DE3015708C2 - Anordnung zum Spülen und Laden der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine - Google Patents
Anordnung zum Spülen und Laden der Zylinder einer ZweitaktbrennkraftmaschineInfo
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Description
40
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Spülen und Laden der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine
mit Luft oder einem Gemisch aus Brennstoff und Luft, wobei im Zylinderdeckel im wesentlichen parallel
zur Zylinderachse verlaufende Luftkanäle vorgesehen 4ä
sind, die mit Hilfe eines gesteuert intermittierend oszillierenden, am brennraumseitigen Boden des Zylinderdeckels
angeordneten Axialschiebers verschließbar sind, und wobei ferner die Luftkanäle und mit ihnen
korrespondierende Durchtrittsöffnungen des Axial-Schiebers in mindestens zwei Reihen, je Reihe in einer
geraden Anzahl, um ein in den Zylinderdeckel zentriil
eingebautes, der Brennstoffzufuhr bzw. der Zündung dienendes Element verteilt angeordnet sind.
Bekanntlich wird eine optimale Spülung und Füllung der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit
Luft oder einem Brennstoff/Luftgemisch theoretisch dann erreicht, wenn eine maximale Spülluftmenge als
über den Zylinderquerschnitt möglichst geschlossener Kolben in den Zylinderraum einströmt und nach dem
Verdrängerprinzip die darin befindlichen Verbrennüngsgäse äussehiebt. Um dafür eine mögliehst
ungestörte Ausbildung des »Luftkolbens« zu erreichen, ist bereits eine Anordnung der vorstehend beschriebenen
Art vorgeschlagen worden (DE-OS 29 07 533). Bei dieser älteren Anordnung wird angestrebt, daß die
durch die Luftkanäle in den Brenn- oder Zylinderraum des Zylinders mindestens im wesentlichen in Richtung
der Zylinderachse einströmende Luft — die sich auf »Luft« beziehenden Ausführungen gelten in gleicher
Weise für Brennstoff/Luftgemische, ohne daß dies jeweils ausdrücklich erwähnt wird — den Brenn- oder
Zylinderraum, bezüglich der Achse der Luftkanäle, möglichst querablenkungsfrei axial durchsetzt Es hat
sich nun gezeigt, daß dabei die aus den einzelnen Luftkanälen kommenden Luftstrahlen den mit Verbrennungsgasen
gefüllten Zylinderraum häufig in direkter axialer Verlängerung der Luftkanäle des Zylirderdekkels
in einzelnen diskreten, schlauchartigen Stromfäden durchsetzen, ohne einen über den Querschnitt des
Zylinders auch nur einigermaßen geschlossenen Luftkolben zu bilden, der die Verbrennungsgase vor sich
herschiebt und ausstößt. In diesen Fällen wird mit der diskutierten Anordnung nur eine unvollständige Spülung
und nachfolgende Ladung im Zylinderraum erreicht
Weiterhin ist es an sich bekannt, in den Einlaßkanälen für Luft oder Luft/Brennstoffgemische drallerzeugende
Einbauten vorzusehen (FR-PS 20 34 068 und 13 38 519);
der dadurch erzeugte Drall, der sich als resultierender Gesamtdrall der ganzen Luftmasse in den Zylinderraum
hinein fortsetzt, dient zur Erzeugung von Turbulenzen, mit denen eine verbesserte Durchmischung von Luft
und Brennstoff erreicht werden soll. Ein solcher Gesamtdrall im Zylinderraum ist bei der vorliegenden
Anordnung möglicbsi zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum Spülen und Laden der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der unter mögiichst weitgehender Vermeidung eines
resultierenden Gesamtdralles der aus den einzelnen Luftkanälen ausströmenden Luft ein Einströmen der
Luft in den Zylinderraum erzwungen wird, das die Ausbildung eines möglichst geschlossenen Luftkolbens
in jedem Fall sicherstellt. Die Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
gelöst.
In Abkehr von dem Streben nach einer möglichst querablenkungsfreien Strömung werden die einzelnen,
aus dem Zylinderdeckel austretenden Stromfäden durch die Dralleinrichtung gerade möglichst weitgehend in
eine Richtung quer zur Zylinderachse abgelenkt, wobei sie um die Achse ihres jeweiligen Luftkanals rotierende
,Luftscheiben« bilden; die beispielsweise durch die Steigung der drallerzeugenden Mittel festlegbare
Drallstärke — d. h. der beim Fortschreiten in Achsrichtung des Luftkanals um eine bestimmte Strecke
überstrichene Winkel — wird dabei so gewählt, daß sich die ,Scheiben« aus den einzelnen Luftkanälen in ihren
Randbereich zwar durchdringen und durchsetzen, aber sich nicht gegenseitig stören und in Turbulenzen
auflösen. Die dafür notwendigen Drallstärken, die u. a. von der Anzahl, den Querschnitten und den Abständen
der Luftkanäle und von der Einströmgeschwindigkeit der Luft in den Zylinderraum abhängen, werden auf
experimentellem Weg bestimmt.
Die vorstehend geschilderten Maßnahmen ergeben einen weitgehend geschlossenen Kolben aus einzelnen
rotierenden Luftscheiben, der mit einer über den Zylinderquerschnitt weitgehend ebenen Front fortschreitet
und die Verbrennungsgase, wie gefordert, vor sich herschiebt.
Die Ausbildung des geschlossenen »Kolbens« kann verbessert werden, wenn die Drallrichtung einander
benachbarter Luftkanäle entlang einer Reihe alternierend wechselt, so daß die sich durchdringenden
Randbereiche der D~!|*trörniingen eine Reihe im
wesentlichen parallel — und nicht antiparallel — zueinander fließen. Außerdem kann dadurch die
Entstehung eines resultierenden Gesamtdralles der
Zylinder noch besser verhindert werden. Als zweckmäßige Mittel für die Drallerzeugung können leitblechartige
Einbauten in den Luftkanälen vorgesehen sein: es ist 2b?r such möglich, daß aer Drall durch eine
trichterartige Formgebung der Luftkanäle erzeugt wird, wobei ihr Querschnitt am Lufteintritt des Trichters von
der Kreisform verschieden ist, sich mit Fortschreiten in Äiihsrkr-rKL-r-g de." Luftkanals stetig verengt und in einer
Kreisform geringen Durchmessers endet, wobei jede Mantellinie eines Luftkanals kegelig schraubenförmig
tordiert verläuft
Luftkanäle mit derartiger Formgebung lassen sich beispielsweise durch entsprechend geformte Kerne bei
durch Formguß hergestellten Zylinderdeckeln realisieren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der
Zeichnung näher erläutert
F i g. 1 zeigt als Längsschnitt i-I von F i g. 2 schematisch
einen Ausschnitt aus einem Zylinderdeckel mit einem Luftkanal, in den ein spiralförmig verwundenes
Blech eingesetzt ist
F i g. 2 ist eine Aufsicht auf den halben Zylinderdeckel,
in dessen Luftkanäle Leitbleche nach F i g. 1 vorhanden sind.
F i g. 3 gibt in gleicher Darstellung wie F i g. 1 einen Schnitt III-III von F i g. 4 durch einen Luftkanal wieder,
bei dem der Drall durch die geschilderte Formgebung seiner Begrenzungswand erzeugt wird, während
F i g. 4 den halben Zylinderdeckel — gesehen von der Luftkammerseite her — mit Luftkanälen nach Fig.3
darstellt.
Im Deckel 1 jedes nicht weiter dargestellten Zylinders einer Kolbenbrennkraftmaschine sind mit ihren Mittelpunkten
auf drei zur Zylinderachse 3 (F i g. 2) konzentrischen Kreisen 4, 5 und 6 Luftkanäle 7 angeordnet, die
ejne _ in Fig. 1 oberhalb des Zylinderdeckels 1
liegende — Luftkammer mit dem unter dem Deckel 1 anschließenden Brenn- oder Zylinderraum verbinden.
Beim nuiführsujgsbeispiel sind nach F i g. 1 ur>u 2 in ün;
Luftkanäle 7 T-förrriige Leitbleche S für die Strömung
eingesetzt, deren in Längsnehtuhg veriauSeprler Sianim
spiralförmig so verformt ist, daß zz'.u ireies Znde um
j e«p!'.Fi bestimmten Winkel gegenüber dem Querbalken
verdrehe ist Der spiralförmige Stamm endet kurz, beispielsweise einige Millimeter, vor dem Austritt des
Luftkanals 7 in den Brenn- oder Zylinderraum.
Der Querbalken, der an seinen Enden, wie Fig.2
erkennen läßt, in Richtung des Kreisumfangs, entlang
dem die Luftkanäle 7 aufgereiht sind, leicht abgewinkelt ist, dient beiderseits des Lut'lkanais 7 ais Auflage für das
Leitblech 8. Jeweils zwei einander zugewandte Enden benachbarter Querbalken werden dabei über einen
Kunststoff-Zwischenring 9 und eine Unterlagscheibe 10 von einer Schraube 11 auf dem Zylinderdeckel 1
gehalten.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig.3 und 4)
sind in den Luftkanälen 7 keine Einbauten vorhanden.
Statt dessen ist der luftkammerseiiige Querschnitt jedes
Luftkanals 7 zunächst quadratisch ausgebildet und geht beim Fortschreiten in Achsrichtung >is Luftkanals 7
sich konisch verengend in einen K.r'isquerschniii
geringeren Durchmessers am Luftkanal-Austritt in den Brennraum über, wobei die einzelnen Mantellinie 12
schraubenförmig verwunden sind. Wie beim ersten Beispiel endet die drallerzeugende Einrichtung, bzw. in
diesem Fall die verwundene Form, einige Millimeter vor diesem Austritt.
Wie bereits erwähnt, werden die in ihrer Form relativ komplizierten Luftkanäle 7 beim Beispiel nach den
F i g. 3 und 4 durch Gießen hergestellt
Bei beiden Ausführungsformen wird in jedem einzelnen Luftkanal 7 mit den geschilderten Maßnahmen
ein Drall erzeugt, der um die Achse 13 des jeweiligen Luftkanals 7 dreht Nach dem Austritt der
Luft aus den Luftkanälen 7 vereinigen sich die vielen einzelnen Drallströmungen zu dem angestrebten
Luftkolben, der den ganzen Zylinderquerschnitt weitgehend gleichmäßig ausfüllt, in Achsrichtung de;. ZylirJers
fortschreitet und dabei die Verbrennungsgase durch die nicht dargestellten Austrittsschlitze ausstößt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Anordnung zum Spülen und Laden der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit Luft oder
einem Gemisch aus Brennstoff und Luft, wobei im Zylinderdeckel im wesentlichen parallel zur Zylinderachse
verlaufende Luftkanäle vorgesehen sind, die mit Hilfe eines gesteuert intermittierend oszillierenden,
am brennraumseitigen Boden des Zylinderdekkels angeordneten Axialschiebers verschließbar
sind, und wobei ferner die Luftkanäle und mit ihnen korrespondierende Durchtrittsöffnungen des Axialschiebers
in mindestens zwei Reihen, je Reihe in einer geraden Anzahl, um ein in den Zylinderdeckel
zentral eingebautes, der Brennstoffzufuhr bzw. der Zündung dienendes Element verteilt angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Luftkanal (7) Mittel (8) zur Erzeugung eines
um die Kanalachse (i3) drehenden Dralles vorgesehen sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d?J die Drallrichtung einander benachbarter
Luftkanäle (7) entlang einer Reihe (4, 5, 6) alternierend wechselt
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Drallerzeugung leitblechartige
Einbauten (8) in den Luftkanälen (7) vorhanden sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drall durch eine trichterartige
Formgebung der Luftkanäle (7) erzeugt wird, wobei ihr Querschnitt am Lufteintritt des Trichters von der
Kreisform verschieden ist, sich mit Fortschreiten in Achsrichtun6 des Luftkanals (7) stetig verengt und in
einer Kreisform geringen Durchmessers endet, wobei jede Mantcllinie (12) eines Luftkanals (7) J5
kegelig schraubenförmig tordier verläuft.
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