DE3347847C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Brennkraftmaschine der
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Bei einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der die verbrannten
Gase durch ein aus Spülschlitzen in die Zylinderbohrung
einströmendes frisches Luft/Kraftstoffgemisch aus der Zylinderbohrung
gespült werden, sind in dem frischen Brenngasgemisch
Luft und Kraftstoff vollständig miteinander vermischt
und bilden ein gleichförmiges Gemisch, das in den Zylinder
eingeleitet wird. Dieses gleichförmige Gemisch spült die
verbrannten Gase aus dem Zylinder bzw. den Zylindern der
Maschine. Dabei entweicht jedoch ein Teil des frischen Brenngasgemisches
mit den verbrannten Gasen in den Auslaßschlitz.
Ein beachtlicher Teil des Kraftstoffs gelangt daher in den
Abgaskanal der Maschine, ohne verbrannt worden zu sein, mit
dem Ergebnis, daß der Kraftstoffverbrauch unnötig hoch ist
und der Anteil schädlicher Kohlenwasserstoffe im Abgas groß
ist.
Eine Zweitakt-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art
ist bekannt aus dem AT-Buch "Mitteilungen des Instituts für
Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik, Kenndaten und
Konstruktion neuzeitlicher Zweiradmotoren", 3. erweiterte
Auflage, 1982, Heft 31 b), Bildteil, Abb. 62 T, 3d, 3e, 3j,
3k I, 3k II. Bei dieser bekannten Zweitakt-Brennkraftmaschine
kommen jeweils zwei Paare unterschiedlich großer Spülschlitze
zum Einsatz, die bezüglich ihrer Seitenwände geneigt zueinander
angeordnet sind, welche im übrigen einen geradlinigen,
innerhalb der beiden unterschiedlich großen Spülschlitzen
zueinander parallelen Verlauf aufweisen. Aufgrund dieser
Spülschlitz-Konfiguration und -Ausbildung wird Luft/Kraftstoffgemisch
in unterschiedlicher Richtung in die Zylinderbohrung
eingeführt. Dabei kann jedoch nicht verhindert
werden, daß das in der Nähe des Auslaßschlitzes in die
Zylinderbohrung eintretende Luft/Kraftstoffgemisch mit den
verbrannten Gasen in den Auslaßschlitz gelangt.
Aus der DE-OS 22 45 417 ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine
bekannt, die in die Kurbelkammer Luft ansaugt, die von dort
am Ende des Arbeitstakts in einem ersten Teilstrom durch
einen die Kurbelkammer mit der Brennkammer verbindenden
ersten Spülkanal in die Brennkammer geleitet wird. Ein
zweiter Teilstrom der Luft wird über einen die Kurbelkammer
mit der Brennkammer verbindenden zweiten Kanal, dessen brennkammerseitige
Öffnung vom Kolben zeitlich später als die des
ersten Spülkanals geöffnet wird, in die Brennkammer geleitet
und auf seinem Weg mittels einer Einspritzdüse mit Kraftstoff
versetzt. Diese Maschine erfordert zwei Spülkanäle und eine
Zeitsteuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Zweitakt-Brennkraftmaschine anzugeben, bei der mit konstruktiv
einfachen Strömungsmaßnahmen eine Spülung des
Brennraums erreicht wird, bei der verhindert wird, daß
Kraftstoff in nennenwerten Mengen in den Abgaskanal gelangen
kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach besteht der Kern der Erfindung darin, die in den
jeweiligen Spülschlitz mündenden Seitenwandabschnitte derart
gekrümmt auszubilden, daß flüssiger Kraftstoff in Form feiner
Kraftstoffpartikel auf dem gebogenen Seitenwandabschnitt
niedergeschlagen wird, der dem Auslaßschlitz am nächsten
liegt, wodurch erreicht wird, daß das in die Zylinderbohrung
einströmende Gemisch derart geschichtet ist, daß ein magerer
Gemischanteil einen fetteren Gemischanteil mit Bezug auf den
Auslaßschlitz abdeckt. Das Resultat dieser Strömungsführungsmaßnahmen
ist eine Spülung des Brennraums, bei der verhindert
wird, daß Kraftstoff in nennenswerten Mengen in den Abgaskanal
gelangen kann.
Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die in
den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert
werden. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Zweitakt-Brennkraftmaschine;
Fig. 2 einen Schnitt durch die Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Fig. 1 längs
der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Innenwand der
Zylinderbohrung in Fig. 1, wobei nur der Spülschlitz
und der Überströmkanal dargestellt sind;
Fig. 4 einen Querschnitt des Zylinderblocks der Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Fig. 1
längs der Linie IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Spülschlitzes in
Fig. 3;
Fig. 6 Querschnitte durch den Spülschlitz von Fig. 5 längs
der Linien A-A, B-B und C-C nach Fig. 5;
Fig. 7 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zweitakt-Brennkraftmaschine, und
Fig. 8 einen Querschnitt durch Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Fig. 7
längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7.
Fig. 1 zeigt eine Zweitakt-Brennkraftmaschine
mit einem Kurbelgehäuse 1, einem Zylinderblock
2, einem Zylinderkopf 3, einer im Zylinderblock 2 ausgebildeten
Zylinderbohrung 4, einem darin auf- und abbeweglichen Kolben 5, einer
Kurbelwelle 6, Ausgleichsgewichten 7, einer den Kolben 5 mit den
Ausgleichsgewichten 7 verbindenden Pleuelstange 8, einer im
Zylinder 4 angeordneten Zündkerze 9, einem Einlaßkanal 10 und
einem Auslaßkanal 11. Wenn der Kolben 5 sich in der Zylinderbohrung 4 auf-
und abbewegt, dann rotieren die Ausgleichsgewichte 7 entsprechend
in einer vorbestimmten Richtung. Der Einlaßkanal 10
mündet am einen Ende in einen Einlaßschlitz 12, der alternierend
von dem Kolben 5 bedeckt und geöffnet wird. Das andere
Ende des Einlaßkanals 10 ist über einen Vergaser 14 mit Drosselklappe
26 mit einem Luftfilter 13 verbunden. Der Auslaßkanal 11
beginnt am einen Ende an einem Auslaßschlitz 15, der sich in die
Zylinderbohrung 4 hinein öffnet und alternierend von dem Kolben 5
geschlossen und geöffnet wird. Das andere Ende des Auslaßkanals
11 öffnet sich ins Freie. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist
an der Wandung der Zylinderbohrung 4 ein Paar Spülschlitze 16 ausgebildet.
Die Spülschlitze 16 sind symmetrisch in Bezug auf
die Achse gelegen, die durch den Auslaßkanal 11 verläuft, und
die Öffnungen der Spülschlitze 16 sind gegen die Wandung der
Zylinderbohrung 4 gerichtet, und zwar gegen jenen Wandabschnitt, der
dem Auslaßschlitz 15 gegenüberliegt. Die Spülschlitze 16 sind
mit dem oberen Innenraum des Kurbelgehäuses 1 über entsprechende
Überströmkanäle 19 verbunden, die einen relativ großen Querschnitt
aufweisen und relativ kurz sind.
Fig. 3 zeigt den Spülschlitz 16 und den Überströmkanal 19 nach
Fig. 1, und Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Zylinderblock
2. Außerdem zeigt Fig. 5 nur einen Spülschlitz 16 und
Fig. 6 zwei Querschnitte des Spülschlitzes 16. Das heißt, in
Fig. 6 ist mit A ein Querschnitt des Spülschlitzes 16 längs der
Linie A-A in Fig. 5, mit B ein Querschnitt des Spülschlitzes 16
längs der Linie B-B in Fig. 5 und mit C ein Querschnitt durch
den Spülschlitz 16 längs der Linie C-C in Fig. 5 dargestellt.
Wie aus den Fig. 1, 3 und 5 hervorgeht, weist der Querschnitt
des Spülschlitzes keine rechteckige Gestalt auf. Die linke Hälfte
der oberen Kante 16a des Spülschlitzes 16 und die untere
Kante 16b des Spülschlitzes 16 erstrecken sich horizontal
und die obere Hälfte einer ersten Seitenkante 16c sowie
die zweite Seitenkante 16d des Spülschlitzes 16 erstrecken
sich vertikal. Das rechte Ende der oberen Kante 16a und das
obere Ende der ersten Seitenkante 16c sind jedoch über eine gebogene
Kante 16e verbunden. Außerdem sind eine erste Seitenwand 19c
des Überströmkanals 19 mit der gebogenen Kante 16e,
die erste Seitenkante 16c über einen gebogenen Wandabschnitt 19e und die
zweite Seitenwand 19d des Überströmkanals 19 mit der zweiten Seitenkante
16d über einen gebogenen Wandabschnitt 19f verbunden. Wie man aus den
Fig. 5 und 6 entnehmen kann, nimmt der Krümmungsradius des
gebogenen Wandabschnitts 19c ab, wenn der gebogene Wandabschnitt 19e die obere
Kante 16a erreicht.
Wenn der Kolben 5 die Spülschlitze 16 leicht öffnet, dann beginnt
unter Druck stehendes Luft/Kraftstoffgemisch aus der
Kurbelkammer 1 durch die Überströmkanäle 19 und die Spülschlitze
16 in die Zylinderbohrung 4 einzufließen. Das Luft/Kraftstoffgemisch
strömt dabei längs eines Strömungswegs, der zwischen den gebogenen
Wandabschnitten 19e und 19f ausgebildet ist, wie Fig. 6(A)
zeigt. Ein großer Teil des Gemischs trifft daher dabei auf den
gebogenen Wandabschnitt 19e und fließt dann auf gekrümmtem Wege längs
des gebogenen Wandabschnitts 19e. Als Folge davon wirkt auf das Luft/
Kraftstoffgemisch eine Zentrifugalkraft, wodurch flüssiger Kraftstoff
in Form feiner Kraftstoffpartikel auf dem gebogenen Wandabschnitt 19e
niedergeschlagen wird. Der flüssige Kraftstoff
fließt dann in die Zylinderbohrung 4 in einer tangentialen
Richtung des gebogenen Wandabschnitts 19e und bewegt sich vorwärts
gegen die Wandung der Zylinderbohrung 4, die dem Auslaßschlitz 15
gegenüberliegt, wie es die Pfeile r in den Fig. 1 und 4
zeigen. Es wird daher nahe der Wandung der Zylinderbohrung 4 ein
fettes Gemisch gebildet. Das Gemisch fließt längs kaum gekrümmten Strömungsbahnen s (s. Fig. 1 und 4) in die Zylinderbohrung 4
ein, was von der auf das Gemisch einwirkenden Trägheitskraft
herrührt.
Wenn der Kolben 5 dann die Spülschlitze 16 weiter
öffnet, wie es Fig. 6(B) und Fig. 6(C) zeigen, fließt
der am gebogenen Wandabschnitt 19e haftende Kraftstoff in tangentialer
Richtung des gebogenen Wandabschnitts 19e gegen die Wandung der
Zylinderbohrung 4 und die Strömungsrichtung des Luft/Kraftstoffgemischs
wird allmählich geändert, so daß der Winkel der Strömungsrichtung
in Bezug auf eine Linie, die durch beide Spülschlitze
16 verläuft, klein wird.
Das in der Zylinderbohrung 4
befindliche Gemisch wird daher so geschichtet, daß das magere
Gemisch das fettere Gemisch abdeckt.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine modifizierte Ausführungsform
der Zweitakt-Brennkraftmaschine nach den Fig. 1 bis 6. Bei dieser Ausführungsform
sind drei Spülschlitzpaare 16, 17 und 18 an der
Wandung der Zylinderbohrung 4 ausgebildet, und jeder Spülschlitz
16, 17 und 18 hat eine Gestalt, die jener der Spülschlitze 16
nach den Fig. 1 bis 6 gleicht. Das heißt, jeder Spülschlitz
16, 17 und 18 weist eine gebogene obere Kante 16e und einen gebogenen
Wandabschnitt 19e nahe dem Auslaßschlitz 15 auf. Wenn der Kolben 5 daher
die Spülschlitze 16, 17 und 18 öffnet, fließt an den
gebogenen Wandabschnitten 19e haftender Kraftstoff in die Zylinderbohrung 4
in einer tangentialen Richtung von den Spülschlitzen 16, 17
und 18 gegen die Wandung der Zylinderbohrung 4, wie durch die
Pfeile r in den Fig. 7 und 8 gezeigt. Außerdem fließt gleichzeitig
ein mageres Gemisch in die Zylinderbohrung 4 ein, ohne dabei
gekrümmten Strömungsbahnen zu folgen, was aus den Trägheitskräften folgt,
wie der Pfeil s in den Fig. 7 und 8 zeigt. Das Luft/Kraftstoffgemisch
in der Zylinderbohrung 4 ist daher so geschichtet, daß
das magere Gemisch das fette Gemisch abdeckt.
Mit Hilfe von
einem mageren Gemisch wird also verhindert, daß ein fetteres Gemisch
in den Auslaßkanal entweichen kann, so daß der Anteil von
Kraftstoff, der unverbrannt aus der Maschine entweichen kann,
gegenüber einer konventionellen Zweitakt-Brennkraftmaschine beträchtlich
verringert ist. Dies ermöglicht eine Herabsetzung des Kraftstoffverbrauchs
und der Anteile unverbrannter Kohlenwasserstoffkomponenten
im Abgas. In
Versuchen hat sich bestätigt, daß gemäß der vorliegenden
Erfindung der Kraftstoffverbrauch um etwa 30% und
der Anteil unverbrannter Kohlenwasserstoffkomponenten im
Abgas um etwa 50% im Vergleich zu bekannten Zweitakt-Brennkraftmaschinen
verringert werden kann. Außerdem hat sich bestätigt, daß die
Maschine auch bei der Verwendung von Kerosin oder Alkohol
anstelle von Benzin als Treibstoff in stabiler Weise betrieben
werden kann.
Claims (5)
1. Zweitakt-Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Zylinderblock
mit Zylinderbohrung darin, einem darin auf- und abbeweglichen
Kolben, einem Auslaßschlitz und zumindest
einem Paar einander gegenübergelegenen, zum Auslaßschlitz
versetzt angeordneten Spülschlitzen in der Zylinderwand,
die von dem Kolben geöffnet und geschlossen werden, einem
Kurbelgehäuse mit darin ausgebildeter Kurbelkammer, in
welcher sich in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung wechselnde
Drücke aufbauen, einem in Abhängigkeit von der
Kolbenstellung mit der Kurbelkammer verbindbaren Einlaßkanal
am Zylinderblock mit einem Lufteinlaß, zwei Überströmkanälen,
die die Kurbelkammer mit den Spülschlitzen
verbindet, und einer Kraftstoffzuführungseinrichtung im
Einlaßkanal zur Bildung von Luft/Kraftstoffgemisch darin,
wobei die Spülschlitze eine obere Kante, eine untere Kante,
eine erste Seitenkante nahe dem Auslaßschlitz und eine
zweite Seitenkante fern vom Auslaßschlitz sowie eine gebogene
Kante im Verbindungsbereich der ersten Seitenkante
mit der oberen Kante aufweist, und wobei jeder Überströmkanal
eine mit der oberen Kante verbundene Außenwand, eine
mit der unteren Kante verbundene Innenwand, eine erste, mit
der ersten Seitenkante verbundene Seitenwand und eine zweite,
mit der zweiten Seitenkante verbundene Seitenwand aufweist,
gekennzeichnet durch einen in jedem Überströmkanal
(19) ausgebildeten
und in den jeweiligen Spülschlitz (16) mündenden,
gebogenen Wandabschnitt (19e), der mit der ersten Seitenkante (16c) verbundenen Seitenwand (19c), wobei der gebogene Wandabschnitt (19e) im Eckbereich der gebogenen
Kante (16e) des Spülschlitzes (16) angeordnet und
vom Auslaßschlitz (15) weg auf einen diesem gegenübergelegenen
Innenwandabschnitt des Zylinders (4) hin gebogen
ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Krümmung des Wandabschnitts
(19e) derart gewählt ist, daß im Bereich der gebogenen
Kante (16e) sowie der ersten Seitenkante (16c) des Spülschlitzes
(16) an die Wandkrümmung angelegte Tangenten
den Innenwandbereich des Zylinders (4) schneiden, der
dem Auslaßschlitz (15) gegenüberliegt.
3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene
Kante (16e) des Spülschlitzes (16) sich über etwa eine
Hälfte der oberen Kante (16a) und über etwa eine Hälfte
der ersten Seitenkante (16c) des Spülschlitzes erstreckt.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius
des gebogenen Wandabschnitts (19e) entlang der
gebogenen Kante (16e) des Spülschlitzes (16) zu dessen
oberer Kante (16a) hin abnehmend verläuft.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl
von Spülschlitzen (16, 17, 18) einander gegenübergelegen
in der Zylinderwand vorgesehen sind, von denen
jeder an einen Überströmkanal (19, 20, 21) angeschlossen
ist und jeweils die gebogene Kante (16e) aufweist.
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