DE3027219A1

DE3027219A1 - Verfahren und vorrichtung zur verminderung von ansauggeraeuschen und koerperschall bei schlitzgesteuerten 2-takt-brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3027219A1
Application number: DE19803027219
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 3014 Laatzen Kania
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-18
Filing date: 1980-07-18
Publication date: 1982-02-11
Also published as: SE449016B; SE8104413L; DE3027219C2; US4473039A

Description

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Die Erfindung betrifft eine schlitzgesteuerte Zweitaktbrennmaschine mit einem über eine Spülluftzuleitung gespeisten Zylinder, mit Ansaug- und Auslaßschlitzen, wobei die untere Begrenzung zumindest des Ansaugschlitzprofiles im wesentlichen quer zur Zylinderachse verläuft. Bei solchen durch die DE-AS 26 24 249 bekanntgewordenen Brennkraftmaschinen wurde bereits versucht, durch Veränderung der Auslaßschlitzgeometrie das Leerlaufgeräusch der Maschine zu verringern. Dabei wurden außer der üblichen Auslaßöffnung noch zusätzlich Hilfsauslaßöffnungen vorgesehen und diese und der Auslaßschlitz so angeordnet, daß sie bestimmten mathematischen Bedingungen genügen. Die angestrebte Zielsetzung ließ sich dabei nur bis zu einem gewissen Grad beim Leerlauf der Maschine erreichen, während das Vollastgeräusch unverändert blieb.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesem Mangel abzuhelfen und eine schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine zu schaffen, bei der das dominierende Vollastgeräusch solcher Maschinen bei unveränderter Maschinenleistung auf ein Minimum reduziert ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß durch Gestaltung der unteren Ansaugschlitzbegrenzung und/oder unterer Kolbenbegrenzung beim Abwärtsbewegen des Kolbens durch eine allmähliche Schlitzfreigabe und beim Abwärtshub durch allmähliches Schließen die geräuscherregenden Saugrohrdruckgradienten und -amplituden reduziert werden. Beginn und Ende des öffnungs- und Schließvorganges sind durch entsprechende

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Gestaltung der Ansaugschlxtzgeometrie zeitlich gedehnt, d.h., daß bei symmetrischen Steuerdiagramm öffnungs-und Schließvorgänge zeitlich gedehnt werden durch Vorverlegung des Öffnungs-und Nachverlegung des Schließzeitpunktes und durch Gestaltung der Ansaugschlxtzgeometrie der freie Durchgangsquerschnitt des Ansaugschlitzes in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung allmählich verändert wird.

Erfindungsgemäß ist die normale Schlitzhöhe verringert und der Ansaugschlitzquerschnitt über die untere, quer zur Zylinderachse verlaufende Schlitzbegrenzung hinaus erweitert.

Zweckmäßig weist die Erweiterung die Form eines in Zylinderlängsachse verlaufenden Schlitzes auf, der sich zur unteren Begrenzung des Ansaugschlitzes hin etwa V-förmig erweitert. Die Erweiterung kann aber auch durch mehrere die Schlitzunterkanten durchbrechende Schlitze odgl. gebildet sein. Schließlich kann in der Kolbenunterkante, der Schlitzerweiterung gegenüberliegend, eine Aussparung vorgesehen sein, die die Wirkung der Schlitzgeometrie ergänzt oder verbessert. Die in der Kolbenunterkante vorzusehende Aussparung kann aber auch bei entsprechender Bemessung allein Anwendung finden und die erfindungsgemäße Schlitzgeometrie ersetzen.

Der Erfindungsgedanke läßt die verschiedensten Ausfühungsmöglichkeiten zu. Einige davon sind in der anliegenden Zeichnung wiedergegeben und in der dazugehörigen Beschreibung erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Mitte eines

Zweitaktzylinders mit einer Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Ansaugschlitz.

Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 1, wobei eine andere Ansaugschlitzgeometrie in Verbindung mit einer speziellen Ausgestaltung der Kolbenunterkante Anwendung findet,

Fig. 3 Steuerdiagramme bei Anwendung verschiedener Einlaßschlitzgeometrien,

Fig. 3a

Fig. 3d die zu den einzelnen Diagrammen gehörigen Schlitzgeometrien,

Fig. 4 eine Anzahl verschiedener Schlitzmodifikationen, einem Einlaßkanal nach dem Stand der Technik gegenübergestellt,

Fig. 5 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 4, wobei

außer dem Ansaugschlitz auch noch die Kolbenunterkanten entsprechend verändert sind und

Fig. 6 Darstellungen über verschiedene Ausbildungsformen der Kolbenunterkante.

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In Fig. 1 und 2 ist jeweils ein Zylinder 1 einer Zweitakt-Brennkraftmaschine im Längsschnitt dargestellt, der normalerweise auf der Oberseite eines Kurbelkastens aufgesetzt ist. Im Innern des Zylinders 1 arbeitet der Kolben 2, der nur gestrichelt eingezeichnet ist, und bei seinem Auf- und Abwärtshub den Ansaugschlitz 5 und die Spülkanäle 4 überstreicht. Mit 3 ist der im Kopf des Zylinders vorgesehene Brennraum bezeichnet. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist im Zylinder ein Ansaugschlitz 5¹ mit anderer Schlitzgeometrie vorgesehen, während in der Kolbenunterkante eine dem Ansaugschlitz gegenüberliegende Aussparung 6 Anwendung findet.

In den weiteren Figuren sind die verschiedensten Ausführungsformen von Schlitzgeometrien bzw. von Ausbildungsmöglichkeiten für die untere Kolbenkante wiedergegeben. Dabei zeigt zunächst die Fig. 3a die bisher überliehe und serienmäßig angewendete Ausführungsform des Ansaugschlitzes. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 gibt dieser mit seiner Unterkante die untere Ansaugschlitzkante 7 frei und erreicht in der oberen Totpunktstellung die obere Schlitzbegrenzung 8 bzw. überstreicht er die volle Schlitzhöhe H. In der oberen Begrenzung 8 des Ansaugschlitzes ist weiterhin die übliche Kolbenringabweisnase 9 vorgesehen.

Das zu dieser bekannten üblichen Schlitzform gehörige Steuerdiagramm zeigt in Fig. 3 durch den Verlauf der Kurve I Öffnungs-und Schließzeitpunkt, die jeweils bei 67,5° KW vor bzw. nach OT liegen. Die Kurve I zeigt die beim Kolbenhub

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überstrichene Schlitzfläche über der Zeit, ausgedrückt in Grad Kurbelwinkel (KW). Der Kurvenverlauf erbringt eine sehr starke Fülligkeit durch die von der Kurve umschlossene Fläche und läßt durch den steilen Anstieg bzw. steilen Abfall Rückschlüsse zu auf das plötzliche Freigeben bzw. plötzliche Schließen des Schlitzes, was zu einer erhöhten Geräuschentwicklung führt.

Der serienmäßigen Schlitzausführung gemäß Fig. 3a und dem dadurch bedingten Steuerdiagramm sind verschiedene Varianten von erfindungsgemäßen Ansaugschlitzen in den Fig. 3b - 3d wiedergegeben. So ist beispielsweise bei dem Schlitz gemäß Fig. 3b die Schlitzunterkante 7 bis in die Höhe 7¹ verlegt worden. In der Schlitzunterseite 7¹ befindet sich die Erweiterung 1o, die etwa V-förmige Gestalt hat und in einen Längsschlitz 11 übergeht. Die Schlitzecken sind durch Füllungen 12 ausgefüllt, so daß sich ein allmählicher glatter Verlauf der unteren Schlitzkante beim Übergang in die seitlichen Begrenzungen ergibt.

Das zu dieser Schlitzausführung gehörige Steuerdiagramm ist in Fig. 3 durch die Kurve II wiedergegeben. Diese läßt erkennen, daß gegenüber dem serienmäßigen Schlitz ein früheres öffnen bei 87° KW vor OT und dementsprechend auch ein späteres Schließen erfolgt. Der Kurvenanstieg ist allmählich. Das gleiche gilt für den Abfall. Die Fülligkeit ist geringer, doch liegen die mit der verringerten Fülligkeit in Kauf zu nehmenden Leistungsverluste nur etwa im Bereich von 5% und sind normalerweise durchaus tragbar. Mit dieser Schlitzausbildungsform gemäß Fig. 3b wurde ein Maximum an Geräuschminderung erreicht.

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Bei der Schlitzausbildungsform gemäß Fig. 3c sind die Einsätze 12 entfernt, der Schlitz 13 ist verlängert. Außerdem ist die Kolbenunterkante 14 mit einer Aussparung 15 versehen, die dem Schlitz gegenüberliegt. Mit einer solchen Schlitzgeometrie bzw. mit der gezeigten Ausführungsform der Kolbenunterkante ergibt sich ein Steuerdiagramm gemäß Kurve III. Diese ist kennzeichnend für eine größere Füllung gegenüber der vorher beschriebenen Schlitzausbildungsform und durch früheres öffnen bzw. späteres Schließen, nämlich bei 1o2 KW vor bzw. nach OT.

Schließlich ist in Fig. 3d noch eine weitere Schlitzausbildungsform wiedergegeben, wobei etwa dieselbe Ausbildung des Schlitzes Anwendung findet, wie Fig. 3c zeigt, nur daß in der Kolbenunterkante eine vergrößerte, sich V-förmig öffnende Aussparung 16 vorgesehen ist. Für diese Schlitzgeometrie bzw. Kolbenunterkantenausführung ist das Steuerdiagramm IV in Fig. 3 maßgeblich.

Die Fig. 4 zeigt im Anschluß hieran, ausgehend von einer Serienausbildung des Schlitzes mit der Höhe H eine Reihe von erfindungsgemäßen Schlitzgeometrien. Dabei wurde zunächst durch Anhebung der Schlitzunterkante die Schlitzhöhe H auf das Maß h reduziert und erst dann von der nun höherliegenden Schlitzunterkante die Erweiterung in Richtung Zylinderlängsachse vorgenommen.

Bei dem Vorschlag gemäß Fig. 5 sind die EinlaßschlitzAusführungsformen gemäß Fig. 4 mit verschiedenen Formen von Aussparungen in der Kolbenunterkante kombiniert.

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Schließlich kann auch in bestimmten Fällen die Schlitzerweiterung gemäß Fig. 4 fortfallen und die geräuschvermindernde Wirkung vor allem durch entsprechende Ausbildung und Anordnung von Aussparungen in der unteren Kolbenkante angestrebt werden.

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Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von Ansauggeräuschen und Körperschall bei schlitzgesteuerten Zweitaktbrennkraftmaschine«

Π Λ Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine mit einem über eine Spülluftzuleitung gespeisten Zylinder mit Ansaug-und Auslaßschlitzen, wobei die untere Begrenzung zumindest des Ansaugschlitzprofiles im wesentlichen quer zur Zylinderachse verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß durch Gestaltung der unteren Ansaugschlitz- und/oder unteren Kolbenbegrenzung beim Aufwärtsbewegen des Kolbens durch eine allmähliche Schlitzfreigabe und beim Abwärtshub durch allmähliches Schließen die geräuscherregenden Saugrohrdruckgradienten und- Amplituden reduziert werden.

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2. Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugschlitzquerschnitt über die untere, quer zur Zylinderachse verlaufende Schlitzbegrenzung hinaus erweitert ist.
3. Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die normale Schlitzhöhe verringert und der Ansaugschlitzquerschnitt über die untere, quer zur Zylinderachse verlaufende Schlitzbegrenzung hinaus erweitert ist.
4. Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung die Form eines in Zylinderlängsachse verlaufenden Schlitzes aufweist, der sich zur unteren Begrenzung des Ansaugschlitzes hin etwa V-förmig erweitert.
5. Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung durch mehrere die Schlitzunterkanten durchbrechende Schlitze odgl. gebildet ist.
6. Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß in der Kolbenunterkante, der Schlitzerweiterung gegenüberliegend, eine Aussparung vorgesehen ist.

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7. Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine dadurch gekennzeichnet, daß Beginn und Ende des öffnungs- und Schließvorganges durch entsprechende Gestaltung der Ansaugschlitzgeometrie zeitlich gedehnt sind.
8. Verfahren zum Betrieb von Zweitaktbrennkraftmaschine gemäß Anspruch 1-7 , daß bei symmetrischen Steuerdiagramm Öffnungsund Schließvorgänge zeitlich gedehnt werden durch Vorverlegung des öffnungs- und Nachverlegung des Schließzeitpunktes und durch Gestaltung der Ansaugschlitzgeometrie der freie Durchgangsquerschnitt des Ansaugschlitzes in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung allmählich verändert wird.

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