Zweitakt-Brennkr aftmaschine mit zentraler Spülströmung. Es sind Zweitakt-Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen im gern des auszuspülen den Arbeitszylinders eine hochgerichtete, in der Zylinderlängsachse verlaufende Spül strömung erzeugt werden muss. Es ist dies bei den Maschinen mit zentraler Umkehr spülung und bei den Maschinen mit Längs spülung der Fall.
Bei diesen Maschinen ist es bekannt, die zu den vom Arbeitskolben über steuerten Eintrittsöffnungen für die Spül luft führenden Kanäle auf dem Umfang des untern Zylinderendes radial oder nur leicht tangenHal anzuordnen und diese gegenüber der Längsachse aufwärts zu richten.
Es sind auch Maschinen bekannt, bei denen diese Spülluftkanäle parallel zum Kol benboden gerichtet sind, also bei flachem Kolbenboden horizontal, bei konkavem Kol benboden leicht abwärts, bei konvexem Kol benboden aufwärts, also in jedem Fall tan- gential an den äussern Kolbenrand.
Mit diesen Anordnungen der für die Er zeugung der hochgerichteten Strömung im Zylinderkern bestimmten Eintrittskanäle für die Spülluft begegnet man aber Schwierig keiten, die gewünschte Strömungsform zu er reichen, weil beim teilweisen Freilegen der bffnungen durch den Kolbenrand eine Ab lösung der Strömung vom Kolbenboden auf tritt, welche die Strömung gerade im kriti schen Zeitpunkt des Spülbeginns, in dem ein sicherer Einsatz dieser Hochspülung beson ders wichtig ist, unstabil und unsicher macht.
Erfahrungsgemäss sind solche Spülströ mungen nur stabil, wenn die Luft an der äussern Strömungsperipherie durch Wand partien des auszuspülenden Zylinderraumes geführt wird. Für die hochzurichtende zen trale Spülströmung in den genannten Maschi- nengattungen sollte aber besonders zu Beginn der Spülung der Kolbenboden diese periphere Führung übernehmen. Bei Ablösung der Spülluft vom Rand des Kolbenbodens be steht bei den Maschinen mit zentraler Um kehrspülung auch die Gefahr,
dass eine Kurz- schlussströmung direkt zu den Auslass- schlitzen hin sich einstellt; die den Spül erfolg sehr stark herabmindert.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird nun eine sichere Führung der im Zylinder kern hochzurichtenden Spülluft auch bei Spülbeginn dadurch erreicht, dass wenigstens ein Teil der angenähert radial gerichteten, zu den Spülöffnungen führenden Kanäle abwärts gegen die Stirnfläche des die Spül öffnungen übersteuernden Arbeitskolbens ge richtet sind.
Bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit zentraler Umkehrspülung, bei welchen gegen den äussern Totpunkt vom Arbeitskolben zu nächst die am Zylinderumfang angeordneten Auslassöffnungen und hierauf die Spülluft öffnungen freigelegt werden, kann eigne sichere Ausbildung der zentralen hochgerich teten Spülströmung dadurch erreicht werden, dass wenigstens die den Auslassöffnungen am nächsten liegenden Spülluftkanäle abwärts gegen die Stirnfläche des Arbeitskolbens ge richtet sind.
Bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Längsspülung, bei welchen ein Teil der Spül luftkanäle zur Ausspülung der äussern Zy- linderpartie tangential in den Zylinder ein münden, und die andern, der äussern Tot punktlage näher liegenden Kanäle zur Aus spülung des Zylinderkernes angenähert ra dial gerichtet sind, gelingt es, die den Zylin derkern erfassende Spülströmung dadurch sicherer und stabiler zu gestalten, dass diese letzteren Spülluftkanäle abwärts gegen die Stirnfläche des Arbeitskolbens gerichtet sind.
Bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen, so wohl mit zentraler Umkehrspülung wie mit Längsspülung, bei denen in der Mitte des Kolbenbodens eine Brennraumhöhlung vor gesehen ist, lässt sich ebenfalls eine wesent liche Verbesserung der zentralen, hoch gerich teten Spülströmung durch Abwärtsrichten der angenähert radial angeordneten Spülluft kanäle erreichen.
Es ist zweckmässig, diese abwärts gerichteten Kanäle hierbei derart zu richten, dass die ganze durch diese in den Zylinder strömende Spülluft auch in der äussern Totpunktlage des Arbeitskolbens auf die ausserhalb der Brennraumhöhlung lie gende Fläche des Kolbenbodens auftrifft.
Bei Vorhandensein einer Brennraum- höhlung im Kolben ist es besonders schwie rig, bei aufwärts gerichteten oder tangential an den Kolbenboden gerichteten Spülluft kanälen eine allseitig symmetrisch zur Zylin derlängsachse verlaufende Kernspülung zu erreichen. Dies ist besonders beim Spül beginn der Fall, wo ein Ablösen der Strö mung vom Kolbenrand auftritt, wobei der Ablösungswinkel nicht. auf dem ganzen Um fang gleich gross sein wird und von Zufällig keiten abhängt. Die Kernströmung kann sich also einseitig aus der Zylindermitte verla gern und einen geregelten Verlauf der Spü lung stören.
Bei abwärts gerichteten radialen Spülluftkanälen, mit welchen auch schon bei Beginn der Spülung die Luft über den Kol benboden hinw egstreicht, kann viel leichter ein gleichmässiges Aufstauen und Hochrich ten der Strömung in der Zylinderachse er reicht werden.
Das Abwärtsrichten der Spülluftkanäle gemäss der Erfindung hat noch den zusätz lichen Vorteil, dass der Kolbenboden durch den unmittelbar über ihn hinweo;streiehenden Spülluftstrom wirksam gekühlt wird. Ist eine Brennraumhöhlung im Kolben vorhan den, so wird sich diese zusätzliche Kühlung besonders günstig auf den thermisch hoch beanspruchten Rand dieser Höhlung aus wirken.
Bei Vorhandensein einer Brennraum- höhlung im Kolben wird durch die beschrie bene Massnahme auch die Ausspülung dieser Höhlung begünstigt.
Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Maschine mit zentraler Umkehr spülung.
Fig. 2 zeigt im Grundriss einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 durch eine Reihe der Spüllufteintrittskanäle. Fig. 3 zeigt schematisch eine Anordnung für den Eintritt der Spülluft bei Spülbeginn bei aufwärts gerichtetem Lufteintrittskanal.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Anordnung mit abwärts gerichtetem Spülluftkanal.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine Ma schine mit Längsspülung.
Fig. 6 und 7 zeigen im Grundriss Schnitte nach den Linien VI-VI und VII-VII der Fig. 5 durch die beiden Reihen von Spülluft kanälen.
Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ma schine mit zentraler Umkehrspülung werden von dem in Zylinder 1 gegen den äussern Tot punkt hin sich bewegenden Arbeitskolben 2 zunächst auf dem ganzen Zylinderumfang angeordnete Auslassöffnungen 3 freigelegt.
Nach der Entspannung der Verbrennungs gase legt dann der Kolben die Öffnungen der Spülluft-Eintrittskanäle 4, 5 frei, die bei dem gezeigten Beispiel in zwei Reihen auf dem Zylinderumfang angeordnet sind. Diese Kanäle durchdringen die Zylinderwand im Grundriss Fig. 2 gesehen in radialer Rich tung und sind im Schnitt Fig. 1 abwärts gegen die Stirnfläche 6 des Arbeitskolbens 2 gerichtet. Bei dem gezeigten Beispiel ist im Kolbenoberteil die Brennraumhöhlung 7 vor handen.
Die Lufteintrittskanäle 4 und 5 sind so abwärts gerichtet, dass die ganze durch sie in den Zylinderraum strömende Spülluft auch in der äussern Totpunktlage, in der der Kolben 2 in Fig. 1 gezeichnet ist, auf der Stirnfläche 6 ausserhalb der Brennraum höhlung auftrifft und die Luftströmung an ihrer Peripherie von dieser Kolbenpartie ge führt wird. Während der ganzen Zeit der Freilegung der Öffnungen der Kanäle 4 und 5 tritt die Spülluft unter Überdruck in den Zylinderraum in der durch Stromlinien an gedeuteten Richtung ein, strömt abwärts gegen den Kolbenboden,
trifft auf diesem auf, breitet sich gleichmässig über diesem aus und strömt von allen Seiten gegen die Zy linderachse, um dort sich aufstauend im Kern des Zylinders hoch gerichtet gegen den Zylinderboden 13 zu strömen. Am Zylinder boden 13 umgelenkt, strömt die Luft wieder radial nach aussen und der äussern Zylinder wand entlang abwärts den Auslassöffnungen 3 zu, durch welche die ausgespülten Verbren nungsgase und die überschüssige Spülluft den Zylinder verlassen.
Die schematische Fig. 1 zeigt deutlich die Wichtigkeit einer stabilen, aufwärts gerich teten Luftsäule im gern des Zylinders. Insbesondere in der Gegend unmittelbar über dem Kolbenboden soll eine Kurzschluss- strömung der Luft direkt gegen die Auslass- öffnungen hin vermieden werden. Der kri tische Zeitpunkt liegt bei Beginn der Spu- 1ung, wo der Kolbenrand die obersten, den Auslassöffnungen 3 benachbarten Spülluft kanäle 4 zu öffnen beginnt.
Statt zwei Reihen von Spülluftkanälen 4 und 5 kann auch nur eine Reihe entspre chend grösserer abwärts gerichteter Kanäle vorgesehen werden. Bei zwei oder mehr Reihen von Spülluftkanälen können auch nur die obersten, den Auslassöffnungen am nächsten liegenden Kanäle abwärts gegen die Stirnfläche des Kolbens gerichtet werden, die untern hingegen parallel zur' Kolbenstirn fläche verlaufen.
Die Strömungsverhältnisse, wie sie im be sagten Zeitpunkt an der kritischen Stelle herrschen, sind in Fig. 3 für eine bisherige Ausführung mit aufwärts gerichteten Spül luftkanälen und in Fig. 4 für die neue Aus führung mit abwärts gerichteten Spülluft- kanälen dargestellt.
Wie Fig. 3 zeigt, wird bei aufwärts ge richteten Spülluftkanälen 9 bei Spülbeginn die in den Zylindereintretende Luft von der Kante des Kolbens 2 sich ablösend in-die, Nähe des mit grosser Geschwindigkeit den Auslassöffnungen 3 zustrebenden -Abgas stromes gelangen und von diesem mitgerissen werden.
Damit ist eine den Spülverlauf -sehr schädigende Kurzschlussströmung entstanden: Bei der in Fig. 4 gezeigten neuen Anordnung der Spülluftkanäle 10; weiche nach abwärts gegen die Stirnfläche 6 des Kolbens 2 gerich tet sind, legt sich -bereits zu Beginn- der Spü lung die Spülluft, wie dargestellt, an die Stirnfläche 6 des Kolbenbodens 2 an und wird von dieser geführt. Eine Kurzschluss- strömung ist damit mit Sicherheit vermieden.
Der Winkel a, den die Achse der Kanäle 10 mit der Stirnfläche 6 des Kolbens einschliesst, kann erfahrungsgemäss recht klein, in der Regel unter 20 , gehalten werden, so dass die Einbusse an Querschnitt durch die Ab wärtsneigung der Kanäle 10 recht klein bleibt.
Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen die Anwen dung des Erfindungsgedankens auf eine an sich bekannte Maschine mit Längsspülung. Der Auslass der Verbrennungsprodukte und der ausgespülten Gase erfolgt durch im Zy linderboden 13 angebrachte Auslassventile 14, der Eintritt der Spülluft durch am untern Zylinderende vom Kolben 2 übersteuerte Einlasskanäle 11 und 12. Die beim Aus wärtsgang vom Kolben zunächst freigelegten Einlasskanäle 11 sind, wie aus Fig. 6 ersicht lich, in bekannter Weise tangential in den Zylinder gerichtet.
Der durch diese eintreten den Spülluft wird eine kreisende Bewegung erteilt, so dass von diesem Teil der Luft die äussere Zylinderpartie ausgespült wird. Der zentrale Luftstrom, der die Ausspülung des Zylinderkernes zu besorgen hat, wird von der Luft gebildet, welche durch die untere Reihe der Einlasskanäle 12, die, wie Fig. 7 zeigt, radial gerichtet sind, eintritt. Da eine sichere Ausbildung dieser zentralen Luft säule für den Spülerfolg sehr wichtig ist, sind die Kanäle 12 abwärts gegen die Stirn fläche 6 des Arbeitskolbens 2 gerichtet.
Die Kanäle 11 können, wie gezeichnet, ebenfalls abwärts gerichtet sein, sie können aber auch horizontal oder aufwärts gerichtet werden. In diesen beiden letzteren Fällen fällt jedoch für gleichen 'Öffnungsquerschnitt der Nutz hub der Maschine etwas kürzer aus.
An Stelle der Kanalreihen 11 und 12 können je zwei oder mehr Reihen von Ka nälen angeordnet sein.
Statt der in den Zeichnungen gezeigten runden Bohrungen für die Spülluftkanäle können auch solche beliebiger Querschnitts form angewendet werden. Dasselbe gilt für die Auslassöffnungen, die z. B. statt des ge- zeigten rechteckigen Querschnittes, runden Querschnitt erhalten können.
An Stelle einer ebenen Stirnfläche des Kolbens kann auch eine kegelige, konkave oder konvexe Form derselben treten, wobei aber die für ein Auftreffen der Luft auf dieser Fläche bestimmten Kanäle mit einer entsprechenden Neigung gegen die Auftreff- fläche zu richten sind.