DE4030920A1 - Hubkolben-zweitakt-brennkraftmaschine mit verdraengungsspuelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Zweitakt-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bekanntlich liefert eine Verdrängungsspülung, bei der das Ausschieben der Abgase aus den Brennräumen durch das einströmende Frischgas bewerkstelligt wird, bessere Spülergebnisse als eine Mischungsspülung.

Schwierigkeiten bei einer Verdrängungsspülung können dadurch auf­ treten, daß das einströmende Frischgas nicht in Längsschnitten durch den jeweiligen Brennraum gleichsam U-förmig zunächst herab bis zur Kolbenoberfläche, dann längs dieser und schließlich auf­ wärts zum Auslaßventil strömt, sondern gleichsam kurzschlußartig direkt vom Einlaß- zum Auslaßventil. Es ist bekannt, daß dem in gewissem Rahmen durch Vorsehen von Strömungsbarrieren, beispiels­ weise Schirmen an den einander zugekehrten Seiten von Ein- und Auslaßventilen, entgegengewirkt werden kann.

die während des Spühlens auftretende Durchmischung von Frischgas und Abgas klein ist und die Verdrängungsspülung unterstützt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Durch Verwendung von Zylindern und demgemäß auch Hubkolben mit von der Kreisform abweichenden Querschnittsformen, insbesondere elliptischen oder ovalen Querschnitten, wird die Möglichkeit ge­ geben, die Ein- und die Auslaßventile relativ weit voneinander entfernt anzuordnen; weiterhin ist die für die Möglichkeit der Durchmischung von Frisch- und Abgas entscheidende Grenzfläche, die quer zur Richtung der langen Querschnittsachse verläuft, bei gleichem Brennraumvolumen kleiner als bei der Verwendung üblicher kreisrunder Brennraum- bzw. Kolbenquerschnitte. Infolge des er­ wähnten relativ großen Abstands zwischen Ein- und Auslaßventilen wird die Neigung des einströmenden Frischgases verstärkt, sich zunächst etwa parallel zur Längsachse des Brennraums in Richtung Kolbenoberfläche zu bewegen und damit eine gute Spülung des ge­ samten Brennraums sicherzustellen.

Wie in den Unteransprüchen zum Ausdruck gebracht, kann die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahmen unterstützt werden durch Vorsehen von Strömungsbarrieren bekannter Art, beispielsweise von Schirmen an den einander zugekehrten Seiten von Ein- und/oder Auslaßventilen. Weiterhin beeinträchtigt die Erfindung nicht das Vorsehen von Maßnahmen zur Drallerzeugung; diese Drallerzeugung kann sehr einfach dadurch erfolgen, daß zumindest ein Einlaßventil nicht auf der langen Querschnittsachse, sondern etwas daneben angeordnet ist.

Ebenso ist es möglich, die Maschine in einfacher Weise als Vor- oder Wirbelkammermaschine auszubilden, wobei im Zylinderkopf eine Brennkammer vorgesehen ist. Den Schußkanal der Wirbelkammer wird man auf der dem Auslaßquerschnittsbereich des Brennraums abgekehrten Seite des zumindest einen Einlaßventils anordnen, damit die Wirbel­ kammer mit abgasarmen Frischgas befüllt wird.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren eine Draufsicht auf bzw. einen Axial­ schnitt durch einen Brennraum wiedergeben.

Im Zylinder 1 bewegt sich in üblicher Weise der Hubkolben 2 längs der Zylinderachse 3. Dem vom Zylinder 1 und der Oberfläche des Kolbens 2 umschlossenen Brennraum 4, der, wie aus Fig. 1 ersicht­ lich, einen ovalen oder elliptischen Querschnitt mit der langen Querschnittsachse 5 besitzt, sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils ein Einlaßventil 6 und ein Auslaßventil 7 zugeordnet. Es handelt sich um Hubventile üblicher Bauart, die zum Absperren eines Einlaßkanals 8 bzw. eines Auslaßkanals 9 dienen.

Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Ventile 6 und 7 relativ weit voneinander (in Richtung der langen Querschnitts­ achse 5) entfernt angeordnet, und zwar in den einander abgekehr­ ten Querschnittsendbereichen des Brennraums 4. Hierdurch wird das einströmende Frischgas 10 veranlaßt, zunächst in Richtung auf die Kolbenoberfläche und dann erst in Richtung auf das Aus­ laßventil 7 zu strömen, so daß eine wirksame Verdrängungsspülung erzielt wird. Dieser im Längsschnitt der Fig. 2 also im wesent­ lichen U-förmige Strömungsverlauf kann durch bekannte Strömungs­ barrieren unterstützt werden; man erkennt zu diesem Zweck auf der Rückseite des Einlaßventils 6 den Schirm 11, der dem Auslaßven­ til 7 zugekehrt ist und eine direkte Ausströmung aus dem Einlaß­ kanal 8 in Richtung auf den Auslaßkanal 9 weitgehend unterbindet.

In dem betrachteten Ausführungsbeispiel durchsetzen die Achsen 12 und 13 der beiden Ventile 6 und 7 die lange Querschnittsachse 5, so daß die Ventile symmetrisch bezüglich dieser Achse angeord­ net sind. Zur Erzeugung eines Dralls kann jedoch das Einlaßventil auch mit seiner Achse seitlich der langen Querschnittsachse 5 verlaufend angeordnet sein; diese Ausführungsform der Erfindung ist durch die Lage 12′ der Achse des Einlaßventils in Fig. 1 angedeutet.

Um einen möglichst großen Abstand zwischen den Ein- und Auslaß­ ventilen in Richtung der langen Querschnittsachse 5 zu erreichen, andererseits aber den Strömungswiderstand der Kanäle 8 und 9 durch möglichst große Querschnitte derselben klein zu halten, kann es zweckmäßig sein, die einander abgekehrten Querschnittsendbereiche des Brennraums durch um jeweils einen Krümmungsmittelpunkt auf der langen Querschnittsachse 5 verlaufende Kreisbögen zu begrenzen und die Ventile 6 und 7 so anzuordnen, daß ihre Achsen 12 und 13 diese Krümmungsmittelpunkte zumindest annähernd durchsetzen.

In Fig. 2 ist zusätzlich der Fall einer Vor- oder Wirbelkammer­ maschine angenommen mit einem Schußkanal 14 zu einer im Zylinder­ kopf vorgesehenen Wirbelkammer. Wie aus der Figur unmittelbar ersichtlich, ist der Schußkanal oder genauer: seine Einmündung in den Brennraum 4 auf der dem Auslaßventil 7 abgekehrten Seite des Einlaßventils 6 und damit im Frischgasgebiet vorgesehen.

Mit der Erfindung ist demgemäß mit einfachen Mitteln eine gattungs­ gemäße Brennkraftmaschine geschaffen, die auch beim Vorhandensein von Maßnahmen zur Drall- oder Wirbelerzeugung eine wirkungsvolle Verdrängungsspülung besitzt.

Claims (7)

1. Hubkolben-Zweitakt-Brennkraftmaschine mit zumindest je einem Ein- und Auslaßventil und Verdrängungsspülung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Hubkolben (2) aufnehmenden Zylinder (1) längliche Querschnitte mit einer langen Querschnittsachse (5) besitzen und die Einlaß- sowie die Auslaßventile (6, 7) in einander abgekehrte Querschnittsendbereiche einmünden.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein eines einzelnen Ein- oder Auslaßventils (6, 7) das einzelne Ventil mit seiner Mittelachse (12, 13) auf der langen Querschnittsachse (5) angeordnet ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein eines einzelnen Einlaßventils dieses mit seiner Mittelachse (12′) neben der langen Querschnittsachse (5) angeordnet ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsendbereiche durch um je­ weils einen Krümmungsmittelpunkt auf der langen Querschnitts­ achse (5) verlaufende Kreisbögen begrenzt sind.

5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das einzelne Ventil (6, 7) mit seiner Mittel­ achse (12, 13) einen der Krümmungsmittelpunkte annähernd durch­ setzt.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Einlaßventil (6) mit einem dem zumindest einen Auslaßventil (7) zugekehrten Schirm (11) zur Verhinderung direkter Frischgasströmungen zum Auslaßventil (7) ausgerüstet ist.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Vor- oder Wirbelkammermaschine der Schußkanal (14) der Kammer auf der dem zumindest einen Auslaßventil (7) abgekehrten Seite des zumindest einen Einlaß­ ventils (7) angeordnet ist.