DE3015708C2 - Anordnung zum Spülen und Laden der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

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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 _4ä 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 Axial-Schiebers in mindestens zwei Reihen, je Reihe in einer geraden Anzahl, um ein in den Zylinderdeckel zentriil 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 geschlossener Kolben in den Zylinderraum einströmt und nach dem Verdrängerprinzip die darin befindlichen Verbrennüngsgäse äussehiebt. Um dafür eine mögliehst ungestörte Ausbildung des »Luftkolbens« zu erreichen, ist bereits eine Anordnung der vorstehend beschriebenen Art vorgeschlagen worden (DE-OS 29 07 533). 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 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 Zylirderdekkels 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

Weiterhin ist es an sich bekannt, in den Einlaßkanälen für Luft oder Luft/Brennstoffgemische drallerzeugende Einbauten vorzusehen (FR-PS 20 34 068 und 13 38 519); der dadurch erzeugte Drall, der sich als resultierender Gesamtdrall der ganzen Luftmasse in den Zylinderraum hinein fortsetzt, dient zur Erzeugung von Turbulenzen, mit denen eine verbesserte Durchmischung von Luft und Brennstoff erreicht werden soll. Ein solcher Gesamtdrall im Zylinderraum ist bei der vorliegenden Anordnung möglicbsi zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum Spülen und Laden der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der unter mögiichst weitgehender Vermeidung eines resultierenden Gesamtdralles der aus den einzelnen Luftkanälen ausströmenden Luft ein Einströmen der Luft in den Zylinderraum erzwungen wird, das die Ausbildung eines möglichst geschlossenen Luftkolbens in jedem Fall sicherstellt. Die Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

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

Die vorstehend geschilderten Maßnahmen ergeben einen weitgehend geschlossenen Kolben aus einzelnen rotierenden Luftscheiben, der mit einer über den Zylinderquerschnitt 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 D~!|*trörniingen eine Reihe im wesentlichen parallel — und nicht antiparallel — zueinander fließen. Außerdem kann dadurch die Entstehung eines resultierenden Gesamtdralles der Zylinder noch besser verhindert werden. Als zweckmäßige Mittel für die Drallerzeugung können leitblechartige Einbauten in den Luftkanälen vorgesehen sein: es ist 2b?r such möglich, daß aer 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 Äiihsrkr-rKL-r-g de." Luftkanals stetig verengt und in einer Kreisform geringen Durchmessers endet, wobei jede Mantellinie eines Luftkanals kegelig schraubenförmig tordiert verläuft

Luftkanäle mit derartiger 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

F i g. 1 zeigt als Längsschnitt i-I von F i g. 2 schematisch einen Ausschnitt aus einem Zylinderdeckel mit einem Luftkanal, in den ein spiralförmig verwundenes Blech eingesetzt ist

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

F i g. 3 gibt in gleicher Darstellung wie F i g. 1 einen Schnitt III-III von F i g. 4 durch einen Luftkanal wieder, bei dem der Drall durch die geschilderte Formgebung seiner Begrenzungswand erzeugt wird, während

F i g. 4 den halben Zylinderdeckel — gesehen von der Luftkammerseite her — mit Luftkanälen nach Fig.3 darstellt.

Im Deckel 1 jedes nicht weiter dargestellten Zylinders einer Kolbenbrennkraftmaschine sind mit ihren Mittelpunkten auf drei zur Zylinderachse 3 (F i g. 2) konzentrischen Kreisen 4, 5 und 6 Luftkanäle 7 angeordnet, die _ej_ne _ in Fig. 1 oberhalb des Zylinderdeckels 1 liegende — Luftkammer mit dem unter dem Deckel 1 anschließenden Brenn- oder Zylinderraum verbinden.

Beim nuiführsujgsbeispiel sind nach F i g. 1 ur>u 2 in ün; Luftkanäle 7 T-förrriige Leitbleche S für die Strömung eingesetzt, deren in Längsnehtuhg veriauSeprler Sianim spiralförmig so verformt ist, daß zz'.u ireies Znde um

j e«p!'.Fi bestimmten Winkel gegenüber dem Querbalken verdrehe 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 Lut'lkanais 7 ais 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.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig.3 und 4) sind in den Luftkanälen 7 keine Einbauten vorhanden.

Statt dessen ist der luftkammerseiiige Querschnitt jedes Luftkanals 7 zunächst quadratisch ausgebildet und geht beim Fortschreiten in Achsrichtung >is Luftkanals 7 sich konisch verengend in einen K.r'isquerschniii 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 F i g. 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 de;. ZylirJers fortschreitet und dabei die Verbrennungsgase durch die nicht dargestellten Austrittsschlitze ausstößt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. 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 Zylinderdekkels 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 (i3) drehenden Dralles vorgesehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d?J die Drallrichtung einander benachbarter Luftkanäle (7) entlang einer Reihe (4, 5, 6) alternierend wechselt

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Drallerzeugung leitblechartige Einbauten (8) in den Luftkanälen (7) vorhanden sind.

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 Achsrichtun₆ des Luftkanals (7) stetig verengt und in einer Kreisform geringen Durchmessers endet, wobei jede Mantcllinie (12) eines Luftkanals (7) _J5 kegelig schraubenförmig tordier verläuft.