DE1945720C3 - Brennkraftmaschine mit Gleichstromspülung und Gegenkolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Gleichstromspülung, die wenigstens einen den Kompressions- und Verbrennungsraum enthaltenden Zylinder aufweist, in dem zwei Gegenkolben laufen, von denen einer mit seiner Stirnseite das öffnen und Schließen von in dem Zylinder angebrachten Lufteinlaßschlitzen steuert.

Bei einer bekannten Bauart eines sogenannten Gp.genkolbenmotors (»MTZ«. 1953, S. 183) sind die Lufleinlaßschlitze als Aussparungen in der Zylinderwand angebracht. Zwischen den l.ufteinlaßschlitzen sind relativ große Stege belassen, die schon aus Festigkeitsgründen wenigstens teilweise notwendig sind, Bei dieser Bauart betrug bei einer Leistung von f.ÖOÖ PS der Luftdurchsatz 6660 kg/h mit einem zügehörigen Kraftstoffverbrauch von 155 kg/h. Da zur »töchiorrielrischen Verbrennung Von 1 kg Dieselöl 14,5 kg Luft notwendig sind, ist festzustellen, daß der bekannte Gegenkölbeftmölöf etwa mit der dreifachen Lufttrienge arbeitete, als sie für die slöchiomdtrische Verbrennung; notwendig gewesen wäre. Daraus ist zu erkennen, daß der öäswechsel nicht allzu günstig war.

Durch die vorhandenen Stege zwischen den Einlaßschlitzen erfolgt bei dem von dem Kolben bewirkten öffnen der Einlaßschlitze eine starke Verwirbelung der einströmenden Frischluft mit dem Altgas, so daß keine saubere Trennung erhalten wird. Zwangsläufig mußte deshalb eine derart große Menge Luft durch den Motor geführt werden.

Andererseits ist es bekannt und in der Praxis auch vorteilhaft (DE-PS 7 41 024), wenn die Verwirbelung des einströmenden Frischgases bewußt angestrebt wird, da durch die Drehwirbel eine schnellere Vermischung des einströmender! Frischgases mit dem eingespritzten Kraftstoff möglich ist, so daß eine schnellere Verbrennung erzielt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gaswechsel bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu verbessern und den Spülwirkungsgrad zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Zylinder im Bereich der Lufteinlaßschlitze aus zwei axial im Abstand voneinander angeordneten Teilen besteht, zwischen denen ein in einer Radialebene verlaufender, im wesentlichen scheibenförmiger Ring angeordnet ist, der mit der im wesentlichen in einer Radialebene verlaufenden Stirnfläche des den Kompressions- und Verbrennungsraum enthaltenden Teils eine Ringspaltdüse bildet, wobei der dieser Stirnfläche zugewandte Stirnbereich des anderen Teils mit luftdrallerzeugenden Einschnitten versehen ist, die zusammen mit dem Ring die Lufteinlaßschlitze bilden.

Durch diese Ausbildung wird vor allen Dingen die Anfangsphase des Einströmens von Frischluft in den Zylinder beeinflußt und verbessert, da dann, wenn der Kolbenboden die Steuerkanten der Einlaßschlitze freigibt, eine Ringspaltdüse /ur Wirkung kommt, die sich über den gesamten Umfang erstreckt und die Frischluft bei Beginn des Gaswechsels praktisch verwirbelungsfrei einströmen läßt. Die durch diese Maßnahmen etwa scheibenförmig in den Zylinder einströmende Frischluft führt dazu, daß das Altgas messerartig von dem Kolbenboden abgetrennt wird, so daß eine Trennung zwischen Altgas und Frischluft erhalten wird. Erst bei dem weiteren Öffnen der Einlaßschlii/e tritt die für eine schnellere Verbrennung gewünschte Verwirbelung auf. die jedoch nicht mehr zu einer nennenswerten Vermischung zwischen Frischluft und Altgas führen kann.

Um eine verbesserte Anlage der nach Freigabe der Einlaßschlit/c einströmenden Luftstrahlen an den Kolbenboden zu ermöglichen, wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Kolbenboden nach außen gewölbt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt

F ι g I zeigt einen Ausschnitt eines axialen Schnittes durch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einem im Bereich der Finlaßschlit/e geteilten und eine Ringspaltdüse aufweisenden Zylinder,

Fig.2einenTeilschniiiähnlieh Fig, I und
Ftg.3 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 1 mit einer mittels zweier in axialem Abstand angeordneter scheibenförmiger Ringe gebildeten RingspaltdUsc im Bereich der Einlaßschlitze,

Ein in def Längsrichtung llnlefteiltef Zylinder ist in der Fig. 1 dargestellt. Der mit den außen hohlkehlig gestalteten Einschnitten 26 versehene Zylinderteil 27

erhält dabei einen kleinen Abstand von dem eigentlichen Arbeitszylinderteil 28, damit das Frischgas über dem Kolbenrand, der in der F i g. 1 nicht dargestellt ist, sofort in der größtmöglichsten Breite ringsum 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 Arbeitszylinderteils 28, in dem die Kompression und die Verbrennung stattfinden, ist plan oder so angeschrägt, daß ein günstiges Düsenprofil zusammen mit dem auf dem unleren Zylinderteil 27 angeordneten flachen Ring 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 dim Altgas ein und hebt somit das Altgas unter Vermeidung der Wirbelerscheinungen vom Kolbenboden ab. Beim weiteren Rückgang des Kolbens werden die auf dem Umfang verteilten schrägen Einschnitte 26 geöffnet. Dadurch wird ein starker Drall in Frischgas erzeugt. Beim Rückgang des Kolbens nach dem Ladungswechsel bleibt die Ringspaltdüse 32 bis zuletzt am ganzen Umfang des Zylinders geöffnet. Es wird somit durch die Ringspaltdüse 32 der größtmöglichste Querschnitt für den Frischgaseintritt erzielt.

Falls es erforderlich ist, kann der Ring 30 noch mit zusätzlichen, die Abstandsweite der Düse festlegenden schmalen Dralleitstegen 33 im Querschnitt der Ringspaltdüse 32 versehen werden, die beispielsweise aus dem Ringwerkstoff herausgepreßt sind. Dies ist π F i g. 2 dargestellt.

Fig.3 zeigt die Anordnung zweier Ringe 30 übereinander. Der Querschnitt der Ringspaltdüse 32 wird durch die Leitstege 33 axial unterteilt, die zugleich J5 zur Schweißverbindung mit den Schlitzstegen 31 dienen.

Die Zylinderteile 27 und 28 werden durch eine äußere Zentrierung 34 im umgebenden Zylinderblock in genauer Flucht zueinander gehalten (Fig. 1). Im allgemeinen soll die über den ganzen Umfang 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 vergrößert sich im unteren Zylinderteil 27 der Eintrittsquerschnitt. Durch die Ringspaltdüse 32 strömt Frischgas bis zum Wiederschließen der Eintrittsöffnung verlangsamt ein. Die Einschnitte 26 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 wir&. Dieses Frischgas dreht sich dann als Wirbelring vor der* Einspritzdüsen, wodurch die Gemischbildung und die Verbrennung in bekannter Weise verbessert werden.

Um die Wirkung des Anlegens der in das Innere des ZylinCLTS eintretenden Luftstrahlen an die Kolbenoberfläche zu verstärken, ist es günstig, wenn der Kolbenboden am Rand etwas angeschrägt oder nach außen gewölbt ist

Durch den verbesserten Gaswechsel und eine vergrößerte Zylinderfüllung sind höhere Drehzahlen erreichbar, weil das Verhältnis von Öffnungszeit zu Querschnitt für den Ladungswechsel besonders zu Beginn und zum Schluß des Vorgangs bei den Einlaßschlitzen optimal vergrößert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit Gleichstromspülung, die wenigstens einen den Kompressions- und Verbrennungsraum enthaltenden Zylinder aufweist, in dem zwei Gegenkolben laufen, von denen einer mi t seiner Stirnseite das öffnen und Schließen von in dem Zylinder angebrachten Lufteinlaßschlitzen steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder im Bereich der Lufteinlaßschlitze aus zwei axial im Abstand voneinander angeordneten Teilen (27, 28) besteht, zwischen denen ein in einer Radialebene verlaufender, im wesentlichen scheibenförmiger Ring (30) angeordnet ist, der mit der im wesentlichen in einer Radiakbene verlaufenden Stirnfläche des den Kompressions- und Verbrennungsraum enthaltenden Teiles (28) eine Ringspaltdüse (3?) bildet, wobei der dieser Stirnfläche zugewandte Stirnbereich des anderen Teils (27) mit luftdrallerzeugenden Einschnitten (26) versehen ist, die zusammen mit dem Ring die Lufteinlaßschlitze bilden.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden nach außen gewölbt ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Ringspaltdüse (32) in Achsrichtung des Zylinders kleiner ist als die Höhe eines Kolbenringes des im Zylinder laufenden Kolbens.

4. Brennkraftmaschine na ',) Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß d^r scheibenförmige Ring (30) auf den Stegen (31) zwischen ien Einschnitten (26) des äußeren Zylinderteils (27) liegt.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ring (30) Leit- und Abstandsrippen (33) od. dgl. angeordnet sind.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ringe (30) mit Leitrippen (i3) übereinander zwischen den Zylinderteilen (27,28) angeordnet sind.