DE749455C

DE749455C - Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE749455C
Application number: DEC55154D
Authority: DE
Inventors: Erich Jaschinsky
Priority date: 1939-06-15
Filing date: 1939-06-15
Publication date: 1944-12-16

Description

Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine Bei Zweitaktbrennkraftmaschinen ist die gute Durchwirbelung des Gemisches von größter Bedeutung für den Wirkungsgrad des Verbrennungsvorganges und für die Ausnutzung des Brennstoffes.
Bei Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Nasenkolben erhält man in der inneren Kolbentotlage eine im allgemeinen ungünstige Brennraumform, da dieser durch die Kolbennase in Hälften aufgeteilt wird und ein durch den Spülvorgang erzeugter Luftwirbel durch die Kolbennase gebremst wird. Der Luftwirbel kann innerhalb des Brennraumes nicht aufrechterhalten werden und kann dadurch nicht zur Erhöhung der Verbrennungsgeschwindigkeit ausgenutzt werden. Dies hat zur Folge, daß infolge der langsamen Brenngeschwindigkeit der Kolben und die Zylinderwand unverhältnismäßig viel Wärme aufnehmen müssen, die Brennkraftmaschine also stark erhitzt wird. Vor allem wird die Kolbennase hierbei unzulässig stark erwärmt, da sie in den Brennraum hineinragt und in der Zone großer Hitzeentwicklung liegt.
Beim Ausströmen der Auspuffgase in der äußeren Kolbentutlage wird hauptsächlich der am Auspuff liegende Teil des Kolbenbodens beheizt. Hier streichen die heißen Abgase unmittelbar über den Kolbenboden hinweg und geben an ihn einen Großteil ihrer Wärme ab: Die vorstehend geschilderten Nachteile des Nasenkolbenmotors, die vor allen Dingen durch die Zweiteilung des Brennraumes in der inneren Kolbentotlage bedingt sind, werden dadurch vermieden, daß der kugel- oder walzenförmig ausgebildete Brennraum in an sich bekannter Weise nach der Spülseite hin zusammengezogen ist, erfindungsgemäß aber nach der Auspuffseite hin stark gekrümmt in die Zylinderwand übergeht und die an der Auspuffseite liegende Kolbenbodenhälfte in der inneren Totlage durch den Zylinderdeckel mit geringem Spaltabstand abgedeckt und dadurch der Einwirkung der Zündflamme entzogen ist.
Es sind bereits Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen in Verbindung mit einem Flachkolben der Raum kugelförmig oder annähernd kugelförmig einseitig zusammengezogen ist. Der zusammengezogene Brennraum liegt hierbei an der Auspuffseite des Zylinders und dient lediglich dein Zweck, die Brennraumoberfläche zu vergrößern, weil man annimmt, dadurch der Neigung der Motoren zum Klopfen begegnen zu können. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Brennraumes unterscheidet sich hiervon grundsätzlich dadurch, daß sie für Zweitaktbrennkraftmaschinen in Verbindung mit einem Nasenkolben zur Ausführung kommt und in einer einseitigen Zusammenziehung" des Brennraumes nach der Spülseite des Zylinders hin besteht. Neben einer guten und durch die Nase nicht gestörten Durchwirbelung des Brennstoff-Luft-Gemisches wird die Brennraumoberfläche durch den aufsteigenden Spülstrom hierbei wirksam bestrichen und gekühlt.
Es ist ferner eine Zweitaktbrennkraftinaschine mit Nasenkolben bekannt, bei der der Brennraum walzenförmig zusammengezogen ist. Die walzenförmige Zusammenziehung des Brennraumes liegt jedoch bei dieser Maschine etwa in der Zylinderachse und wird im wesentlichen durch eine walzenförmige Ausnehmung des Zylinderkopfes gebildet, die nach unten hin durch eine vorspringende Nase abgeschlossen ist. Ganz davon abgesehen, daß die vorspringende Nase des Zylinderkopfes kühltechnisch durchaus unzweckmäßig ist, da sie den größten Teil der Verbrennungswärme in sich aufspeichert und dadurch eine Verkokung des Brennraumes beschleunigt, kann mit dieser Brennraumform zwar eine verhältnismäßig gute Durchwirbelung des Brennstoffes, jedoch keine einwandfreie Ausspülung des Zylinders erzielt werden, ,da der Spülstrom durch die vorspringende Nase des Brennraumes den Spülstrom innerhalb der Brennkammer in den aufsteigenden Spülstrom ablenkt und diesen dadurch stört. Eine Vermischung der Frischladung mit den verbrannten Restgasen ist unvermeidlich.
Demgegenüber wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung des Brennraumes der glatte Strömungsweg des Spülluftstromes gewährleistet, so daß der mittlere Kern der Auspuffrestgase unmittelbar durch den Frischgasstrom getroffen und herausgedrückt wird, ohne daß eine Umlenkung des Spülstromes oder gar dessen höchst unerwünschte Ablösung von der Zylinderkopfwandung eintritt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zylinderkopfes vermeidet jede Umlenkung des Spülstromes und eine dadurch bedingte Aufstauung und gewährleistet dessen glatten Verlauf.
Während bei der bekannten Breimraumform die Flammenfront während der Verbrennung nicht nur die durch den kalten Spülstrom bereits gut vorgekühlte Zylinderbodenhälfte, sondern auch die an sich schon heiße Auspuffhälfte des Kolbens trifft, wird bei dem erfindungsgemäß ausgestalteten Brennraum die Auspuffhälfte des Kolbens während der @rerbrennung durch die Zylinderkopfwandung abgedeckt, so daß die Flammenfront nur die gut vorgekühlte Spülseite des Kolbens treffen kann.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Brennraumform wird außerdem die Aufrechterhaltung eines kräftigen Wirbels bis in den Verbrennungsvorgang hinein ermöglicht. Erzeugt wird der Wirbel zunächst durch den aus dem Spülkanal 3 aufsteigenden Spülluftstrom, wie in der Abbildung durch Pfeile 2 angedeutet ist. Sehr wirksam aufrechterhalten und verstärkt wird der Wirbel leim Hochgang des Kolbens dadurch, daR' die Luft -zwischen Zvlinderdeckel d. und Kolbenboden 3 auf der rechten Seite mit großer Geschwindigkeit aus dem Spalt 6 verdrängt wird. Sie strömt dabei über den Kolbenboden von rechts nach links und erzeugt ihrerseits einen gleichsinnigen Wirbel wie die Spülung. Dadurch werden die Grenzschichten von den Oberflächen fortgeblasen und am Verbrennungseorgaiig beteiligt.
Außerdem wird durch die dargestellte Brennraumform erreicht, daß gerade der Teil des Kolbens, der am meisten durch übermäßige Erwärmung gefährdet ist, dem Angriff der Zündflamme entzogen wird, solange sich der Kolben in der Nähe seiner oberen (gestrichelt gezeichneten) Totlage befindet. Hier entstehen aber gerade die höchsten Temperaturen und Drücke. Dadurch. daß der Kolbenboden auf dieser Hälfte während der Hauptbrennzeit der gekühlten Zvlinderdeckelfläche in sehr kleiner Entfernung gegenübersteht, hat er die Möglichkeit, einen Teil seiner Wärme durch Strahlung an den gekühlten Zylinderdeckel abzugeben. All die beschriebenen Umstände wirken zusammen, um die gefährdete rechte Hälfte des Kolbenbodens vor übermäßiger Erwärmung zu schützen. Infolgedessen wird hierdurch die Maschine klopffester und verträgt eine höhere Verdichtung, was eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades und der Motorleistung zur Folge hat.
Bei der geschilderten Brennrauiuform ist es von Vorteil, wenn man den oberen Teil der Kolibenmase 7 noch von dem erzeugten Luftw'iribel mit bespülen läßt. Man erhält dadurch eine Kühlwirkung und eine günstigere Brenu.raumform, als wenn man die ganze Nase mit .abdecken würde. Deshalb. liegt sie hier zum Teil frei Inder Au.sbuchtun@g 8 des Kolbendeckels.
Außer der ausgezogen gezeichneten Ausbildung kann" der Zylinderdeckel auch die in der Zeichnung strichpunktiert angedeutete Form haben.

Claims

PATENTANSPRUCH: Schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschine mit Nasenkolben und nach der Spülmitteleintrittsseite des Zylinders hin zusammengezogenem kugel- oder walzenförmigem Brennraum, in dessen höchstem Punkt bei Ottomotoren die Zündkerze, bei Dieselmotoren die Einspritzdüse anangeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum nach der Auspuffseite zu stetig gekrümmt in die Zylinderwand übergeht und daß die an der Auspuffseite liegende Kolbenbodenhälfte in der inneren Totlege durch den Zylinderdeckel mit-geringem Spaltabstand abgedeckt und dadurch der Einwirkung der Zündflamme entzogen ist. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik .sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift ..... Nr. 419 501; ' französische - - 500319, USA.-Patentschriften ..... - 2-154975, 748011.-