DEP0034611DA - Zylinderkopf, insbesondere für kleine Zweitaktmotoren - Google Patents

Description

Bei Zweitaktmotoren-Kolben, deren Kanten die Auspuffschlitze steuern, ist erfahrungsgemäß mit einer starken Aufwärmung der Kanten und auch des ganzen Kolbens zu rechnen. Der Kolben kann nur über den Zylinder Wärme abführen. Der Zylinder ist aber wegen der Aufheizung durch die Auspuffwärme stark wärmebelastet. Deshalb werden oft am Kolben und an der Innenfläche des Zylinders Temperaturen erreicht, die ein störungsfreies Gleiten des Kolbens im Zylinder nicht mehr gewährleisten.

Es gibt Spülungen, bei denen die Spülströme über den Kolben hinweggeführt werden, um eine Kühlung der Kolbenoberfläche herbeizuführen. Diese Spülungen entsprechen nicht immer den gestellten Anforderungen. Es ist deshalb nicht zweckmäßig, nur wegen der gekühlten Kolbenoberfläche solche Spülsysteme zu verwenden.

Die vorliegende Erfindung bezweckt vorzugsweise bei Spülsystemen, bei denen Spülströme nicht über den Kolben geleitet werden, eine befriedigende Kolbenkühlung.

Erfindungsgemäß wird die Innenwand des Zylinderkopfes so ausgebildet, daß sich der Verbrennungsraum nicht über die ganze Kolbenoberfläche, z.B. halbkugelförmig, erstreckt. Der Verbrennungsraum befindet sich vielmehr nur über einem Teil der Kolbenoberfläche. Es werden in erster Linie die Flächen über der Auspuffkante des Kolbens durch die nur ca. 1 - 2 mm entfernte Innenwandung des Zylinderkopfes abgedeckt. Dort, wo der oder die Spülströme den Verbrennungsraum erreichen, ist der Zylinderkopf ausgespart. Damit wird eine einwandfreie Bespülung des Verbrennungsraumes geschaffen. Die Form des Verbrennungsraumes selbst richtet sich nach dem Spülsystem.

Die Abdeckung der Kolbenoberfläche durch die Innenwandung des Zylinderkopfes bewirkt, daß in dem kleinen Spalt von weniger als 2 mm zwischen Kolben und Zylinderkopf keine Verbrennung stattfindet, so lange der Kolben sich in der Nähe des oberen Totpunktes befindet. Bei der Totpunktstellung berühren deshalb die heißen Gase den Kolben nicht. Erst wenn der Kolben genügend Abstand von der Innenwandung des Zylinderkopfes hat, kann auch in diesem Raum eine Verbrennung stattfinden. Der Zeitraum während dem die abgedeckte Kolbenoberfläche vor der direkten Beflammung geschützt ist, beträgt etwa 60 - 70° des Kurbelwinkels. Da der Gesamtbeflammungswinkel etwa 150° beträgt, ist die abgedeckte Kolbenoberfläche nur etwa 1/2 - 2/3 der Beaufschlagungszeit von den Verbrennungsgasen bespült. Ein Vorteil bezüglich der Wärmeableitung besteht darin, daß die abgedeckte Kolbenfläche gegenüber der naheliegenden Zylinderkopfinnenwandung günstige Abstrahlungsmöglichkeiten bietet. Dies besonders deshalb, weil die Abdeckflächen des Zylinderkopfes verhältnismäßig kühl sind, da im ersten Teil des Verbrennungsvorganges in diesem Teil des Verbrennungsraumes eine Verbrennung nicht stattfindet.

Weitere Vorteile gegenüber den bekannten Ausführungen ergeben sich dadurch, daß geballtere Verbrennungsräume geschaffen werden können, die klopfhemmend wirken. Es lassen sich daher höhere Verdichtungsdrücke anwenden. Ferner kann die Zündkerze in größerem Abstand vom Kolben angeordnet werden, so daß die Aufwärmung des Kolbens durch die Stichflamme der Kerze geringer wird. Die Formgebung des Zylinderkopfes gemäß der Erfindung, ermöglicht aber auch Kerzenanordnungen, bei denen die Stichflamme der Zündkerze nicht mehr gegen die Kolbenoberfläche gerichtet ist, sondern gegen eine der Verbrennungsraumwände. In diesem Fall wird jede Aufwärmung des Kolbens durch die Stichflamme der Kerze vermieden.

Die Abbildungen zeigen zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes:

Abb. 1 zeigt einen Motorzylinder mit Nasenkolben im Längsschnitt.

Abb. 2 zeigt einen Motorzylinder mit Flachkolben im Längsschnitt.

In Abbildung 1 ist der Nasenkolben (1) in der oberen Totpunktlage im Zylinder (2) dargestellt. Die Innenfläche des Verbrennungsraumes (3) im Zylinderkopf (4) ist so ausgebildet, daß sie sich im linken Teil (5) der Kolbenoberfläche (6) bis auf weniger als 2 mm nähert. Auf der Seite des Auspuffkanals (7) ist deshalb die den Auspuffschlitz steuernde Kolbenkante (8) vom Zylinderkopf abgedeckt. Eine Verbrennung in der Totlage des Kolbens findet somit an der den Auspuffschlitz steuernden Kante nicht statt. Auf der Seite des Einströmkanals (9) ist der eigentliche Verbrennungsraum (3) angeordnet, der von den einströmenden Gasen ohne störende Kante erreicht werden kann. Die Zündkerze (10) befindet sich an den vom Kolbenboden am weitest entfernten Teil des Verbrennungsraumes (3). Wird sie in den strichpunktiert dargestellten Lagen (10a) oder (10b) angebracht, so verläuft die Längsmittellinie der Zündkerze in Richtung auf die Wand des Verbrennungsraumes (3). Demgemäß trifft die durch die Zündkerze hervorgerufene Stichflamme die Wand des Verbrennungsraumes und nicht die Kolbenoberfläche.

In Abbildung 2 ist der Flachkolben (11) in der oberen Totpunktlage im Zylinder (12) dargestellt. Die Innenfläche des Verbrennungsraumes (13) im Zylinderkopf (14) ist so ausgebildet, daß sie sich dem linken Teil (15) der Kolbenoberfläche (16) bis auf weniger als 2 mm nähert. Auf der Seite des Auspuffkanals (17) ist deshalb die in den Auspuffschlitz steuernde Kolbenkante (18) vom Zylinderkopf (14) abgedeckt. Eine Verbrennung in der Totlage des Kolbens findet somit an der den Auspuffschlitz steuernden Kolbenkante (18) nicht statt. Auf der Seite des Einströmkanals (19) ist der eigentliche Verbrennungsraum (13) angeordnet, der von den einströmenden Gasen ohne störende Kante erreicht werden kann. Die Zündkerze (20) befindet sich an dem vom Kolbenboden am weitest entfernten Teil des Verbrennungsraumes (13). Wird sie in den strichpunktiert dargestellten Lagen (20a) und (20b) angebracht, so verläuft die Längsmittellinie der Zündkerze in Richtung auf die Wand des Verbrennungsraumes (13). Demgemäß trifft die durch die Zündkerze hervorgerufene Stichflamme die Wand des Verbrennungsraumes und nicht die Kolbenoberfläche.

Claims (5)

1. Zylinderkopf, insbesondere für kleine Zweitaktmotoren, bei denen Auspuff- und Einlasschlitze etwa in derselben Höhe liegen, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Teil der Innenwandung des Zylinderkopfes sich bei der oberen Totpunktlage des Kolbens in einem Abstand von weniger als 2 mm von der Kolbenoberfläche befindet.

2. Zylinderkopf, insbesondere für kleine Zweitaktmotoren, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der oberen Totpunktlage der Abstand der Innenwandung des Zylinderkopfes von den den Auspuff steuernden Teilen der Kolbenoberfläche am geringsten ist.

3. Zylinderkopf, insbesondere für kleine Zweitaktmotoren, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum sich nur gegenüber einem Teil der Kolbenoberfläche befindet.

4. Zylinderkopf, insbesondere für kleine Zweitaktmotoren, nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze in dem von der Kolbenoberfläche am weitest entfernten Teil des Verbrennungsraumes angeordnet ist.

5. Zylinderkopf, insbesondere für kleine Zweitaktmotoren, nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze so angeordnet ist, daß ihre Längsmittellinie in Richtung auf die eine der Verbrennungsraumwände hin verläuft.