die Kanalachse 14 des Auspuffkanals 8 bildet in unmittelbarer Nähe ihrer Einmündung 15 in den Brennraum einen Winkel zur Zylinderlängsachse, der gleich oder kleiner als 30° ist.

Claims

1. Auspuffkanal für schlitzgesteu.erte Zweitaktmotoren, dessen Öffnung vom Kolben hubabhängig steuerbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß die obere Kanalwand (10) gemeinsam mit den Seitenwänden und dem bekannten Kolben (12) einen Entspannungsabschnitt mit in

- Strömungsrichtung stetig, nicht linear größer werdendem Durchströmquerschnitt bildet und daß die obere Kanalwand (10) im weiteren Verlauf in Strömungsrichtung gekrümmt mit stetig größer werdendem Radius angeordnet ist.

2. Auspuffkanal nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß sich die untere Begrenzung (11) des Auspuffschlitzes (7) unterhalb der oberen Steuerkante des Kolbens (12) im unteren Totpunkt befindet.

3. Auspuffkanal nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Querschnitt des von der oberen Kanalwand (10), den Seitenwänden und dem Kolben (12) gebildeten Entspannungsabschnitt stetig und in kleinerem Maße im Verlaufe der Auspuffschlitzeröffnung zunimmt, als die jeweilige vom Kolben (12) freigegebene Auspuffschlitzquerschnittsfläche zunimmt.