DE2557262A1

DE2557262A1 - Kolben und zylinder fuer zweitakt- brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2557262A1
Application number: DE19752557262
Authority: DE
Inventors: Johannes Ing Grad Reitz; Dieter Schneck; Erich Stark
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1975-12-19
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1977-06-30
Also published as: SE429366B; SE7614256L; US4135479A

Description

KARL SCHMIDT GMBH 6 Ffm., 17.12.1975

7107 Neckarsulm DrQ/GKp

Chri stian-Schmidt-Straße 8/12

Prov. Nr. 7807 KS ' 3 ·

Kolben und Zylinder für Zweitakt-Brennkraftmaschinen

Kolben und Zylinder für Zweitek t-Br ermkraf Maschinen mit Vorverdi chtung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Kurbelgehäuse und Überströmen des Brennstoff-Luft-Gemisches durch in der Zylinderwand angeordnete Überströmkanäle in den Brennraum unter Steuerung durch die Kolbenbewegung_r wobei der Kolbenschaft fensterartige Öffnungen im Bereich der Stirnseiten des Kolbenbolzens, der in den Bolzenaugen von am Kolbenboden hängenden Lagerböcken gelagert ist, aufweist, die im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens sich mit den Öffnungen der Überströnikanäle derart deckenj daß das vorverdichtete Brennstoff-Luft-Gern sch durch das Innere des Kolbens_f durch die fensir.rart.igen Öffnungen des Kolbenschafts und die Überströiakanale .In den mit Brennraummulden versehenen Brennraum strömt«

Zur Verminderung des Überströmwiderstanc3es und zur Vereinfachung des Aufbaus bei Zweitakt-Brennkraftmasohineia mit vom Kolben gesteuerten Ein- und Auslaßschli.tzem für das Brennstoff-Luft-Gemisch bzw« Abgase ist es bekannt (DT-PS 571 548j FR-PS 1 092 282)_f am Kolben selbst Anordnungen vorzusehen, die ein Strömen der Gase entlang des Kolbens ermöglichen_c Durch diese Anordnungen wird es möglich^ auch bei relativ kurzhubigen Brennkraftmaschinen einen langen Kolbenmantel mit den bekannten Vorteilen vorzusehen_c Bei diesen bekannten Kolben

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sind entlang den durch die Enden des Kolbenbolzens gehen-* den Mantellinien nutartige Vertiefungen vom freien Ende des Kolbenmantels bis unter die Ringzone vorgesehen«

Es ist ferner bekannt (DT-PS 692 211), im Kolbenmantel in den zwischen den Kolbenbolzenlagern liegenden Abschnitten eine oder mehrere fensterartige öffnungen vorzusehen so daß das Gemisch durch das Innere des Kolbens strömte

Diese bekannten Anordnungen ergeben zwar einerseits einen relativ kurzen Überströmweg, der nicht wie bei üblichen Kolben die ganze Höhe des Kolbens, sondern nur die Höhe der Ringzone betragen muß_s andererseits jedoch ergeben sich durch die Kühlwirkung der Gemischströmung und der großen Wärmeaufnahme des Kolbens, insbesondere bei schnell drehenden Brennkraftmaschinen mit großer Verdichtung, Wärme spannungen im Kolben.

Um dies zu vermeiden, ist bei der zuletzt genannten bekannten Anordnung durch entsprechende Trennwände ein Zwangsstromungsweg entlang dem Kolbenboden vorgesehen. Dadurch werden zwar die Wärmespermungen vermieden und der Kolben gekühlt, jedoch andererseits der Strömungswiderstand erheblich vergrößert und dadurch die Sptilzeit verlängert. Außerdem ist insbesondere bei kleinen Kolben mit hoher Leistung und damit entsprechend umfangreicher Kolbenbolzenlagerung der mögliche Querschnitt beschränkt.

Zur Beseitigung dieser Nachteile ist ein Kolben für Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Vorverdichtung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Kurbelgehäuse und Überleitung

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dieses Gemisches durch den in der Zylinderwand angeordneten Überströmkanal unter Steuerung durch die Kolbenbewegung vorgesehen, wobei der Kolben fensterartige Öffnungen aufweist, welche im Bereich des unteren Totpunktes mit den Überströmkanälen in der Zylinderwand sich derart decken, daß das verdichtete Brennstoff-Luft-Gemisch durch das Innere des Kolbens am Kolbenbolzen vorbei, durch die fensterartigen Öffnungen im Kolbenmantel und die Überströmkanäle zu den Spüischlitze» am Ende dieser Überströmkanäle strömt. Bei diesen Kolben ist der Kolbenbolzen in am Kolbenboden auf ge-» hängten Lagerböcken gelagert und die fensterartigen Öffnungen sind gegenüber den Stirnseiten des Kolbenbolzens angebracht* (DT-AS 14 76 085)

Ein wesentlicher Nachteil dieses Kolbens besteht darin, daß das Innere des Kolbens nicht ausreichend vom Gaswechsel erfaßt wird, was zu lokalen Überhitzungen und den damit verbundenen Folgeerscheinungen führt. Der Zylinder besitzt in seinem Kopf eine kompakte Brennraummulde _t die, je nach Anordnung der Zündkerze _s oftmals gar nicht oder nur sehr unvollständig von dem in den Brennraum einströmenden Brennstoff-Luft-Gemisch gespült wird, so daß auch hier kein bzw. nur ein unvollkommener Gaswechsel stattfinden kann und ein schlechtes Startverhalten wegen der der Zündkerze vorgelagerten verbrannten Restgase, insbesondere bei noch warmen Maschinen, die Folge ist. Aus diesem Grund wird dann nicht nur die Leistung beeinträchtigt, sondern auch die Zusammensetzung der Abgase negativ beeinflußt,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, Kolben und Zylinder bei einer eingangs beschriebenen

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Zweitaktbrennkraftmaschine so zu gestalten.» daß ein verbesserter Gaswechsel _f. eine vollständige Verbrennung der Brennstoff-Luft-Gemische und eine Verbesserung des Startverhaltens und damit eine befriedigende Leistung sowie Zusammensetzung der Abgase erreicht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe beste)")! darin, daß die Größe der im Kolbenschaft angeordneten fensterartigen. Öffnungen etwa der Große der im unteren Totpunkt des Kolbens gegenüberliegenden Öffnungen der Überströmkanäle entspricht und der Abstand zwischen den eine strömungsgünstige Gestalt aufweisenden mit dem unteren Rahmen der fenster artigen Öffnungen verbundenen BoI Kennaben so klein wie möglich und die Br-ennraummulde weitgehend im Kolbenboden angeordnet ist.

Durch die Kombination dieser Maßnahmen wird ein großer axialer Strömungsquerschnitt füi'- das überströmende Brennstoff-Luft-Gemisch im Kolbeninnern erreicht, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad deutlich verbessert wird» Das überströmende Brennstoff«Luft- Qomi sch bestreicht nicht nur alle Bereiche des KoXbeninneren und bewirkt dabei eine Kühlung_f Bondern schmiert auch die Lagerung der Kolbenbolzen* Darüberhinaus bildet die im Kolbenboden angeordnete BrennraumrauXde einen kompakten Brennraum, der die nach dem Stand dex* Technik im angegossenen Zylinderkopf angeordnete schlecht durchspülbare Brennraummulde ganz oder zum überwiegenden Teil ersetzt, wodurch eine verbesserte Spülung erzielt wird, die eine zu starke Aufhellung des Kolbenbodens in relativ engbegrenzten Bereichen verhindert.

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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die im Zylinder angeordneten Überströmkanäle so auszu-Di!den_f daß die in den Brennraum eintretenden Brennstoff-Luft-Gemisch-Ströme mit ihren Innenseiten jeweils eine Tangente an den Randbereichen der im Kolbenboden ■befindlichen Brennraummulde bilden« Auf diese Weise werden sie in ihrer Wirkung auf den Aufschub d€;r Abgase nicht beeinträchtigt, Ferner liegt die Zündkerze durch aie er£jridungsgemäße Anordnung der 35rennrauinrmi.'lde ,Im Sti'ömungsbereich des eintretenden Brennstoff-Luft-Gemisches, wodurch nicht nur die Lebensdauer der Zündkerze verbessert wird, sondern auch der Zündkerze stets frisches Brenngas vorgelagert ist, auch wenn die im Kolbenboden angeordnete Brennraummulde nicht vollständig durchspült werden sollte« Dadurch ist eine einwandfreie Zündeiniei tang den gesamten Brennstoff-Luft-Gemisches gewährleistet und es wird ein ausgezeichnetes Startverhalten der Brennkraftmaschine erzielt.

Im Rahmen der vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung ist die Brenni'aummulde ganz oder doch zu wenigstens 60 % im Kolbenboden angebr-acht_f wobei im letzteren Fall sich der andere Brennraummuldenteil in Gestalt einer vergleichsweise flachen. Mulde im Zylinderkopf befindet».

Zweckmäßigerweise ist der äußere Abstand zvö sehen den Bolz-enaugen so gewählt, daß er weniger als 40 % des Kolbendurchmessers beträgt«.

Die Erfindung ist in der im folgenden näher erläuterten Zeichnung beispielhaft dargestellte

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Es zeigern * * ^%

Fig,. Λ einen Längsschnitt durch den Zylinder senkrecht zur Bolzenebene und eine Seitenansicht des in der unteren Totpunktlage "befindlichen Kolbens auf die Stirnseite des Kolbenbolzens.

Fig.. 2 einen Längsschnitt durch den. in der unteren Totpunktlage "befindlichen Kolben und d,en Zylinder entlang der Kolbenbolzenebene.

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 1 - I der Fig. 2.

In dem mit Kühlrippen versehenen Zylinder 1 befindet sich der Kolben 2 in seiher unteren Totpunktlage« Am Boden 3 des Kolbens 2 sind zwei Lagerbocke k angebracht, in deren Naben 5 der Kolbenbolzen 6 gelagert ist* Gegenüber den Stirnflächen des Kolbenbolzens 6 sind im Kolbenschaft 7 fensterartige Öffnungen 8, deren Größe der Größe der Öffnungen der Überströmkanäle 9_f 10 für das Brennstoff-Luft- Gemisch in den Brennraum 11 entsprechen und die sich in der unteren Totpunktlage des Kolbens 2 miteinander decken_r angebrachte Senkrecht zur Ebene des Kolbenbolzens 6 sind die Ansaugöffnungen 12 für das Brennstoff-Luft-Gemisch und die Auslaßöffnungen 13 für die Abgase angebrachte Im Kolbenboden 3 befinden sich ca. 65 % der Brennraummulde 14, während ihr restliches'· Teil 15 als flach ausgebildete Mulde im Zylinderkopf, in die die Zündkerze 16 hineinragt, liegt. In Figc. 3 sind die seitlichen Begrenzungslinien der über den Überströmkanal in den Brennraum 11 eintretenden Brenngase strichpunktiert eingezeichnet.

Patentansprüche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1) Kolben und. Zylinder für Zweitakt-Brennkra.ftmascbl.J3.en, κ^/ mit Vorverdichtung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Kurbelgehäuse und Überströmen des Brennstoff-Luft-Gemisches durch in der Zylinderwand angeordnete Überströmkanäle in den Brennraum unter Steuerung durch die Kolbenbewegung j wobei der KoIb en schaft fensterartige Öffnungen im Bereich der Stirnseiten des Kolben bolzens, der in den Bolzenaugen von am Kolbenboden hängenden Lagerböcken gelagert ist, aufweist, d.i.© im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens sich mit den Öffnungen der Überströmkanäle derart decken, daß das vorverdichtete Brennstoff-Luft-Gemisch durch das Innere des Kolbens, durch die fensterartigen Öffnungen des Kolbenschafts und die Überströmkanäle in den mit Brennraummulden versehenen Brennraum strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der im Kolbenschaft (7) angebrachten fensterartigen Öffnungen (8) etwa der Größe der in der unteren Totpunktlage gegenüberliegenden Öffnungen der Überströmkanäle (9, 10) entspricht und der Abstand zwischen den eine strömungs günstige Gestalt aufweisenden mit dem unteren Rahmen der fensterartigen öffnungen verbundenen Bolzennaben so klein wie möglich und die Brennrauramulde (14) weitgehend im Kolbenboden (3) angeordnet ist.

2) Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1» dadurch gekennzeiohnet, daß die Brennraummulde (14) ganz im Kolbenboden (3) angeordnet ist.

3) Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennraummulde (14) zu wenigstens 60 % im Kolbenboden und der andere Teil (15) in Gestalt einer vergleichsweise flachen Mulde im Zylinderkopf angeordnet ist.

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QRiGJNAL INSPECTED

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4) Zweitakt-Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 Ms 3_S dadurch gekennzeichnet, daß der- äußere Abstand, zwischen den Bolzennaben (5) weniger als 40 % des Korbendurchmessers ist.

5) Zweitaktbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet _s daß die Austrittsöffnungen der Überströmkanäle (9? 10) im Brennraum (11) so gestaltet sind j daß die innere Begrenzung der in den Brennraum eintretenden Brennstoft«Lu£t-Gemisch«Ströme j eweil s eine Tangente an den Randbereich der im Kolbenboden (3) befindlichen Brennraummulde (14) bilden«

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