DE1945720A1

DE1945720A1 - Zweitaktbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1945720A1
Application number: DE19691945720
Authority: DE
Inventors: Hermann Papst
Original assignee: Individual
Current assignee: Papst Guenter Helmut Papst Georg Friedrich Jung
Priority date: 1969-09-10
Filing date: 1969-09-10
Publication date: 1971-03-11
Also published as: FR2061267A5; JPS5551084B1; GB1328564A; DE1945720C3; BR7022047D0; SU665820A3; DE1945720B2; US3695239A

Description

DR.-ING. H. H. WILHELM Stuttgart, den 8.9.1969

7000 Shittgart-1 Ro/kn

_N GymiKMiumstr. 311 TeL 0711/291133

Betr.: Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung D 3707

Anm.: Hermann Papst

7742 St.Georgen / Schwarzw.

Zweitaktbrennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmaschine, vorzugsweise mit eingesetzter Zylinderbüchse, bei der der Gaswechsel mit Einlaßschlitzen und Auslaßsohlitzen oder -Ventilen in Verbindung mit einem oder zwei Plachkolben gesteuert wird.

Bei den bekannten Zweitaktbrennkraftmaschinen, bei denen der Gaswechselvorgang mit Hilfe einer Schlitzsteuerung erfolgt, strömt das Frischgas in Form von schmalen Spülstrahlen unter etwa 45° zur Kolbenlängsachse in den Zylinder ein, wenn der Kolben beim Überfahren der Einlaßschlitze den oberen Schiitzquerschnitt freigibt. Diese Strömungsrichtung wird bestimmt durch die den Öffnungsquerschnitt bildenden Kanten und Begrenzungsflächen, nämlich der Kolbenmantelfläche und der oberen Schlitzabschlußfläche, die in einer radialen Ebene verläuft. Die Spülstrahlen schneiden infolge dieser Ausbildung bei öffnungöbeginn der Einlaßschlitze

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aus dem im Zylinder befindlichen AltgasvoTumen einen kegelförmigen Kern über dem Kolbenboden heraus, der für die Ausspülung des Zylinders sehr nachteilig ist. Bei der weiteren, den Einlaßschiita öffnenden Bewegung des Kolbens wird der sich über dem Kolbenboden bildende Frischgaskegel allmählich abgebaut, wobei die im Öffnungsvorgang durch die Einlaßschlitze eintretenden Frischgasstrahlen sich mit dem über dem Kolben verbliebenen Altgaskegel verrni- W sehen» Die neue Zylinderladung enthält daher bei den bisherigen Anordnungen immer einen relativ großen Anteil an Altgas. Der beste Spülwirkungsgrad betrug infolgedessen bei Doppelkolbenmotoren mit gegenläufigen Flachkolben, die nach dem Zweitaktverfahren arbeiten, trotz einer Gleichstromspülung mit großem Luftüberschuß nur etwa 86 fo.

Auch bei den einfachen Zweitaktmotoren, beispielsweise mit Umkehrspülung, ergibt sich eine schlechte Spülwirkung und der Verlust an Frischgas ist außerdem beträchtlich. Ferner können Teile des Frischgases nach der Verdichtung durch Verwirbelungen oder Abtrennung von der durch die Kerze gek zündeten Ladung nutzlos entweichen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Spülverfahren bei Zweitaktmotoren ist dadurch gegeben, daß das hinter den Stegen zwischen den Einlaßschlitzen liegende Altgas nicht vom eintretenden Frischgasstrom erfaßt wird.-Es kommt daher erst im späteren Verlauf des Ladungswechsels zur Verwirbelung dieser Schattenzonen des Altgases mit dem eintretenden Frischgas. Man kann annehmen, daß diese Teile des Altgases ebenfalls in der Frischladung verbleiben. Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Anordnungen und Ausbildungen der Einlaßschlitze, insbesondere mit abgerundetem und rundem Umriß, ergibt sich dadurch, daß zu Beginn der Sehlitzöffnung nicht die optimale Schiitsbreite zur

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Verfügung steht. Der eintretende Prischgasstrahl, wird anfänglich stark gedrosselt. Erst nach einigen Millimetern Kolbenweg werden die Schlitze in der ganzen Breite wirksam. Durch diese Umstände ergeben Zweitaktmotoren bis jetzt eine weit kleinere als die theoretisch erreichbare doppelte Leistung gegenüber Viertaktmotoren gleicher Größe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Zweitaktbrennkraftmaschine zu beheben und den ladungswechsel bei Zweitaktmotoren von dessen Anfang bis zum Ende zu verbessern; sie bezweckt insbesondere, den bei den bisherigen Spülanordnungen nicht erfaßten Altgasrest über dem Kolbenboden durch eine günstigere Strahlanordnung vom Beginn des Einströmens an durch eine Frischgasschicht abzuheben und den Spülwirkungsgrad hierdurch entscheidend zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einlaßschlitze durch die Ausbildung des an die obere Schlitzkante anschließenden Plankenteils zusammen mit der Bodenfläche des Plachkolbens oder einem ringförmigen Einsatzteil bei Öffnungsbeginn eine Düse bilden, welche die eintretenden Prischgasstrahlen von Anfang an an den Kolbenboden lenkt. Die Mittelfläche (Symmetrische, Winkelhalbierende) zwischen den den Einlaßkanal bildenden Plankenteilen verläuft dann beim Öffnen der Einlaßschlitze parallel oder unter einem kleinen spitzen Winkel zur Kolbenoberfläche .

Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann mindestens der an die öffnende obere Steuerkante der Einlaßschlitze anschließende Plankenteil mit der angrenzenden Zylinderlauffläche einen spitzen Winkel einschließen und

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die Einlaßschlitze und vorzugsweise auch die Auslaßöffnungen können eine solche Form aufweisen, daß zu Beginn des Ladungswechsels beim Einlaß bzw. Auslaß die größte Breite des öffnungsquerschnittes wirksam wird. Dabei ist es vorteilhaft,wenn die Kolbenmantelfläche mit den Flankenteilen der Zylinderschlitze einen stumpfen Winkel bilden, so daß der eintretende Frischgasstrahl flach über den Kolbenboden gelenkt wird. Vorzugsweise wird der erwähnte Flankenteil der Einlaßschlitze als Hohlkehle ausgebildet.

Die bei dieser Ausgestaltung von der im Schlitz freigelegten Kolbenaußenfläche und der oberen Schlitzflanke gebildete Düse gibt dem eintretenden Strahl eine nur noch geringe unschädliche Neigung gegenüber dem Kolbenboden, und der Altgaskegel ist dadurch von Anfang an nur sehr klein oder tritt infolge des Coanda- oder Eotta-Effekts gar nicht mehr auf. Der eintretende Strahl wird durch die Anlage am Kolbenboden gleichzeitig vor Verwirbelung mit Altgas weitgehend geschützt.

Die Einlaßschlitze bzw. Auslaßschlitze können vorteilhaft mit einem scheibenförmigen Werkzeug, z.B. mittels eines Scheibenfräsers hergestellt sein. Durch ein entsprechendes Hohlprofil des bekanntlich sehr schnell arbeitenden Scheibenfräsers und dessen gleichmäßigen Schnitt durch die Zylinderinnenfläche wird eine gerade Kante und ein überall gleichmäßiger Einsatz der Spülstrahlen erzielt.

Es ist vorteilhaft, wenn der Arbeitszylinder an den Stirnflächen für den Einlaß und für den Auslaß eine spitzwinklige Kante aufweist, die in eine Hohlfläche übergehen kann. Die Einlaßschiitze können vorteilhaft rings um die Zylinderbüchse angeordnet sein und ein eckiges, nicht ausgerundetes Profil aufweisen. Durch die Anwendung einer größeren

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Zahl von Schlitzen mit rechteckigem, nicht ausgerundetem Profil wird der Strahl von vornherein so breit gehalten, wie es irgend zulässig ist. Es können aber auch mehr Schlitze mit geringerer Breite der Stege vorgesehen werden. Bei dieser Ausbildung der Stege als schmale Profile oder Leitschaufeln zwischen den Schlitzen wird die Schattenbildung durch Altgas zwischen den Schlitzen weitgehend vermindert.

Um die Wirkung des Anlegens der in das Innere des Zylinders eintretenden luft- oder Gemischstrahlen an die Kolbenoberfläche zu verstärken, ist es günstig, wenn der Kolbenboden zur Anlage des Einlaßdüsenstrahls am Hand etwas angeschrägt oder nach außen gewölbt ist.

Das Frischgas bildet über dem Kolbenboden, z.B. bei Doppelkolbenmotoren mit Gleichstromspülung, eine sich in der Mitte verdickende Scheibe und verdrängt das Altgas nach oben. Außerdem entstehen durch die schmalen Stege oder Profile und die breiter werdenden Strahlen des Frischgases nur sehr schmale und kurze Altgasschatten, so daß der Spüleffekt beträchtlich verbessert ist. Bei einer leicht schräg zur Zylinderwand verlaufenden Anordnung der Schlitze läßt sich auch eine Drallwirkung erzielen, die für die Ausspülung des Zylinders von Vorteil ist.

!fach einem weiteren, sehr vorteilhaften Merkmal der Erfindung kann um den Zylinder im oberen, zuerst öffnenden Bereich der Einlaßschlitze ein dünner Ring gelegt sein, der etwa senkrecht in die Einlaßschlitze abgebogene Zungen aufweist, die mit der inneren, oberen Kantenflanke der Einlaßsohlitze schmale Spaltdüsen bilden.

Eine noch weitgehendere Verbesserung der Spülung kann er-

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findungsgemäß dadurch erreicht werden, daß der Zylinder in Höh'e der inneren, oberen Kante der Einlaßschlitze eine innere Ringnut oder einen Einstich aufweist, "bzw. durch einen Ringspalt geteilt ist, der in Achsrichtung des Zylinders kleiner ist als die Höhe eines Kolbenringes des im Zylinder laufenden Kolbens. Der mit den Schlitzen versehene Zylinderteil erhält auf diese Weise einen kleinen Abstand, der einen schmalen Rundschlitz in der Zylinderfläche bildet, von dem eigentlichen Arbeitszylinderteil, damit das Frischgas über dem Kolbenrand sofort in der größtmöglichen Breite rundherum in den Zylinder eintreten kann. Es ist hierbei erforderlich, daß der Abstand zwischen den Zylinderwänden kleiner ist als die Breite der Kolbenringe. Dabei ist es sehr zweckmäßig, wenn der Ringspalt auf dem unteren Zylinderteil von einem Ring begrenzt wird, welcher auf den Stegen zwischen den Einlaßschlitzen aufliegt, oder in die Sinstihnut eingesetzt ist. Dieser beispielsweise Blechring bildet zusammen mit der plan oder gekrümmt ausgeführten Stirnfläche des Arbeitszylinderteiles, in dem die Kompression und die Verbrennung stattfinden, ein sehr günstiges Düsenprofil für die eintretenden Frischgasstrahlen. Der dünne Ring kann beispielsweise durch Ankleben oder Punktschweissen an den Schlitzstegen befestigt sein oder in die Nut federartig einspringen. Die so gebildete Ringspaltdüse führt das Frischgas von Anfang an zwischen dem Kolbenboden und dem Altgas ein und hebt somit das Altgas unter Vermeidung von Wirbelerscheinungen vom Kolben ab. Nach dem Einlauf der Trennschicht werden beim weiteren Rückgang des Kolbens die hohen, rundum verteilten, vorzugsweise schrägen Schlitze geöffnet. Dadurch wird ein starker Drall im$rischgas erzeugt. Beim Rückgang des Kolbens nach dem ladungswechssl bleibt der schmale Ringschlitz bis zuletzt im ganzen Umfang geöffnet. Durch die schmalen Ringschlitze strömt dann das Spülgas langsamer ein und legt sich an die Zylinderwand etwa

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laminar an. Es wird somit durch die Ringspaltdüse der größtmögliche Zeitquerschnitt für den Frischgaseintritt erzielt. Dies ist für eine bessere Leistung des Zweitaktmotors dienlich, weil die relative Schlitzhöhe kleiner und die Expansion verlängert werden können.

Es kann auch zweckmäßig sein, den Ring mit Leit- und Abstandsrippen zu versehen. Diese schmalen Dralleitrinnen oder Leitstege im Düsenquerschnitt können "beispielsweise aus dem Ringwerkstoff herausgepreßt sein. Um eine noch bessere Spülung zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn mehrere Ringe mit Leitrippen übereinander zwischen den Zylinderteilen angeordnet sind. Es ist dabei vorausgesetzt, daß die Zylinderteile durch die äußere Zentrierung im umgebenden Zylinderblock in genauer Flucht zueinander gehalten werden.

Gemäß einer weiteren, sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Auslaßschlitze zum schnelleren Gaswechsel eine dreieckige oder trapezförmige Querschnittsform haben, die an der größten Breite vom Kolben zuerst geöffnet wird. Dabei ist es sehr zweckmäßig, vena die zuerst öffnenden Schlitzflanken der Auslaßschlitze einen spitzen Winkel mit der Lauffläche des Zylinders einschließen. Die Stege, die als dreieckige oder trapezförmige Führungszacken im Zylinder stehenbleiben, ermöglichen in ihrem zunehmenden Querschnitt eine sehr gute Wärmeableitung in die anschließende Zylinderwand.

Es ist auch sehr vorteilhaft, wenn der Zylinder in Höhe der steuernden Oberkante der Ausiaßschlitze durch Spalte geteilt ist, die in Achsrichtung kleiner sind als die Höhe eines Kolbenringes. Die Trennung der Zylinderteile verhütet dabei, daß Wärmedehnungen die Zylinderwand verspannen. Die Ausdehnung der Stege durch die Erwärmung ist ohne Querspannung

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möglich. Die Kolbenringe können die Spalte an deren Spitze ohne weiteres überfahren,-da die Zylinderteile im Zylinderblock gegeneinander ..zentriert sind. Zweckmäßig ist es, wenn von den mit profilierten Bin- bzw. Auslaßschlitzen versehenen Zylinderteilen eines unterteilten Zylinders der letztere aus leichterem und/oder die Y/ärine besser ableitendem Metall besteht als der Expansionsteil des Zylinders. Die Grleitflachen bleiben dadurch mit Öl benetzt.

Sehr zweckmäßig ist es, wenn die die Ein- bzw. Auslaßschlitze begrenzenden, der Strömung entgegengerichteten Kanten zur Erhöhung der Durchflußzahl abgerundet sind. Es kann, insbesondere bei axial geteiltem Zylinder, der die Ein- und/oder Auslaßschlitze aufweisende, stirnseitig entsprechend profilierte, zylindrische Teil mittels Pormmaskenguß hergestellt sein.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung hervor.

) , Es zeigen:

Pig. 1 einen bekannten Zylinder in Längsschnitt mit bisher üblichen Einlaßschlitzen,

Pig. 2 den bekannten Zylinder nach Fig. 1 im Querschnitt mit Einlaßschlitzen,

Pig. 3 einen Zylinder im Längsschnitt nach der Erfindung,

Pig. 4 einen Zylinder im Längsschnitt mit einem den Zylinder umgebenden Ring,

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?ig. 5 den Zylinder nach Pig*4 im Querschnitt,

?ig. 6 den Ausschnitt aus einem geteilten Zylinder mit einem angesetzten flachen Ring,

Pig. 7 den Ausschnitt aus einem geteilten Zylinder mit einem Ring mit Leitrippen,

Pig. 8 den Ausschnitt aus einem geteilten Zylinder mit zwei eingesetzten Ringen,

Pig· 9 den Längsschnitt durch getrennte Zylinderteile im Bereich der Auslaßschlitze.

In Pig. 1 ist ein Zylinder 1 der bekannten Bauart mit Gleichstromspülung dargestellt. Die nebeneinander auf dem Umfang angeordneten Schlitze 2 sind an ihrem oberen Ende 3 gerundet. Der sich in Pfeilrichtung bewegende Kolben 4 gibt mit seiner Oberkante 5 die Schlitze 2 an ihrem gerundeten Ende.3 frei, und das Prischgas 6 strömt unter Druck schräg in den Zylinder 1 ein. Die Strömung des Prisehgases 6 in dem Zylinder 1 ist durch Striche gekennzeichnet, und sie wird vorwiegend durch die in der Breite eine Düse bildenden Begrenzungswände, nämlich die freien Teile der Kolbenwand 7 und der oberen Schlitzflanke 3 der Schlitz 2, bestimmt. Die Strömungsrichtung des Prischgases 6 beträgt daher etwa 45° zur Kolbenbodenfläche 5.

Der sich über dem Kolbenboden bildende Abgaskegel 8 wird von dem Prischgas 6 zunächst nicht erfaßt. Deshalb ist in dem neu mit Prischgas gefüllten Zylinder 1 ein großer Abgasbestandteil enthalten, der - wie oben bereite dargelegt - den Spülwirkungsgrad stark herabsetzt. Bei weiterem Abwärtsgehen des Kolbens 4 und damit weiterer Preigabe der Schlitze 2

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durch die Kolbenkante 5 strömt das Frischgas in zunehmend flacherem Y/inkel zum Kolbenboden in den Zylinder 1 ein, wodurch zwar das dort befindliche Altgas auch erfaßt₉ aber doch nicht mehr aus dem Zylinder entfernt wird.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Zweitaktspülung ist aus der Pig. 2 zu entnehmen. Diese Figur zeigt einen Querschnitt durch den Zylinder 1 der Fig. 1. Das durch die Schlitze 2 in ψ den Zylinder 1 eintretende Frischgas 6 kann das sich hinter • den Stegen 9 zwischen den Schlitzen 2 befindliche Altgas 10 nicht sofort erfassen. Erst im späteren Yerlauf des iadungswechsela kommt es zur Verwirbelung dieser Schattensonen des Altgases mit der Frischladung, Teile dieses Altgases verbleiben ebenfalls in.der Frischladung_? so daß· der Spülwirkungsgrad auch hierdurch herabgesetzt wird.

In Fig. 1 ist noch zu erkennen, wie die obere Kolbenkante 5 die gerundeten Enden 3 der Schlitze 2 freigibt, so daß beim Beginn der Öffnung die Schlitzbreite kleiner ist als zu einem späteren Zeitpunkte Der Einlaßstrahl des ^riscxigases 6 k tritt daher anfänglich wesentlich gedrosselt ein. Erst nach einem gewissen Kolbenweg werden die Schlitze in der ganzen Breite wirksame

Die Fig, 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Zylinder 11„ Wie aus der Fig. 3 zu erkennen ist, öffnen sich die Einlaßschlitze 12 sofort in \^foller Breite« Dadurch wird das Produkt aus Querschnitt und Öffnungszeit wesentlich günstiger. Dieses gilt sowohl für den Anfang als auch für das Ende des Gaswechsels, und es-sind gerade die oberen, breiteren Teile der Schiitzquersohnitta am längsten geöffnet» Die Einlaßschlitze 12 sind etwa parallel zur Zylinderachse in der Zylinderwand des Zylinders 11 angeordnet und bilden durch die Herstellung mittels eines etwas hohl

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profilierten Scheibenfräsers in der oberen Schlitzflanke 13 einen sehr spitzen Winkel mit der inneren Zylinderlauffläche 14. Die von der im Schlitz freigelegten Kolbenaussenfläche 15 und der oberen Schlitzflanke 13 gebildete Düse gibt daher dem eintretenden Strahl 16 nur noch eine geringe unschädliche Neigung gegenüber dem Kolbenboden 17· Der Altgaskegel ist dadurch von Anfang an sehr klein oder tritt gar nicht mehr auf. Der eintretende Strahl 16 wird durch die Anlage am Kolbenboden gut gehalten und vor Verwirbelung mit Altgas weitgehend geschützt.

Aus der Pig. 3 ist zu ersehen, daß der von der Schlitzflanke 13 und der Zylinderwand 14 eingeschlossene Winkel sehr spitz ist, wobei die Planke vorzugsweise als hohle Mulde ausgebildet ist. Die beim Überlaufen der oberen Schlitzkante vom Kolben geöffnete Düse hat daher eine Strahlrichtung, die sehr nahe dem Kolbenboden 17 verläuft. Nach bekannten Strömungserscheinungen werden sich die radial nach innen ausbreitenden luft- oder Gasgemischstrahlen 16 an die Kolbenbodenfläche anlegen. Dies kann begünstigt werden, wenn der Kolbenboden am Rande flach angeschrägt oder etwas nach außen gewölbt ist. Das Frischgas bildet über dem Kolbenboden 17 eine sich in der Mitte verdickende Scheibe und verdrängt das Altgas nach oben.

Pig. 4 und 5 zeigen einen Zweitaktmotorzylinder mit Umkehrspülung mit in Längsrichtung etwa bogenförmigen Einlaßschlitzen als Ausführungsbeispiel. Diese Schlitzmulden können beispielsweise durch schmale Scheibenfräser oder durch Erodieren erzeugt werden. In der Pig* 4 ist auch zu erkennen, daß der Zylinder mit einem Ring 18 oder einem Blechstreifen mit seitlichen Zungen 19 versehen ist, wobei die Zungen 19 in die einzelnen Schlitze 20 hineingebogen sind. Dadurch werden die ersten eintretenden Spülstrahlen 21 noch

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zusätzlich zioiii Kolbenboden gelenkt, und durch die Wirkung der von der Schlitzflanke 22 und dem Ring 18 gebildeten Düsen 23 strömen die eintretenden Frischgasstrahleη 21 so flach über den Kolbenboden 24 des Kolbens 25, daß sich kein Altgaskegel mehr bilden kann.

Eine weitere Verbesserung bei Zweitaktmotoren kann erfindungsgemäß dadurch erzielt werden, daß der Zylinder in der Längsrichtung unterteilt ist. Ein in der Längsrichtung unterteuter Zylinder ist in der Jig. 6 dargestellt. Der mit den außen hohlkehlig gestalteten Einlaßschlitzen 26 versehene Teil 27 erhält dabei einen, kleinen Abstand von dem eigentlichen Arbeitszylinderteil 28, damit das Frischgas über dem Kolbenrand, der in der Fig. 6 nicht dargestellt ist, sofort in der größtmöglichsten Breite rundherum in den Zylinder eintreten kann. Es ist hierbei erforderlich, daß der Abstand 29 zwischen den beiden Zylinderteilen 27, 28 kleiner ist als die Breite der Kolbenringe. Die Stirnfläche des Arbeitszylinders 28, in dem die Kompression und die Verbrennung stattfinden, ist plan oder so angeschrägt, daß ein günstiges Düsenprofil zusammen mit dem auf dem unteren Zylinderteil 27 angeordneten ringartigen flachen Teil 30 gebildet wird. Der dünne Ring 30 liegt auf den Schlitzstegen 31 auf und ist beispielsweise durch Ankleben oder Punktschweißen befestigt. Die so gebildete Ringspaltdüse 32 führt das Frischgas von Anfang an zwischen dem Kolbenboden und dem Altgas ein und hebt somit das Altgas unter Vermeidung der Wirbelerscheinungen vom Kolben ab. Beim weiteren Rückgang des Kolbens werden die rundherum verteilten schrägen Schlitze 26 geöffnet. Dadurch wird ein starker Drall im Frischgas erzeugt. Beim Rückgang des Kolbens nach dem Ladungswechsel bleibt der schmale Ringschlitz 32 bis zuletzt am ganzen Umfang des Zylinders geöffnet. Es wird somit durch die Ringspaltdüse 32 der größtmöglichste Zeitquerschnitt für

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den Frisohgaseintritt erzielt.

Falls es erforderlich ist, kann der Hing 30 noch mit zusätzlichen, die Abstandsweite der Düse festlegenden schmalen Dralleitstegen 33 im Düsenquerschnitt 32 versehen werden, die beispielsweise aus dem Eingwerkstoff herausgepreßt sind. Dies ist in Fig. 7 dargestellt.

Die Pig. 8 zeigt die Anordnung zweier Einge 30 übereinander. Der Düsenquerschnitt 32 wird durch die Leitstege 33 axial unterteilt, die zugleich zur Schweißverbindung mit den Schlitzstegen 31 dienen.

Die Zylinderteile 27 und 28 werden d-urch eine äußere Zentrierung 34 im umgebenden Zylinderblock in genauer Flucht zueinander gehalten (Fig. 6). Im allgemeinen soll die rundherum eintretende Frischluft bzw. das Frischgas zunächst nur eine Trennluftscheibe ohne Drehung zwischen dem Kolbenboden und dem Abgas bilden. Die Verwirbelung zwischen Frischgas und Altgas wird dadurch geringer. Beim weiteren Heruntergehen des Kolbens vergrößern die Schlitzkanäle 26 im unteren Zylinderteil 27 den Eintrittsquerschnitt. Durch die Hingspaltdüse 32 strömt jedoch weiterhin das Frischgas bis zum Wiederschließen der Eintrittsöffnung verlangsamt ein. Die Schlitze im unteren Zylinderteil 27 sind nach Bedarf schräg zur Zylinderachse gerichtet, damit ein Drall im Frischgas erzeugt wird. Die einzelnen Strahlrichtungen können dabei unterschiedlich sein. Es kann dadurch mit noch größerer Sicherheit erreicht werden, daß der gesamte Querschnitt des Zylinders mit Frischgas gleichmäßig gefüllt wird. Dieses Frischgas dreht sich dann als Wirbelring vor den Einspritzdüsen, wodurch die Gemischbildung und die Verbrennung in bekannter Weise verbessert werden.

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Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch einen Zylinder 28 und den darunter befindlichen Zylinder 35 mit trapezförmigen Auslaßschlitzen 36 zum Austritt für das Altgas. Der q.uergeteilte Zylinder und die Gestaltung der Schlitze 36 geben wiederum sofort beim Öffnen den Schlitzen die größtmöglichste Breite. Die sich im Zylinderteil 35 befindlichen Stege 37 können dreieck- oder trapezförmig ausgebildet sein, damit sie die Wärme im zunehmenden Querschnitt mit geringem Gefäl-Ie in die anschließende Zylinderwand leiten. Die Trennung der Zylinderteile 28, 35» die einen Spalt zwischen sich aufweisen, verhütet dabei, daß die Y/ärmedehnungen die Zylinderwand verspannen. Eine Dehnung der Stege 37 durch die Erwärmung ist ohne Querspannung möglich. Die Zylinderteile 28, 35 sind in einem Zylinderblock gegeneinander zentriert gehalten.

Die trapezförmigen Öffnungen 36 in. der Zylinderwand des Zylinderteiles 35 können gegen den Gasstrom anfänglich zurückweichende Flanken erhalten, damit der Abgasstrom den Zylinder außen möglichst wenig heizt, solange er mit hoher Geschwindigkeit bis zu der des Sehalles aus dem Düsenspalt herausschießt ο

Bei einem unterteilten Motorzylinder besteht der Auslaßteil 35 zweckmäßig aus einem besser wärmeleitenden Stoff als G-ußeisen, damit eine zu hohe Erhitzung der die Kolbenringe und den Kolben führenden dreieck- und trapezförmigen Stege 37 vermieden wird« Es kann auf diese Weise noch eine bessere Wärmeabfuhr über die durch die im Grund verbreiterte Form der Stege hinaus erzielbare erreicht werden. Vorteilhaft ist es, wenn dem mit den Schlitzen für den ladungswechsel versehenen Zylinderteil noch ein vergrößertes Spiel gegenüber dem Kolbenmantel gegeben wird. Dies ist ohne weiteres möglich, weil die Kolben beim ladungsweehsel keine besondere Abdichtung nötig haben. Der untere Zylinderteil 35 kann z.B. aus

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Leichtmetall oder einer Kupferlegierung hergestellt werden. Die Y/ärme fließt dann von den aus diesem Y/erkstoff bestehenden Stegen 37 mehrfach besser ab, als z.B. bei Stegen aus Gußeisen. Die Temperatur der zur Führung der Kolbenringe erforderlichen Stege 37 wird daher wesentlich abgesenkt, so daß sie mit Schmiermittel bedeckt bleiben und die Grenzleistung des Motors erhöht wird«

Durch den erfindungsgemäß verbesserten Gaswechsel und eine vergrößerte Zylinderfüllung sind daher größere Drehzahlen erreichbar, weil die Öffnungszeit-Querschnitte für den Ladungswechsel besonders zu Beginn und zum Schluß bei den Einlaß- und den Auslaßschlitzen optimal vergrößert sind. Die Leistung eines Zweitaktmotors nach der Erfindung kann insbesondere bei Luftspülung gegenüber einem Viertaktmotor für gegebene Drehzahlen auf einfache Weise dem doppelten Wert nahegebracht werden.

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Claims

Patent- und Schutzansprüche

1. Zweitaktbrennkraftmaschine, vorzugsweise mit eingesetzter _y Zylind erbachse, bei der der Gaswechsel mittels Einlaßschlitzen und Auslaßschlitzen oder -Ventilen in Verbindung mit einem oder zwei 3?lachkolben gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinlaßschlitze (12, 20) durch die Ausbildung des an die obere Sehlitzkante anschließenden Flankenteils (13, 22) zusammen mit der Bodenfläche des Plachkolbens (4, 25) oder einem ringförmigen Einsatzteil (18, 30) bei Öffnungsbeginn eine Düse bilden, welche die eintretenden Frischgasstrahlen von Anfang an an den Kolbenboden (17, 24) lenkt.

2. Zweitaktbrennkraftmaschine/nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der an die öffnende obere Steuerkante der Einlaßschlitze (12, 20) anschließende Flankenteil (13, 22) mit der angrenzenden Zylinderlauffläche (14) einen spitzen Winkel einschließt und vorzugsweise als hohle Mulde ausgebildet ist.

3. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßschlitze (12, 20) und vorzugsweise auch die Auslaßschlitze (36) eine solche Form haben, daß sie mit ihrer in Umfausrichtung größten Breite öffnen und schließen.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßschlitze (2, 20, 26) mit einem scheibenförmigen, etwas hohl profilierten Werkzeug erzeugt sind.

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5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßschlitze (2, 20, 26) rings um die Zylinderbuchse so angeordnet sind, daß die Gesamtbreite ihrer·Zwischenstege im Anfang der Öffnung nur einen kleinen Bruchteil des Umfangs des Zylinders beträgt.

6. Brennkraftmaschinen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden (17, 24) zur besseren Anlage des Einlaßdüsenstrahls (16, 21) am Rand angeschrägt oder leicht nach außen gewölbt ist.

7. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß um den Zylinder im oberen, zuerst öffnenden Bereich der Einlaßschlitze (20) ein Ring (18) gelegt ist, der etwa senkrecht zur Zylinderachse in die Einlaßschlitze ragende Zungen (19) aufweist, die mit der oberen Schlitzflanke (22) der Einlaßschlitze schmale Spaltdüsen (23) bilden.

Q* Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7> insbesondere nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder in Höhe der inneren oberen Kante der Einlaßschlitze (26) durch einen Ringspalt (32) geteilt ist, der in Achsrichtung des Zylinders kleiner ist als die Höhe eines Kolbenringes des im Zylinder laufenden Kolbens.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (32) auf dem unteren Zylinderteil (27) von einem ringartigen, flachen Teil (30) begrenzt ist, weloher auf den Stegen (31) zwischen den Einlaßschlitzen aufliegt.

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-ίδBrennkraftmas chine nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ringteil (30) leit- und Abstandsrippen (33) oder dergleichen angeordnet sind.

11. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere solcher Ringteile (30) mit Leitrippen (33) übereinander zwischen den Zylinderteilen (27, 28) angeordnet sind.

•12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinderteil (28) an den Stirnflächen für den Einlaß bzw. für den Auslaß ein spitzwinklig auslaufendes Drehprofil (28¹) aufweist.

13. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, ^aäusek insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßschlitze (36) eine wenigstens angenähert dreieckige oder trapezförmige Querschnittsform haben, die an der größeren Breite vom Kolben zuerst geöffnet wird.

14· Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder in Höhe der steuernden Oberkante der Auslaßschlitze (36) durch Spalte axial geteilt ist, wobei die Spalte in axialer Richtung kleiner sind als die Höhe eines Kolbenringes.

15· Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß von den mit profilierten Einlaßschlitzen bzw. Auslaßschlitzen versehenen Zylinderteilen (28, 35) eines unterteilten Zylinders der letztere aus leichterem und/oder die Wärme besser ableitendem Metall besteht als der Expansionsteil des Zylinders.

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16. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 Ms 15» dadurch gekennzeichnet, daß die die Ein- bzw. die Auslaßschlitze begrenzenden Kanten zur Erhöhung der Ausfluß- oder DurchflufBzahlen abgerundet sind.

17. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei axial geteiltem Zylinder der die Ein- und/oder Auslaßschlitze aufweisende, stirnseitig entsprechend profilierte, zylindrische Teil mittels Formmaskenguß hergestellt ist.

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