DE3510770A1

DE3510770A1 - Zweitakt-brennkraftmaschine mit im zylinderkopf angeordnetem auslassventil

Info

Publication number: DE3510770A1
Application number: DE19853510770
Authority: DE
Inventors: Nabi Dr. Seuzach Dedeoglu
Original assignee: Sulzer AG; Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1986-10-16
Also published as: DE3510770C2

Description

P.5940/St/td

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur / Schweiz

Zweitakt-Brennkraftmaschine mit im Zylinderkopf angeordnetem Auslassventil

Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder mit mindestens einem in dessen Kopf angeordneten Auslassventil und mit am anderen Ende des Zylinders in dessen Wand angebrachten, radialen und tangentialen Spülluftschlitzen, wobei die Zufuhr der Spülluft vom im Zylinder hin- und herbeweglichen Kolben gesteuert wird. Das Spülsystem dieser Maschine wird auch als Längsspülung bezeichnet.

Eine Brennkraftmaschine dieser Art mit einem in der Zylinderachse angeordneten Auslassventil ist aus der CH-PS 199 bekannt. Bei dieser Maschine sind alle radialen Spülluftschlitze in einer Reihe gleichmässig über den Zylinderumfang verteilt nahe dem unteren Totpunkt des Kolbens angeordnet, wogegen die tangentialen Schlitze sich alle in einer Reihe befinden, die dicht oberhalb der zuerstgenannten Reihe angeordnet ist. Bei dieser Anordnung der Spülluftschlitze wird im Zylinder mit Hilfe der tangentialen Schlitze eine Drallströmung erzeugt, die sich nahe der Zylinderwand nach o'ben zum Auslassventil bewegt, während mit Hilfe der radialen Schlitze eine Axialströmung im mittleren Bereich des Zylinders erzeugt wird. Mit Hilfe dieser Axial-

strömung wird erreicht, dass ein sonst ungespülter Kernbereich unterhalb des Auslassventils ebenfalls gespült wird, wodurch der Spülwirkungsgrad verbessert und die Verbrennung günstig beeinflusst wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spülung der eingangs genannten Brennkraftmaschine weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass sowohl die radialen als auch die tangentialen, über den Zylinderumfang verteilt angeordneten Spülluftschlitze mit ihrem Austrittsquerschnitt in einer gemeinsamen Reihe angeordnet sind. Durch diese Anordnung der Schlitze liegen die in verschiedenen Richtungen sich ausbreitenden Strahlen der Spülluft - in Umfangsrichtung des Zylinders gesehen - nebeneinander, wodurch in den Grenzbereichen benachbarter Strahlen in hohem Masse Mikroturbulenzen erzeugt werden. Solche Mikroturbulenzen beschleunigen das Verdampfen und das Verbrennen der mittels mindestens einer Einspritzdüse in den Zylinderraum eingebrachten Brennstofftröpfchen. Die Beschleunigung dieser Vorgänge erhöht den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und reduziert gleichzeitig die Rauch-, CO- und CH-Emmissionen.jNach einer konstruktiv besonders einfachen Weiterbildung der Erfindung sind die radialen und die tangentialen Spülluftschlitze einander abwechselnd angeordnet, wobei die Achse der tangentialen Schlitze jeweils unter einem Winkel von etwa 10° bis 20° zum Radius des Zylinders steht.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind über den Zylinderumfang gleichmässig verteilt drei radiale Spülluftschlitze und zwischen jeweils zwei dieser Schlitze mehrere tangentiale Spülluftschlitze angeordnet. Hierdurch ergeben sich innerhalb des Zylinders drei drallartige,

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aufwärtsgerichtete Wirbelströmungen, die sich bei gleichem Drehsinn gegenseitig anziehen und dadurch eine besonders intensive Spülung des Kernraumes unterhalb des Auslassventils bewirken. Gleichzeitig wird die Bildung von Mikroturbulenzen noch erhöht.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Schnitt einen längsgespülten Zylinder mit Spülluftschlitzen,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Zylinder nach Fig. 1 im Bereich der Spülluftschlitze, in grösserem

Massstab, und

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Zylinder im Bereich der Spülluftschlitze mit gegenüber Fig. 2 abgewandelter Anordnung der Schlitze.

Gemäss Fig. 1 weist eine nicht näher dargestellte Zweitakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine der Dieselbauart einen Zylinder 1 auf, der an seinem oberen Ende durch einen Zylinderkopf oder -deckel 2 abgeschlossen ist. Im Zentrum des Zylinderdeckels 2 ist ein Auslassventil 3 angeordnet, das in der gezeichneten Stellung einen Auslasskanal 4 im Zylinderdeckel 2 verschliesst und durch eine nicht gezeigte Steuerung geöffnet werden kann. Im Zylinder 1 ist ein Kolben 5 auf- und abbeweglich angeordnet, der in Fig. 1 etwa seine untere Totpunktstellung innehat.

In Fig. 1 sind nahe oberhalb des Kolbens 5 in der Wand des Zylinders 1 radiale Luftspülschlitze 6 und tangentiale Luftspülschlitze 7 vorgesehen, die einander abwechseln. Alle Schlitze 6 und 7 sind so in der Zylinderwand ausgebildet, dass ihr in die Zylinderinnenfläche mündender Austrittsquerschnitt in einer gemeinsamen Reihe liegt, oder mit anderen Worten ausgedrückt, dass alle Austrittsquerschnitte auf derselben Höhe des Zylinders angeordnet sind. Die hochrechteckigen Querschnitt aufweisenden radialen Schlitze 6 erstrecken sich rechtwinklig zur Zylinderachse, wogegen die tangentialen Schlitze 7 einerseits von unten nach oben gegen die Zylinderachse geneigt verlaufen, und andererseits - wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist schliesst ihre Achse 8 jeweils mit dem Zylinderradius einen Winkel von etwa 10 bis 20 ein. Alle Achsen 8 der Schlitze 7 verlaufen also tangential an einen im Zentrum des Zylinders befindlichen gedachten Kreis 9. Wegen des geneigten Verlaufs der Achsen 8 der tangentialen Schlitze wird deren Querschnitt von einem Parallelogramm begrenzt.

Die Querschnittsflächen der Schlitze 6 und 7 sind untereinander etwa gleich gross.

Beim Längsspülen des Zylinders 1 tritt also die Spülluft über die Schlitze 6 und 7 in den Zylinderraum ein. Das Auslassventil 3 ist während des Spülvorganges geöffnet, so dass die über die Schlitze eintretende Luft die vom vorhergehenden Arbeitstakt herrührenden Rauchgase über den Kanal 4 aus dem Zylinder herausdrückt. Der Spülvorgang ist beendet, wenn die Schlitze 6 und 7 vom sich aufwärts bewegenden Kolben 5 vollkommen überdeckt sind, wonach bei geschlossenem Auslassventil 3 während der weiteren Aufwärtsbewegung des Kolbens die Kompression der im Zylinder eingeschlossenen Luft stattfindet. Im Bereich des oberen

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Totpunktes des Kolbens 5 wird dann über nicht dargestellte Einspritzdüsen Brennstoff in fein zerteilter Form in die komprimierte Luft eingespritzt, der sich dann entzündet und verbrennt, woraufhin die Abwärtsbewegung des Kolbens einsetzt. Durch die radialen Schlitze 6 entstehen auf das Zentrum des Zylinders zu gerichtete Luftstrahlen, die dann nach oben in axiale Richtung umgelenkt werden (Pfeil A in Fig. 1), während die über die tangentialen Schlitze 7 eintretende Luft im Zylinder eine Drallbewegung ausübt (Pfeil B in Fig. 1). Die auf gleicher Höhe nebeneinander in den Zylinder eintretenden Luftstrahlen bilden in ihren Randbereichen Mikroturbulenzen, die das Verdampfen und das Verbrennen des eingespritzten Brennstoffs begünstigen. Im übrigen wird durch die in den radialen Schlitzen 6 erzeugten Luftstrahlen der Kernraum unterhalb des Auslassventils 3 gut gespült.

Beim dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind über den Umfang des Zylinders gleichmässig verteilt drei radiale Luftspülschlitze 6 vorgesehen, d.h. die Achsen zweier Schlitze schliessen einen Winkel von 120° ein. Zwischen jeweils zwei radialen Schlitzen 6 sind jeweils sechs tangentiale Schlitze 7a bis 7f angeordnet, wobei der Winkel zwischen dem Zylinderradius und der Achse 8 beim Schlitz 7a 5° beträgt, beim Schlitz 7b 10°, usw. jeweils 5 mehr als beim vorhergehenden Schlitz. Wesentlich ist dabei, dass der dem radialen Schlitz 6 benachbarte Schlitz 7f mit seiner Achse 8 im Zylinderraum vom Schlitz 6 weggerichtet ist. Durch diese Anordnung der tangentialen Schlitze 7a bis 7f werden im Betrieb der Maschine innerhalb des Zylinders 1 drei nebeneinander sich drehende Wirbel mit gleichem Drehsinn erzeugt, wobei sich die drei Wirbel gegen das Zylinderzentrum hin zusammenziehen und dadurch eine intensive Spülung des Kernbereichs unterhalb des Auslassventils bewirken.

Claims

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Patentansprüche

Zweitakt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder mit mindestens einem in dessen Kopf angeordneten Gasauslassventil und mit am anderen Ende des Zylinders in dessen Wand angebrachten, radialen und tangentialen Spülluftschlitzen, wobei die Zufuhr der Spülluft vom im Zylinder hin- und herbeweglichen Kolben gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet , dass sowohl die radialen als auch die tangentialen, über den Zylinderumfang verteilt angeordneten Spülluftschlitze mit ihrem Austrittsquerschnitt in einer gemeinsamen Reihe angeordnet sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen und die tangentialen Schlitze einander ab- f wechselnd angeordnet sind. ^l
3.-Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der tangentialen Schlitze jeweils unter einem Winkel von etwa 10 bis 20 zum Radius des Zylinders steht.
4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den Zylinderumfang gleichmässig verteilt drei radiale Spülluftschlitze und zwischen jeweils zwei dieser Schlitze mehrere tangentiale Spülluftschlitze angeordnet sind.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Achse der tangentialen Schlitze und dem Zylinderradius von einem radialen Schlitz ausgehend bis zum nächsten radialen Schlitz zunehmend grosser wird.