DE3248361C2 - Einlaßanordnung für einen Zweitaktmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung schafft eine Einlaßanordnung für die Zufuhr eines Luft-Brennstoffgemischs zu einem kurbelkastengespülten Zweitaktmotor. Die Zufuhr des Gemischs zu jedem Kurbelkasten erfolgt über einen eigenen Vergaserstutzen und ein Flatterventil, welches eine Anzahl von Ventilklappen in einer kreisförmigen Anordnung aufweist. In einem vom jeweiligen Vergaser zum Flatterventil führenden, axialsymmetrischen Ansaugkanal ist ein am Flatterventil in Strömungsrichtung vorwärts hervorstehender, im wesentlichen konischer Strömungs-Leitkörper angeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kurbelkastengespülten Verbrennungsmotor der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.

Bei einem aus der GB-PS 13 84 583 bekannten, durch Kurbelkastenpumpe aufgeladenen Vier-Takt-Otto-Motor hat der Ansaugkanal die Form eines rechteckigen Schachtes, an dessen Einlaß der als rechteckige Platte ausgebildete Ventilsitzkörper befestigt ist. Dieser weist einen in das Kurbelgehäuse ragenden, dachförmigen Vorsprung mit seitlichen, längsschlitzartigen Durchlässen auf, auf dessen Außenseiten mehrere Ventilklappen befestigt sind, derart, daß ihre freien und bei Unterdruck abhebenden Enden ins Kurbelgehäuse weisen. Der »Dachfirst« des ins Kurbelgehäuse ragenden, dachförmigen Ventilsitzkörpers bildet ein den Ansaugkanal längsdurchsetzendes Strömungshindernis. AuT den Ansaugkanal ist ein Rohrstutzen aufgesetzt, der sich in Ansaugrichtung trichterförmig erweitert und mit einem Drosselklappen enthaltenden Rohrkanal verbunden ist In dem Rohrstutzen sind zwei in Ansaugrichtiing divergierende Strömungsleitflächen vorgesehen, die quer /ur Längsachse des Rechteckquerschnitts des Ansaugkanals verlaufen. Nachteilig ist dabei der trotz der im Kurbelgehäuse liegenden Ventilklappen verhältnismäßig lange Ansaugweg, der durch die V-förmige Anordnung der Ventilklappen bedingt ist Dazu kommt, daß die Strömung in Ansaugrichtung hinter den Strömungsleitflächen noch einen erheblichen Weg zurückzulegen hat, bis sie durch die Durchlässe auf die Ventilklappen trifft wobei auf diesem Weg die Strömungsleitflächen keinen Einfluß mehr haben. Ungünstig ist ferner, daß die Strömung aufgeteilt werden muß und sich am »Dachfirst« des Vorsprunges staut dort geteilt und dabei stark verwirbelt wird. Weiterhin ist es ungünstig, daß infolge des spitzen Winkels zwischen den Ventilklappen und der Strömung die Kraftimpulse zum Abheben der freien Enden der Vcntilklappen klein sind und die Strömung zudem unter einem sehr spitzen Winkel durch die Durchlässe gezwungen wird, deren in Strömungsrichtung projizierte Durchgangsquerschnitte sehr klein sind. Infolge der in Strömungsrichtung bei und/oder unmittelbar vor den Ventilklappen auftretenden Turbulenzen besteht die Gefahr, daß die Ventilklappen beim Verdichtungshub nicht immer unmittelbar und zuverlässig in ihre Schließstellung gelangen, so daß verdichtetes Brennstoff-Gasgemisch in den Rohrstutzen zurückschlägt, was eine zusätzliche Störung der Strömung und eine Verschlechterung des Wirkungsgrades bewirkt. Um genügend Platz für den Vorsprung und die Ventilklappen zu haben, ist es schließlich erforderlich, den Ansaugkanal verhältnismäßig weit aus dem Kurbelgehäuse herauszuziehen.

Aus der US-PS 42 28 770 ist ein Zwei-Takt-Motor bekannt, bei dem der Ansaugkanal unmittelbar in den Zylinder mündet, wobei das Brennstoff-Gasgemisch durch ein Fenster in der Kolbenschürze in das Kurbelgehäuse strömen kann, wenn der Kolben eine bestimmte Stellung im Zylinder erreicht. Auch hierbei ist an der Mündung des Ansaugkanals der Ventilsitzkörper als Platte befestigt, an dem zum Zylinder weisend ein dachförmiger Vorsprung angebracht ist, auf dessen beiden Außenseiten eine Reihe von Ventilklappen festgelegt ist. In dem Vorsprung ist ein langgestreckter Strömungsleitkörper mit einem Tragflächenprofil befestigt, der sich mit seinem in Strömungsrichtung vorderen Teil bis in einen trichterförmigen Rohrstutzen hineinerstreckt, an den ein mit dem Vergaser verbundenes Rohr angeschlossen ist. Auch hierbei ergibt sich ein unzweckmäßig langer Ansaugweg und damit das Erfordernis, den Vergaser verhältnismäßig weit vom Motorblock anzuordnen. Unter beschränkten Platzverhältnissen ist dies unzweckmäßig. Der Strömungsleitkörper reicht hierbei bis in die Nähe der Durchlässe durch den Vorsprung. Jedoch trifft die zweigeteilte Strömung auf die Durchlässe unter einem sehr spitzen Winkel auf, der eine einwandfreie Durchströmung der Öffnungen negativ beeinflußt. Als Strömungshindernis wirkt weiterhin der Dachfirst des dachförmigen Vorsprungs, an dem sich die Strömung staut und unmittelbar beim Eintritt in die Durchlässe verwirbelt wird. Aufgrund der Turbulenzen in diesem Bereich läßt sich unter bestimmten Betriebsbedingungen das Zurückdrücken bereits komprimierten Gemisches in den Ansaugkanal und bis in den

Vergaser nicht verhindern, was eine zusätzliche Strömungsstörung sowie eine Verschlechterung des Wirkungsgrades ergibt Wegen des in Strömungsrichtung verhältnismäßig tiefen Vorsprunges muß der Ansaugkanal weit aus dem Zylindergehäuse herausgezogen werden.

Aus der US-PS 38 15 559 ist ein Zwei-Takt-Motor bekannt, bei dem jeder Ventilsitzkörper zweiteilig ausgebildet und im Inneren des Kurbelgehäuses um einen Kurbelwellenzapfen angeordnet ist Ein Strömungsleitkörper fehlt überhaupt Für die einzelnen Durchlässe durch den Ventilsitzkörper liegen verschieden lange Ansaugwege vor. Die Ansaugströmung muß nicht nur um 90° umgelenkt werden, sondern sie muß auch den Kurbelwellenzapfen umgehen.

Bei dem Zwei-Takt-Motor gemäß der Zeitschrift »Kiaftrad«/24/November 1960, wird die Ansaugströmung nicht nur um 90° umgelenkt, ehe sie die Ventilklappen von den Durchlässen abzuheben vermag, sondern es fehlt auch ein Strömungsleitkörper, der eine vergleichsnväßigende Wirkung auf die Strömung ausüben könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein an den Ansaugkanal angeschlossener Vergaser sehr nahe an die Ventilklappen herangesetzt werden kann und bei dem sichergestellt ist, daß unter allen Betriebsbedingungen kein vorkomprimiertes Brennstoff-Gas-Gemisch in den Ansaugkanal bzw. den Vergaser zurückschlagen kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Bei dieser Ausbildung ergibt sich ein außerordentlich kurzer Ansaugweg zwischen einem an den Ansaugkanal angeschlossenen Vergaser und dem Inneren des Kurbelgehäuses. Dies führt zu einem kompakten Verbrennungsmotor, wie er insbesondere für Bootsantriebe zweckmäßig ist, wo üblicherweise sehr wenig Plate zur Unterbringung des Verbrennungsmotors vorliegt. Infolge der kreisförmig um die Mitte des plattenförmigen Ventilsiizkörpers angeordneten Durchlässe und dem unmittelbar an der Ventilklappe befestigten Strömungsleitkörper ergeben sich sehr günstige Strömungsverhältnisse, insbesondere in dem Bereich, wo das angesaugte Brennstoff-Gasgemisch in die Durchlässe eintritt. Turbulenzen werden speziell in diesem Bereich weitgehend vermieden, was zu dem Vorteil führt, daß die Ventilklappen unter allen Betriebsbedingungen nach Beginn des Kompressionstaktes im Kurbelgehäuse zuverlässig ihre Schließstellung einnehmen. Ein Vergaserpatschen wurde im praktischen Betrieb nicht mehr festgestellt. Dies beruht vermutlich darauf, daß die Strömung zu den Durchlässen ohne eine Unterbrechung am Strömungsleitkörper geführt wird und keine Toträume oder Umlenkungen mehr auftreten, die in Strömungsrichtung zwischen dem Strömungsleitkörper und den Durchlässen Turbulenzen hervorrufen könnten.

In der Ausgestaltung der Unteransprüche wird die Kompaktheit und die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors noch weiter verbessert

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. I eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Motors mit einer Einlaßanordnung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Kurbelgehäuses des Motors nach F i g. 1 nach Abnahme von Teilen der Einlaßanordnung,

F i g. 3 eine Innenansicht eines Gußteik der Einlaßanordnung,

F i g. 4 eine Innenansicht eines weiteren Teils der Einlaßanordnung,

F i g. 5 eine vergrößerte Schnittansicht eines Flatterventils und eines als Gußteil ausgebildeten Einlaufstutzens und

F i g. 6 eine zerlegte Schrägansicht des Flatterventils insgesamt

Ein in einer Teilschnittansicht in Fig. 1 dargestellter Dreizylinder-Zweitaktmotor mit einer erfindungsgemäßen Einlaßanordnung ist insbesondere für die Verwendung in einem Außenbordantrieb eines Wasserfahrzeugs geeignet Wie bei einem Außenbordmotor üblich, ist eine Kurbelwelle 11 um eine senkrechte Achse drehbar darin gelagert In den Zylindern 13 des Motors 10 geführte Kolben 12 sind über Pleuelstangen 14 antriebsübertragend mit der Kurbelwelle 11 verbunden. Für jeden Zylinder 13 ist ein eigener Kurbelkastenraum 15 vorhanden, welcher durch die Kurbelwellenlager 16 von den anderen Kurbelkästen getrennt ist.

Bei der Hin- und Herbewegung der Kolben 12 entsteht in dem jeweiligen Kurbelkastenraum 15 abwechselnd ein Unterdruck und ein Überdruck, so daß sich eine Pumpwirkung ergibt. Die Kurbelkastenräume 15 sind jeweils von einem eigenen, einen einzigen Mischkanal aufweisenden Vergaser 17 mit einem Luft-Brennstoffgemisch gespeist Die zu den mithin drei Vergasern 17 gehörigen Vergaserstutzen 18 sind in Strömungsverbindung mit dem jeweiligen Kurbelkasten 15 am Kurbelgehäuse befestigt Die Speisung des jeweiligen Kurbelkastenraumes 15 ist mittels eines im zugeordneten Ansaugkanal angeordneten Flatterventils 19 gesteuert. An den Einlassen der Vergaser 17 ist jeweils ein herkömmlicher Ansauggeräuschdämpfer 21 angebracht. Beim Aufwärtshub der Kolben 12 wird ein Luft-Brennstoffgemisch in den jeweiligen Kurbelkastenraum 15 gesaugt und beim Abwärtshub des Kolbens komprimiert, bis es über (nicht gezeigte) Überströmkanäle in den jeweiligen Zylinder 13 gelangen kann. Im Zylinder 13 wird das Luft-Brennstoffgemisch dann beim nächsten Aufwärtshub des Kolbens 12 komprimiert, durch eine Zündkerze 22 gezündet, um den Kolben abwärts zu beschleunigen, und entweicht dann schließlich durch (nicht dargestellte) Auslaßschlitze, womit dann ein Arbeitszyklus eines herkömmlichen Zweitaktmotors beendet ist.

Zu der Einlaßanordnung gehören zunächst die drei Vergaser 17, welche jeweils einen eine Venturidüse enthaltenden Ansaugkanal bzw. Vergaserstutzen 18 von kreisförmigem Querschnitt aufweisen. Die Vergaser 17 dienen der Aufbereitung eines Gemischs aus Luft und Brennstoff in einem üblichen Mischungsverhältnis. Der Zustrom des Luft-Brennstoff gemischs ist durch herkömmliche Drosselklappen 23 gesteuert, welche an der Abströmseite der Venturidüsen in den Ansaugkanälen angeordnet sind.

Der Anschluß der Vergaser 17 am Kurbelkasten des Motors erfolgt über jeweils einen als ein Gußteil ausge-

eo bildeten Ansaugkanal 24. Dieser umgibt einen mit der Achse des Vergaserstutzens 18 fluchtenden, axialsymmetrischen Durchlaß, welcher sich vom Vergaserstutzen aus zu seinem Austrittsende hin auf den beträchtlich größeren Durchmesser einer Einlaßöffnung 25 des Kurbelkastens erweitert.

Zwischen dem Ansaugkanal 24 und dem Kurbelkasten 27 ist ein Ventilsitzkörper 26 angeordnet. Dieser hat eine ringförmige Anordnung von neun einen kreis-

förmigen Querschnitt aufweisenden Durchlässen 28, deren äußere Randbereiche mit dem Rand des kreisförmigen Einlasses des Kurbelkastens 27 fluchten. Um einer Ansammlung von Flüssigkeit im tiefsten Bereich des Ansaugkanals vorzubeugen, ist einer der Durchlässe 28 an der tiefsten Stelle der Einlaßöffnung 25 des Kurbelkastens angeordnet

An der Innenseite des Ventilsitzkörpers 26 sind drei Kiappenstege 29 befestigt Diese weisen jeweils drei Ventilklappen 30 auf, welche die Durchlässe 28 im Nor- ίο malzustand geschlossen halten und durch einen Unterdruck im jeweiligen Kurbelkastenraum 15 öffnend betätigbar sind. Wie man insbesondere in Fig.6 erkennt, trägt der Ventiisitzkörper 26 an der Innenseite eine Anordnung von Ausrichtstiften 31, welche mit Bohrungen

32 der Klappenstege 29 in Eingriff bringbar sind, um die einzelnen Ventilklappen 30 auf die Durchlässe 28 ausgerichtet zu halten. Die Klappenstege 20 sind mittels eines kreisförmigen Klemmstücks 33, welches den Ausrichtstiften 31 entsprechende Bohrungen 34 aufweist, am Ventilsitzkörper 26 befestigt Eine auf das Klemmstück

33 aufgelegte Sicherungsscheibe 35 hat eine abwärts abgewinkelte Zunge 36 für den Eingriff mit einem Schlitz 37 des Klemmstücks 33 sowie eine zweite Zunge 38, welche nach dem Zusammenbau aufwärts abgewinkelt wird, um eine Befestigungsschraube 39 gegen Verdrehen zu sichern. Da die einzelnen Ventilklappen 30 innerhalb der Einiaßanordnung symmetrisch angeordnet sind, sind sie im Betrieb im wesentlichen gleichen Belastungen unterworfen.

Am Ventilsitzkörper 26 ist ein entgegen der Strömungsrichtung in den Ansaugkanal hineinragender Strömungs-Leitkörper 40 von geschweifter Konusform geformt. Zusammen mit dem Ansaugkana: begrenzt der Strömungs-Leitkörper einen Strömungskanal, welcher eine sich in Richtung auf die Durchlässe des Ventilsitzkörpers stetig vergrößernde Querschnittsfläche hat. Wie man insbesondere in F i g. 2 und 5 erkennt, haben die Durchlässe 28 an der Zuströmseile einen in die Kontur des Strömungs-Leitkörpers 40 überleitenden Rand 41, welcher eine möglichst störungsfreie Durchströmung der Durchlässe gewährleistet.

Ein Motor der vorstehend beschriebenen Art wurde zunächst ohne die an den Ventilshzkörpern geformten Leitkörper erprobt. Dabei zeigte der Motor im Leerlauf sowie bei niedrigen Drehzahlen zwar ein günstigeres Betriebsverhalten als ein Motor mit einem V-förmigen Flatterventil, bei höheren Drehzahlen war jedoch ein häufiges Zurückschlagen durch den Vergaser zu beobachten. Das Zurückschlagen machte sich durch das Auftreten von sichtbaren Wölkchen des Luft-Brennstoffgemischs an den Einlassen der Vergaser bemerkbar und führte zu einer meßbaren Verringerung der Leistung bei erhöhtem Brennstoffverbrauch.

Bei Verwendung von jeweils mit einem Leitkörper versehenen Ventilsitzkörpern ergab sich eine überraschende Leistungssteigerung bei verringertem Brennstoffverbrauch im höheren Drehzahlbereich ohne Leistungsabfall bei niedrigen Drehzahlen. Ferner wurden an den Einlassen der Vergaser keinerlei Anzeichen für ein Zurückschlagen beobachtet Somit schafft die Erfindung also eine Einlaßanordnung, welche im gesamten Betriebsbereich des Motors eine hohe Leistung erbringt, einen kompakten Aufbau hat und auf einfache Weise herstellbar ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

32 48 36ί Patentansprüche:

1. Kurbelkastengespülter Verbrennungsmotor, mit einem am Motor angeordneten Vergaser und einem Vergaserstutzen, mit quer zur Kurbelwellenachse verlaufenden, koaxial zum Vergaserstutzen ausgerichteten Ansaugkanal zum Kurbelgehäuse, mit einem im Ansaugkanal angeordneten Flatterventil, das aus einem mehrere Durchlässe aufweisenden Ventilsitzkörper und darauf befestigten, ins Kurbelgehäuse öffnenden Ventilklappen besteht, und mit einem im Ansaugkanal angeordneten Strömungsleitkörper, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verkürzen des Ansaugweges bei einem Zwei-Takt-Motor der Ventilsitzkörper (26) eine kreisförmige Platte mit kreisförmig um die Plattenmitte verteilten Durchlässen (28) ist, und daß der Strömungsleitkörper (40) annähernd kegelige Form hat und an der den Ventilklappen (30) abgewandten Plattenseite mit sich in Ansaugrichtung vergrößerndem Durchmesser mittig angeordnet ist

2. Kurbelkastengespülter Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (41) der Durchlässe (28) in die Kontur des Strömungsleitkörpers (40) übergehen.

3. Kurbelkastengespülter Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (28) im wesentlichen kreisförmig sind.

4. Kurbelkastengespülter Verbrennungsmotor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugkanal (24) einen kreisförmigen Querschnitt besitzt und — in einem Längsschnitt gesehen — mit einem annähernd von der Höhe der Spitze des Strömungsleitkörpers (40) beginnend bis zum Ventilsitzkörper (26) allmählich zunehmendem Durchmesser ausgebildet ist, und daß der Ventilsitzkörper (26) senkrecht zur Achse des Ansaugkanals (24) angeordnet ist.

5. Kurbelkastengespülter Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsleitkörper (40) mit dem Ventilsitzkörper (26) einstückig ist.

6. Kurbelkastengespülter Verbrennungsmotor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappen (30) mit ihren zur Ansaugkanalachse weisenden Klappenstegen (29) zentral am Ventilsitzkörper (26) befestigt sind.