DE3015708A1 - Anordnung zum spuelen und laden der zylinder einer zweitaktbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

*) P. 5513/Wg/IS Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

Anordnung zum Spülen und Laden der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Spülen und Laden der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit Luft oder einem Gemisch aus Brennstoff und Luft, wobei im Zylinderdeckel im wesentlichen parallel zur Zylinderachse verlaufende Luftkanäle vorgesehen sind, die mit Hilfe eines gesteuert intermittierend oszillierenden, am brennraumseitigen Boden des Zylinderdeckels angeordneten Axialschiebers verschliessbar sind, und wobei ferner die Luftkanäle und mit ihnen korrespondierende Durchtrittsöffnungen des Axialschiebers in mindestens zwei Reihen, je Reihe in einer geraden Anzahl, um ein in den Zylinderdeckel zentral eingebautes, der Brennstoffzufuhr bzw. der Zündung dienendes Element verteilt angeordnet sind.

Bekanntlich wird eine optimale Spülung und Füllung der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit Luft oder einem Brennstoff/ Luftgemisch theoretisch dann erreicht, wenn eine maximale Spülluftmenge als über den Zylinderquerschnitt möglichst geschlossenr Kolben in den Zylinderraum einströmt und nach dem Verdrängerprinzip die darin befindlichen Verbrennungsgase ausschiebt. Um dafür eine möglichst ungestörte Ausbildung des "Luftkolbens" zu erreichen, ist bereits eine Anordnung der vorstehend beschriebenen Art vorgeschlagen worden (DE-OS 29 07 733). Bei dieser älteren Anordnung wird angestrebt, dass die durch die Luftkanäle in den Brenn- oder Zylinderraum des Zylinders mindestens im wesentlichen in Richtung der Zylinderachse einströmende Luft - die sich auf "Luft" beziehenden Ausführungen gelten in gleicher Weise für Brennstoff/ Luftgemische, ohne dass dies jeweils ausdrücklich erwähnt

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wird - den Brenn- oder Zylinderraum, bezüglich der Achse der Luftkanäle, möglichst querablenkungsfrei axial durchsetzt. Es hat sich nun gezeigt, dass dabei die aus den einzelnen Luftkanälen kommenden Luftstrahlen den mit Verbrennungsgasen gefüllten Zylinderraum häufig in direkter axialer Verlängerung der Luftkanäle des Zylinderdeckels in einzelnen diskreten, schlauchartigen Stromfäden durchsetzen, ohne einen über den Querschnitt des Zylinders auch nur einigermassen geschlossenen Luftkolben zu bilden, der die Verbrennungsgase vor sich herschiebt und ausstösst. In diesen Fällen wird mit der diskutierten Anordnung nur eine unvollständige Spülung und nachfolgende Ladung im Zylinderraum erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil der früheren Anordnung zu vermeiden und ein Einströmen der Luft in den Zylinderraum zu erzwingen, das die Ausbildung eines möglichst geschlossenen Luftkolbens in jedem Fall sicherstellt. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch, dass in jedem Luftkanal Mittel zur Erzeugung eines um die Kanalachse drehenden Dralles vorgesehen sind.

In Abkehr von dem Streben nach einer möglichst querablenkungsfreien Strömung werden die einzelnen, aus dem Zylinderdeckel austretenden Stromfäden durch die Dralleinrichtung gerade möglichst weitgehend in eine Richtung quer zur Zylinderachse abgelenkt, wobei sie um die Achse ihres jeweiligen Luftkanals rotierende "Luftscheiben" bilden; die beispielsweise durch die Steigung der drallerzeugenden Mittel festlegbare Drallstärke - d.h. der beim Fortschreiten in Achsrichtung des Luftkanals um eine bestimmte Strecke überstrichene Winkel wird dabei so gewählt, dass sich die "Scheiben" aus den einzelnen Luftkanälen in ihren Randbereich zwar durchdringen und durchsetzen, aber sich nicht gegenseitig stören und in Turbulenzen auflösen. Die dafür notwendigen Drallstärken, die u.a. von der Anzahl, den Querschnitten und den Abständen der Luftkanäle und von der Einströmgeschwindigkeit der

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Luft in den Zylinderraum abhängen, werden auf experimentellem Weg bestimmt.

Die vorstehend geschilderten Massnahmen ergeben einen weitgehend geschlossenen Kolben aus einzelnen rotierenden Luft-' scheiben, der mit einer über den Zylinderquerschnii-t weitgehend ebenen Front fortschreitet und die Verbrennungsgase, wie gefordert, vor sich herschiebt.

Die Ausbildung des geschlossenen "Kolbens" kann verbessert werden, wenn die Drallrichtung einander benachbarter Luftkanäle entlang einer Reihe alternierend wechselt, so dass die sich durchdringenden Randbereiche der Drallströmungen eine Reihe im wesentlichen parallel - und nicht antiparellel zueinander fliessen. Ausserdem kann dadurch die Entstehung eines resultierenden Gesamtdralles der Zylinder verhindert werden. Als zweckmässige Mittel für die Drallerzeugung können leitblechartige Einbauten in den Luftkanälen vorgesehen sein; es ist aber auch möglich, dass der Drall durch eine trichterartige Formgebung der Luftkanäle erzeugt wird, wobei ihr Querschnitt, am Lufteintritt des Trichters von der Kreisform verschieden ist, sich mit Fortschreiten in Achsrichtung des Luftkanals stetig verengt und in einer Kreisform geringen Durchmessers endet, wobei jede Mantellinie eines Luftkanals kegelig schraubenförmig tordiert verläuft. ,

Luftkanäle mit derartig komplizierter Formgebung lassen sich beispielsweise durch entsprechend geformte Kerne bei durch Formguss hergestellten Zylinderdeckeln realisieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt als Längsschnitt I-I von Fig. 2 schematisch einen Ausschnitt aus einem Zylinderdeckel mit

einem Luftkanal, in den ein spiralförmig verwundenes Blech eingesetzt ist;

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Fig. 2 ist eine Aufsicht auf den halben Zylinderdeckel, in dessen Luftkanäle Leitbleche nach Fig. 1 vorhanden sind.

Fig. 3 gibt in gleicher Darstellung wie Fig. 1 einen Schnitt III-III von Fig. 4 durch einen Luftkanal

wieder, bei dem der Drall durch die geschilderte Formgebung seiner Begrenzungswand erzeugt wird, während

Fig. 4 den halben Zylinderdeckel - gesehen von der Luftkammerseite her - mit Luftkanälen nach Fig.

darstellt.

Im Deckel 1 jedes nicht weiter dargestellten Zylinders einer Kolbenbrennkraftmaschine sind mit ihren Mittelpunkten auf drei zur Zylinderachse 3 (Fig. 2) konzentrischen Kreisen 4, 5 und 6 Luftkanäle 7 angeordnet, die eine - in Fig. 1 oberhalb des Zylinderdeckels 1 liegende - Luftkammer mit dem unter dem Deckel 1 anschliessenden Brenn- oder Zylinderraum verbinden. Erfindungsgemäss sind beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 in die Luftkanäle 7 T-förmige Leitbleche 8 für die Strömung eingesetzt, deren in Längsrichtung verlaufender Stamm spiralförmig so verformt ist, dass sein freies Ende um einen bestimmten Winkel gegenüber dem Querbalken verdreht ist. Der spiralförmige Stamm endet kurz, beispielsweise einige Millimeter, vor dem Austritt des Luftkanals 7 in den Brenn- oder Zylinderraum.

Der Querbalken, der an seinen Enden, wie Fig. 2 erkennen lässt, in Richtung des Kreisumfangs, entlang dem die Luftkanäle 7 aufgereiht sind, leicht abgewinkelt ist, dient beiderseits des Luftkanals 7 als Auflage für das Leitblech 8. Jeweils zwei einander zugewandte Enden benachbarter Querbalken werden dabei über einen Kunststoff-Zwischenring 9 und eine Unterlagscheibe 10 von einer Schraube 11 auf dem Zylinderdeckel 1 gehalten.

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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3 und 4) sind in den Luftkanälen 7 keine Einbauten vorhanden. Statt dessen ist der luftkammerseitige Querschnitt jedes Luftkanals 7 zunächst quadratisch ausgebildet und geht beim Portschreiten in Achsrichtung des Luftkanals 7 sich konisch verengend in einen Kreisquerschnitt geringeren Durchmessers am Luftkanal-Austritt in den Brennraum über, wobei die einzelnen Mantellinie 12 schraubenförmig verwunden sind. Wie beim ersten Beispiel endet die drallerzeugende Einrichtung, bzw. in diesem Fall die verwundene Form, einige Millimeter vor diesem Austritt.

Wie bereits erwähnt, werden die in ihrer Form relativ komplizierten Luftkanäle 7 beim Beispiel nach den Fig. 3 und 4 durch Giessen hergestellt.

Bei beiden Ausführungsformen wird in jedem einzelnen Luftkanal 7 mit den geschilderten Massnahmen ein Drall erzeugt, der um die Achse 13 des jeweiligen Luftkanals 7 dreht. Nach dem Austritt der Luft aus den Luftkanälen 7 vereinigen sich die vielen einzelnen Drallströmungen zu dem angestrebten Luftkolben,der den ganzen Zylinderquerschnitt weitgehend gleichmässig ausfüllt, in Achsrichtung des Zylinders fortschreitet und dabei die Verbrennungsgase durch die nicht dargestellten Austrittsschlitze ausstösst.

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Zusammenfassung

Um die aus der Vielzahl der im Zylinderdeckel (1) angeordneten Luftkanäle (7) in den Brennraum austretende Spülluft zu einem geschlossenen Luftkolben zu vereinigen, der den Brennkammerquerschnitt weitgehend gleichmässig mit einer Front weitgehend senkrecht zur Zylinderachse ausfüllt und die Verbrennungsgase vor sich her ausschiebt, sind in jedem Luftkanal (7) Mittel (8) für die Erzeugung eines Dralles vorgesehen, der um die Achse (13) des jeweiligen Luftkanals (7) dreht.

Fig. 1

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   Iy Anordnung zum Spülen und Laden der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit Luft oder einem Gemisch aus Brennstoff und Luft, wobei im Zylinderdeckel im wesentlichen parallel zur Zylinderachse verlaufende Luftkanäle vorgesehen sind, die mit Hilfe eines gesteuert intermittierend oszillierenden, am brennraumseitigen Boden des Zylinderdeckels angeordneten Axialschiebers verschliessbar sind, und wobei ferner die Luftkanäle und mit ihnen korrespondierende Durchtrittsöffnungen des Axialschiebers in mindestens zwei Reihen, je Reihe in einer geraden Anzahl, um ein in den Zylinderdeckel zentral eingebautes, der Brennstoffzufuhr bzw. der Zündung dienendes Element verteilt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Luftkanal (7) Mittel (8) zur Erzeugung eines um die Kanalachse (13) drehenden Dralles vorgesehen sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallrichtung einander benachbarter Luftkanäle (7) entlang einer Reihe (4, 5, 6) alternierend wechselt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Drallerzeugung leitblechartige Einbauten (8) in den Luftkanälen (7) vorhanden sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drall durch eine trichterartige Formgebung der Luftkanäle (7) erzeugt wird, wobei ihr Querschnitt am Lufteintritt des Trichters von der Kreisform verschieden ist, sich mit Fortschreiten in Achsrichtung des Luftkanals (7) stetig verengt und in einer Kreisform geringen Durchmessers endet, wobei jede Mantellinie (12) eines Luftkanals (7) kegelig schraubenförmig tordiert verläuft.

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