DE767171C - Spuelverfahren fuer Zweitaktbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Spülverfahren für Zweitaktbrennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Spülverfahren für Zweitaktbrennkraftmaschinen mit vom Arbeitskolben gesteuerten Ein- und Auslaßschlitzen und mit einem Querbogen-oder Umkehrspülstrom, bei der außer dem Hauptspülstrom eine zusätzliche Spül- und Lademenge zur Entfernung von Abgaskernen in den Arbeitszylinder eingeführt wird und mit der Einführung der zusätzlichen Spül-und Lademenge am Ende oder kurz vor (lern Ende der Einführung des Hauptspülstromes und vor Abschluß des Auslasses begonnen wird, und besteht im wesentlichen darin, claß die zusätzlichen Spülstrahlen von der Zylinderwand aus unter Kreuzung der Bahn des Hauptspülstromes mit großer Durchschlagskraft im wesentlichen diagonal schräg gegen die Umfangsecken des Zylinderraumes am Zylinderkopf gerichtet sind.
• Zweck der Erfindung ist eine möglichst vollständige Ausspülung der besonders in den Ecken und in Form von heißen walzenförmigen Wirbelkörpern zurückbleibenden Abgasreste und damit eine Erhöhung der Maschinenleistung.
• Es sind Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Umkehr- oder Querbogenspülung bekannt, bei denen außer dem Hauptspülstrom zeitlich vor oder nach diesem beginnende weitere Hilfsströme in den Zylinder eingeführt werden, welche in Abweichung vom Hauptspülstrom gegen die Abgaskerne im Zylinderinnern gerichtet sind und zur Beseitigung der durch den Hauptspülstrom erzeugten und von ihm ungenügend erfaßten Abgaswalze dienen. Beide Spülströme bestehen jedoch in diesem Falle über die größte Dauer des Spülvorganges zeitlich nebeneinander, so (laß sie im wesentlichen parallel oder fächerförmig verlaufen müssen, um sich nicht gegenseitig zu stören.
• Es sind ferner Maschinen bekannt, bei denen die Spülschlitze symmetrisch zu einer durch die Zylinderachse gelegten mittleren Ebene und im wesentlichen tangetitial zum Zylinder paarweise derart gegeneinandergerichtet sind, daß sich die aus den Schlitzen austretenden Luftstrahlen zu einem gemeinsamen, auf der den Auslaßschlitzen gegenüberliegenden Seite aufsteigenden Strombündel vereinigen, wobei ein Teil der Spülschlitze länger als die übrigen Spülschlitze ausgebildet' ist und somit noch- nach Abschluß derselben bis etwa zum Abschluß der Auslaßschlitze geöffnet bleibt. Jedoch bilden die aus diesem Teil der Spülschlitze austretenden Luftströme nur einen Teil des gesamten aufsteigenden Einlaßstrombündels. Demgemäß werden auch alle Spülschlitze gleichzeitig geöffnet. Ferner wird die Energie der Einlaßströme durch das Gegeneinanderführen der Teilströme herabgemindert. Ein unter Kreuzung der Bahn des Hauptspülstromes mit großer Durchschlagskraft im wesentlichen diagonal schräg gegen die Umfangsecken des Zylinderraumes am Zylinderkopf gerichteter zusätzlicher Spülstrom ist daher auch in diesem Falle nicht erzielbar.
• Des weiteren sind Maschinen mit zusätzlichen Lufteinführungsschlitzen bekannt, bei denen letztere erst nach Abschluß der Haupteinlaßschlitze geöffnet werden und derart gerichtet sind, daß sie den Zylinderinhalt in wirbelnde Bewegung versetzen. Diese zusätzlichen Lufteinführungsschlitze dienen jedoch nicht zur Spülung, sondern zur Nachladung des Zy linders und werden erst geöffnet, nachdem der Spülvorgang im wesentlichen beendet und der "Zylinder mit reiner Luft gefüllt ist. Infolge der tangentialen Einmündung der zusätzlichen Einlaßschlitze wird die durch sie eintretende Luft ähnlich wie der Hauptspülstrom an der Wandung des Zylinders entlang geführt, erfaßt also grundsätzlich stur diejenigen Teile des Hauptbrennraumes, welche bereits von dem Hauptspülstrom ausgespült werden. Zur Ausspülung der noch zurückgebliebenen Abgasreste ist sie daher nicht geeignet.
• Es ist ferner bekannt, außer den vom Kolben gesteuerten Spülschlitzen ein zusätzliches Spülluftventil im Zylinderdeckel anzuordnen. Einerseits sind jedoch Spülschlitze und Spülluftventil über den größten Teil ihrer Eröffnungszeit gleichzeitig geöffnet, ander-Seit; findet ein Kreuzen der Spülbahnen int Sinne der l@rtindung nicht statt. Auch ist die Anordnung von im Zylinderkopf ..neor@l_ neten Ventilen zur 1@rzeugung jon Zu:atzspülströttien umständlicher und hishe#ondere fair Maschinen tnit hohen Drehzahlen ungeeignet oder sogar ttnbrauchbat.
• Demgegenüber ermöglicht die Erfindung mit verhältnismäßig einfachen -Mitteln und ohne zusätzliche Ventile eine besonders wirksame und vollkommene Ausspülung des I_vltiiders. Infolge der zeitlichen Aufeinanderfolge von Haupt- und Zusatzspülstrom und der dadurch erzielbaren Unabhängigkeit der Bahnen beider Spülströme voneinander ist es möglich, den Zusatzspülstrom ohne Beeinträchtigung des Hauptspülstromes mit großer Kraft gegen die noch ungenügend ausgespülten Ecken zu richten und dadurch die vom Hauptspülstrom noch nicht genügend erfaßten Abgasreste von einer anderen Richtung her zu erfassen und dadurch aufzulockern und weitgehend auszutreiben.
• Eine gewisse zeitliche Überschneidung beider Spülströme ist hierbei in der Regel ohne \achteil und bewirkt unter Umständen eine gewisse zusätzliche Auflockerung der Abgasreste und eine schnellere Ausbildung des zweiten Spülstromes.
• Die Elnlaßschlitze - für den zusätzlichen Spülstrom können ferner zugleich zur l'inführung der \achlademenge noch nach A1)-schluß des Auslasses geöffnet bleiben und bei gemischverdichtenden Zweitaktbrennkraftmaschinen zur Einführung des Brennstoffluftg e misches dienen, während der Hauptspülstrom aus reiner oder im wesentlichen reiner Luft besteht. Durch diese Trennung der Spülströme werden Gemischverluste praktisch vermieden. Das Gemisch des Zusatzspülstromes ist hierbei zweckmäßig fetter als normal einzustellen. , Haupt- und Zusatzspülstrom können mittels verschiedener oder auch mittels eines gemeinsamen, z. B. verschiedene Druckstufen besitzenden Spülmittellieferers geliefert «erden.
• Die Zuführung von Spülluft unter höherem Druck am Ende der Spülperiode ist an sich bekannt. Jedoch wird hierbei die unter höherem Druck zugeführte Spülluft nicht derart eittgefülirt, daß sie die Bahn eines Hauptspülstromes schneidet oder diagonal gegen die Umfangsecken des "Zylinders gerichtet ist.
• In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert. Es zeigt Ablt. i einen Ouerschnitt durch die -Maschine, Abb. 2 ein Steuerdiagranini, Abb. 3 eine Ansicht der Maschine und _1bb. .l einen Schnitt durch ein Gebläse.
• In Abb. i sind a der arbeitsraunt des Zylinders, b der im unteren Totpunkt dargestellte Arbeitskolben, c die Auslaßschlitze, wobei die Auslaßleitung zweckmäßig derart ausgebildet und bemessen sein kann, daß bei der Betriebsdrehzahl eine besonders hohe Saugwirkung durch die schwingende Abgassäule entsteht, d die Hauptspülschlitze, ei die Hilfsspülschlitze und f ein Verteiler oder Drehschieber, durch den die Spülluft zentral hindurchgeleitet und durch Öffnungen e2 zu einem bestimmten Zeitpunkt den Spülschlitzen ei zugeführt wird. Im Zylinderkopf kann ferner -bei g, je nachdem, ob es sich um eine Dieselmaschine oder gemischverdichtende Maschine handelt, eine Einspritzdüse, Vorkammer, Zündkerze o. dgl. angeordnet sein.
• Der Hauptspülstrom S1 tritt bei d radial, tangential oder/und schräg aufwärts gerichtet in den Zylinder ein und wird in einem Bogen z. B. nach Art der Umkehrspülung zu den Auslaßschlitzen c geführt. Hierbei ist es jedoch kaum vermeidlich, daß sich an den Stellen W Wirbelecken bilden, die vom Hauptspülstrom nicht oder nicht genügend ausgespült werden können. Dieser vom Spülstrom S1 nicht erfaßte Abgasrest oder Spülschatten wird hierbei etwa den durch die punktierte Linie begrenzten Raum einnehmen.
• Zur Beseitigung dieses Abgasrestes sind die Spülschlitze ei schräg aufwärts gegen die Umfangpartien des Zylinders am Zylinderkopf gerichtet, so daß die Wirbelecken durch die zusätzlichen Spülströme S2 zerteilt (aufgelockert, zerschossen) werden. Der Eintritt der Hilfsspülströme ist hierbei so zeitig vorzusehen, daß die durchmischten oder auch geschichteten Abgasreste durch die noch geöffneten Auslaßschlitze entweichen können. Die geeignetste öffnungszeitdauer, d. h. Begtnn und Schluß der Eröffnung, Höhe und Querschnitt der Schlitze und der Druck der Zusatzspülluft stehen hierbei zur Erzielung eines besten Spülerfolges und einer höchsten Nutzleistung in gesetzmäßigen Zusammenhängen, die ihrerseits wieder von den Abmessungen der Maschine, ihrer Drehzahl, der Auspuffleitung, dem verlangten mittleren effektiven Druck abhängen.
• In Abb. z ist ein Steuerdiagramm für die Maschine dargestellt. Hierbei ist aA der Eröffnungswinkel der Auspuffschlitze c, aF der Eröffnungswinkel für den Haupteinlaßstrom S1 und ae, der Eröffnungswinkel für den Zusatzeinlaßstrom S2; während die Öffnungen d für den Hauptspülstrom lediglich durch die Hinundherbewegung des Kolllells gesteuert werden, erfolgt die-Steuerung der Einlaßschlitze ei für den Zusatzspülstrom einerseits durch den Kolben und anderseits durch den Schieber f. Der Antrieb des letzteren ist hierbei derart vorgeseliel% daß er die Zuleitung der Spülluft zu den Eintrittsschlitzen ei durch die Öffnung e., erst am Ende der Spülperiode des Hauptspülstromes freigibt, wobei nach Abb. 2 -die Einlaßperiode des Zusatzspülstromes sich mit derjenigen des Hauptspülstromes um einen gewissen Winkel überschneidet. Der Winkel aF beträgt zweckmäßig etwa 30 bis 6o°. Die Schlitze für den Zusatzspülstrom können hierbei gleichzeitig vor oder nach den Auslaßschlitzen geschlossen werden. Erfolgt der Einlaßschluß des Zusatzspülstromes später als der Schluß des Auslasses, so wird dadurch eine unter Umständen zweckmäßige NT achladung erzielt.
• Wie Abb.3 zeigt, kann zweckmäßig der Steuerschieber f gleichachsig mit dem Verdichter la für die Spülluft angeordnet werden, wodurch für beide Teile ein einfacher gemeinsamer Antrieb ermöglicht wird. Zwischen Verteiler und Verdichter kann eine gegebenenfalls auch beliebig ausschaltbare Kupplung vorgesehen sein.
• Eine besondere z-,veckmäßige Lieferung der Spülluft für den Haupt- und Zusatzspülstrom zeigt die Abb. q.. Das Gebläse h ist hierbei als Drehkolbenverdichter ausgebildet, wobei die Luft bei i in das Gehäuse des Verdichters eintritt und bei k für den Hauptspülluftstrom, bei L für den Zusatzspülstrom entnommen wird. Wie hierbei ersichtlich, wird die bei l entnommene Spülluft auf einen wesentlich höheren Druck verdichtet als die bei k abgeführte Hauptspülluft, was für die Beseitigung der Wirbelecken im Zylinderraum von besonderem Vorteil ist. Zweckmäßig wird etwa =/3 bis 3/4 der gesamten Spülluftmenge für den Hauptspülstrom und nur der verhältnismäßig kleine Rest für die Zusatzspülung verwendet. Die bei l entnommene Zusatzspülluft wird vor Eintritt in den Zylinderraum dem Drehschieber f zugeleitet. Durch diese Anordnung kann man mit einem einzigen Gebläse verschieden hohe Spüldrücke und eine zweckmäßige Mengenverteilung der Spülluft auf den Haupt- und Zusatzspülstrom erzielen.

Claims (3)

1. Pr1TBNTANSP11Uc11r-: z. Spülverfahren fürZweitaktbrennkraftmaschinen mit vom Arbeitskolben gesteuerten Ein- und Auslaßschlirzen und mit einem Querbogen- oder Umkehrspülstroin, bei der außer dem Hauptspiilstrom eine zusätzliche Spül- und Lademenge zur Entfernung von Abgaskernen in den Arbeitszylinder eingeführt wird und mit der hinführung der zusätzlichen Spül- und Lademenge am Iaide oder kurz vor dem Ende der Einführung des Hauptspülstromes und vor Abschluß des Auslasses begonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Spülstrahlen (S.=} von der Zylinderwand aus unter Kreuzung der Bahn des Hauptspülstromes (S1) mit großer Durchschlagskraft im wesentlichen diagonal schräg gegen die Umfangsecken des Zylinderraumes am Zylinderkopf gerichtet sind.
2. 2. Mit Nachladung arbeitende Zweitaktbrennkraftmaschine mit einem Spülverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßschlitze (e1) für die zusätzliche Spül- und Lademenge zur Einführung der Nachlademenge noch nach Abschluß des Auslasses (c) geöffnet bleiben.
3. 3. Gemischverdichtende Zweitaktbrennkraftmaschine mit einem Spülverfahren nach Anspruch i oder -a. dadurch gekennzeichnet. daß der Hauptspülstrom aus reiner oder im wesentlichen reiner Luft und die zusätzliche Spül- und Lade- 1>zw. Spül,- Lade- und t achlademen-e aus Brennstoffluftgemisch besteht. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: -Deutsche Patentschriften Nr. 492 375, 515 099, 527 200, 555 152; britische Patentschrift Nr. 315 519; französische Patentschrift N r. 629 5-14,-USA.-Patentschrift Nr. i 63Z 985; Druckschrift Nr.359i derGehruederSulzer A. G., Winterthur (Schweiz). Sulzer-Zweitakt-Dieselmotoren mit Aufladung.