DE3248361A1

DE3248361A1 - Einlassanordnung fuer einen zweitaktmotor

Info

Publication number: DE3248361A1
Application number: DE19823248361
Authority: DE
Inventors: David William 54901 Oshkosh Wis. Kusche
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1983-07-28
Also published as: GB2112861B; GB2112861A; DE3248361C2; AU539981B2; SE450648B; FR2519076A1; JPS58119923A; SE8207347D0; CA1189797A; US4408579A; FR2519076B1; SE8207347L; AU9192882A

Description

Einlaßanordnung für einen Zweitaktmotor

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einlaßanordnung für die Zufuhr eines Luft-Brennstoffgemischs zu einer kurbelkastengespülten Zweitakt-Brennkraftmaschine, und betrifft insbesondere eine solche Anordnung mit jeweils einem Vergaserstutzen für jeden Zylinder.

Derzeit gebräuchliche kurbelkastengespülte Zweitaktmotoren mit hoher Leistung bzw. großen Abmessungen arbeiten mit am Kurbelgehäuse angebrachten Flatterventilen, welche als Einlaßventile für den Kurbelkasten dienen. Um eine möglichst starke Füllung und damit eine hohe Leistung derartiger Motore zu gewährleisten, ist vorzugsweise Jeweils ein eigener Vergaserstutzen für die Zufuhr eines Luft-Brennstoff gemische zu jedem jeweils einem Zylinder zuge-

2Q ordneten Kurbelkasten vorgesehen. In einer solchen Anordnung sind die Platterventile dann jedoch nur etwa während vierzig Prozent der Zeit geöffnet. Daraus ergibt sich, daß die Strömung in dem durch den Vergaser hindurch zu dem Flatterventil führenden Ansaugkanal sehr ungleichmäßig und durch das Vorhandensein von Druckwellen gekennzeichnet ist, welche durch das Öffnen und Schließen der Flatterventile entstehen. Ein unsauber konstruierter Einlaßkanal kann so zu einem leistungsmindernden Strömungsbild und in gewissen Fällen sogar zum Zurückschlagen des Luft-Brennstoffgemischs aus dem Einlaß des Vergasers führen.

Bei modernen Hochleistungsmotoren wird für das Flatterventil zumeist ein V-förmiger Ventilblock verx^endet, wie er etwa, in den US-Patentschriften 3 269 3?4 und 4- 244· 332 beschrieben ist. Eine derartige Anordnung erbringt zwar gewöhnlich einen hohen Strömungsdurchsatz in Richtung auf den Motor ohne Zurückschlagen durch den Vergaser hindurch,

erfordert jedoch einen relativ langen Ansaugkanal.

Es wurden auch bereits, verschiedene andere Anordnungen vorgeschlagen, z.B. eine solche mit einer lotrecht zu dem vom Vergaser herangeführten Ansaugkanal am Kurbelgehäuse des Motors befestigten Yentilsitzplatte, welche mit mehreren Klappen bestückt ist. Bei kleineren Motoren mit jeweils einem Vergaserstutzen für die Speisung zweier Zylinder findet sich eine Anordnung mit zwei an den Kurbelkästen der beiden Zylinder befestigten Ventilsitzplatten, welche jeweils"eine kreisförmige Anordnung von Ventilklappen tragen. Diese Anordnung hat sich als sehr wirkungsvoll erwiesen, wahrscheinlich aufgrund der im wesentlichen kontinuierlichen Durchströmung des Vergasers, Vielehe sich aus der Speisung zweier Zylinder über einen , einzigen Vergaserstutzen ergibt. In anderen Anordnungen ist ein die Ventilklappen enthaltender Hohlraum als Resonanzkammer gestaltet, um Schwankungen der Strömung zu glätten, welche anderenfalls den Einstrom des Gemischs in den Motor verringern würden.

Die Erfindung schafft einen kurbelkastengespülten Zweitaktmotor mit einer Kurbelwelle, einem die Kurbelwelle umgebenden Kurbelgehäuse und einem Ansaugkanal für die Zufuhr eines Luft-Brennstoffgemischs zum Kurbelgehäuse« Ein im Ansaugkanal angeordnetes Flatterventil hat einen Ventilsitzkörper mit einer Anzahl von in gleichem Abstand zur Achse des Ansaugkanals kreisförmig um diesen herum angeordneten Durchlässen und einer entsprechenden Anzahl von

Ventilklappen, welche im !formalzustand jeweils einen der Durchlässe verschließen und durch einen im Kurbelgehäuse herrschenden Unterdruck zum Einlassen des Luft-Brennstoff gemischs in das Kurbelgehäuse öffnend betätigbar sind. Ein unmittelbar an der Zuströmseite des Flatterventils im Ansaugkanal angeordneter Strömungs-Leitkörper erwies sich als äußerst wirksam zum Herbeiführen einer zügigen Strömung in Richtung auf das Kurbelgehäuse und zum Verhindern von Rückschlägen durch den Vergaser hindurch über

den gesamten Drehzahlbereich des Motors. Die Anordnung des Flattervantils am Kurbelgehäuse des Motors ermöglicht eine kürzere Baulänge der Einlaßanordnung als bei einer vergleichbaren Einlaßanordnung mit V-förmigem Ventilblock.

Gemäß der Erfindung sind der Ansaugkanal sowie der Strömungs-Leitkörper vorzugsweise axialsymmetrisch ausgebildet, mn damit eine gleichmäßige Durchströmung der Durchlässe des Ventilsitzkörpers und eine gleichmäßige Belastung aller Ventilklappen zu gewährleisten.

In der bevorzugten Ausführungsform hat der Ansaugkanal einen sich in Richtung auf das IPlatterventil vergrößernden Durchmesser, desgleichen auch der Strömungs-Leitkörper. Dieser kann auch ohne Schwierigkeit einstückig mit dem Ventilsitzkörper gegossen sein. Somit schafft die Erfindung also eine kompakte, äußerst leistungsfähige Einlaßanordnung, welche einfach und wirtschaftlich herstellbar ist.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Motors mit einer Einlaßanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Kurbelgehäuses des Motors

nach Fig. 1 nach Abnahme von Teilen der Einlaß- ^ou anordnung,

Fig. 3 eine Innenansicht eines Gußteils der Einlaßanordnung,

Fig. 4 eine Innenansicht eines weiteren Teils der Einlaßanordnung ,

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht eines Flatter-

ventile und eines als Gußteil ausgebildeten Einlaufstutzens und

6 eine zerlegte Schrägansicht des Flatterventils insgesamt.

Ein in einer Teilschnittansicht in I¹Xg. 1 dargestellter Derizylinder-Zweitaktmotor mit einer erfindungsgemäßen Einlaßanordnung ist insbesondere für die Verwendung in einem Außenbordantrieb eines Wasserfahrzeugs geeignet.

Wie bei einem Außenbordmotor üblich, ist eine Kurbelwelle 11 um eine senkrechte Achse drehbar darin gelagert. In den Zylindern 13 des Motors 10 geführte Kolben 12 sind über Pleuelstangen 14 antriebsübertragend mit der Kurbel— welle 11 verbunden. I¹Ur jeden Zylinder 13 ist ein eigener Kurbelkasten 15 vorhanden, welcher durch die Kurbelwellen-

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lager 16 von den anderen Kurbelkästen getrennt ist.

Bei der Hin- und Herbewegung der Kolben 12 entsteht in dem jeweiligen Kurbelkasteri 15 abwechselnd ein Unterdruck und ein Überdruck, so daß sich eine Pumpwirkung ergibt. Die Kurbelkästen 15 sind jeweils von einem eigenen, einen einzigen Mischkanal aufweisenden Vergaser 17 mit einem Luft-Brennstoffgemisch gespeist. Die zu den mithin drei Vergasern 17 gehörigen Vergaserstutzen 18 sind in Strömungsverbindung mit dem jeweiligen Kurbelkasten 15 am Kurbelgehäuse befestigt. Die Speisung des jeweiligen Kurbelkastens 15 ist mittels eines im zugeordneten Ansaugkanal angeordneten Flatterventils 19 gesteuert. An den Einlassen der .Vergaser 17 ist jeweils ein herkömmlicher Ansauggeräuschdämpfer 21 angebracht. Beim Aufwärtshub der Kolben 12 wird ein Luft-Brennstoffgemisch in den jeweiligen Kurbelkasten 15 gesaugt und beim Abwärtshub des Kolbens komprimiert, bis es über (nicht gezeigte) Überströmkanäle in den jeweiligen Zylinder 13 gelangen kann. Im Zylinder 13 wird das Luft-Brennstoffgemisch dann beim nächsten Aufwärtshub des Kolbens 12 komprimiert, durch eine Zündkerze 22 gezündet, um den Kolben abwärts zu be—

BAD ORIGINAL

schleunigen, und entweicht dann schließlich durch (nicht dargestellte) Auslaßschlitze, womit dann ein Arbeitszyklus einer herkömmlichen Zweitaktmotors beendet ist.

Zu der EinlaßanOrdnung 17 gehören zunächst die drei Vergaser 17·, welche jeweils einen eine Venturidüse enthaltenden Ansaugkanal bzw. Vergaserstutzen 18 von kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Vergaser 1.7 dienen der Aufbereitung eines Gemischs aus Luft und Brennstoff in einem üblichen Mischungsverhältnis. Der Zustrom des Luft-Brennstoffgemischs ist durch herkömmliche Drosselklappen 25 gesteuert, welche an der Abströmseite der Venturidüsen in den Ansaugkanälen angeordnet sind.

!5 Der Anschluß der Vergaser 17 am Kurbelgehäuse des Motors erfolgt über jeweils einen als ein Gußteil ausgebildeten Einlauf stutzen 2'A-. Dieser umgibt einen mit der Achse des Vergaserstutzens 18 fluchtenden, axialsymmetrischen Durchlaß, welcher sich vom Vergaserstutzen aus zu seinem Austrittsende hin auf den beträchtlich größeren Durchmesser einer Einlaßöffnung 25 des Kurbelgehäuses erweitert.

Zwischen dem Einlaufstutzen 24- und dem Kurbelgehäuse 27 ²^ ist ein Ventilsitzkörper 27 angeordnet. Dieser hat eine ringförmige Anordnung von neun einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Durchlässen 28, deren äußere Randbereiche mit dem Rand des kreisförmigen Einlasses des Kurbelgehäuses 27 fluchten. Um einer Ansammlung von Flüs-

sigkeit im tiefsten Bereich des Ansaugkanals vorzubeugen, ist einer der Durchlässe 28 an der tiefsten Stelle der Einlaßöffnung 25 des Kurbelgehäuses angeordnet.

An der Innenseite des Ventilsitzkörpers 26 sind drei

Klappenstege 29 befestigt. Diese weisen jeweils drei Ventilklappen JO auf, welche die. Durchlässe 28 im Normalzustand geschlossen halten und durch einen Unterdruck im jeweiligen Kurbelkasten 15 öffnend betätigbar sind. Wie

man insbesondere in Fig. 6 erkennt, trägt der Ventilsitzkörper 26 an der Innenseite eine Anordnung von Ausrichtstiften 31, welche mit Bohrungen 32 der Klappenstege 29 in Eingriff bringbar sind, um die einzelnen Klappen 30 auf die Durchlässe 28 ausgerichtet zu halten. Die Klappenstege 29 sind mittels eines kreisförmigen Klemmstücks 33, welches den Ausrichtstiften 31 entsprechende Bohrungen 34- aufweist,- am Ventilsitzkörper 26· befestigt. Eine auf das Klemmstück 33 aufgelegte Sicherungsscheibe 35 hat eine abwärts abgewickelte Zunge 36 für den Eingriff mit einem Schlitz 37 des Klemmstücks 33 sowie eine zweite Zunge 38, welche nach dem Zusammenbau aufwärts abgewinkelt wird, um eine Befestigungsschraube 39 gegen Verdrehen zu sichern. Da die einzelnen Klappen 30 innerhalb der Einlaßanordnung symmetrisch angeordnet, sind, sind sie im Betrieb im wesentlichen gleicnen Belastungen unterworfen.

Am Ventilsitzkörper 26 ist ein entgegen der Strömungsrichtung in den Ansaugkanal hineinragender Strömungs-Leitkörper 40 von geschweifter Konusform geformt. Zusammen mit dem Einlaufstutzen begrenzt der Stromungs-Iie.itkörper einen Strömungskanal, v/elcher eine sich in Richtung auf die Durchlässe des Ventilsitzkörpers stetig vergrößernde Querschnittsfläche hat. Wie man insbesondere in Fig. 2 und 5 erkennt, haben die Ventildurchlässe 28 an der Zuströmseite einen in die Kontur des Strömungs-Leitkörpers 4-0 überleitenden Rand 41, welcher eine möglichst störungsfreie Durchströmung der Durchlässe gewährleistet.

Ein Motor der vorstehend beschriebenen Art wurde zunächst ohne die an den Ventilsitzkörpern geformten Leitkörper erprobt. Dabei zeigte der Motor im Leerlauf sowie bei niedrigen Drehzahlen zwar ein günstigeres Betriebsverhalten als ein Motor mit einem V-förmigen Flatterventil, Bei höheren Drehzahlen war jedoch ein häufiges Zurückschlagen durch den Vergaser zu beobachten. Das Zurück-

schlagen machte sich durch das Auftreten von sichtbaren Wölkchen des Luft-Brennstoffgemischs an den Einlassen der Vergaser bemerkbar und führte zu einer meßbaren Verringerung der Leistung bei erhöhtem Brennstoffverbrauch.

Bei Verwendung von ,jeweils mit einem Leitkörper versehenen Ventilsitzkörpern ergab sich eine überraschende Leistungssteigerung bei verringertem Brennstoffverbrauch im höheren Drehzahlbereich ohne Leistungsabfall bei niedrigen Drehzahlen. Ferner wurden an den Einlassen der Vergaser keinerlei Anzeichen für ein Zurückschlagen beobachtet. Somit schafft die Erfindung also eine Einlaßanordnung, Vielehe im g-esamteri Be.triebsbereich des Motors eine hohe Leistung erbringt, einen kompakten Aufbau hat und n.uf einfache V/eise herstellbar ist.

COPY

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GRÜNECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER PATENTANWÄLTE

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A GRÜNECKER, wlhw OR H. KINKELDEY. on. .~a DR. W. STOCKMAIR. cm.-tNa.A DR K. SCHUMANN, ofiiws P. R JAKOB, cm, <~a OR G. BEZOLD. »pl oeu W MEISTER. OPUiMG H.HIUGERS, DPuiNO DR H. MEYER-PLATH. αοι-ΐΝα

8000 MÖNCHEN 22 MiXlMILIANSTRASSE 43

■ F 17 738

BEUUSIiICK COEPORATIOH
One Brunswick Plaza
Skokie, Illinois 60077

USA
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2Q · .Einlaßanordnung für einen Zweitaktmotor

Kurbelkastengespülter Zweitaktmotor, ge k e η ne i c h η e t durch eine Kurbelwelle (11), durch ein die Kurbelwelle umgebendes Kurbelgehäuse (15? 16), durch einen Ansaugkanal (18, 24) für die Zufuhr eines Luft-Brennstoff gemischs zum Kurbelgehäuse, durch ein im Ansaugkanal angeordnetes Flatterventil mit einem Ventil-"

sitzkörper (26), welcher eine Anzahl von in gleichen Abständen zur Achse des Ansaugkanals im' wesentlichen entlang einer Kreislinie angeordneten Durchlässen (28) aufweist, und mit einer Anzahl von Ventilklappen (29,30), xtfelche die Durchlässe im Normalzustand geschlossen halten und für den Einlaß des Luft-Brennstoffgemischs in das Kurbelgehäuse durch einen in diesem herrschenden Unterdruck öffnend betätigbar sind, und durch einen unmittelbar an der Zuströmseite des Flatterventils im Ansaug-

kanal angeordneten Strömungs-Leitkörper (4-0).
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattervantil (26 bis 39) am
Kurbelgehäuse (15) angebracht ist.
3· Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ansaugkanäl (18, 24-) axialsymmetrisch ist.
4. Motor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gekennz e i chnet, daß der Ansaugkanal (24) einen sich in Richtung auf das Flatterventil
(26 bis 39) vergrößernden Durchmesser hat.
; 5- Motor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungs-Leitkörper (40) in bezug auf die Achse des Ansaugkanals
(24) axialsymmetrisch ist.
6. Motor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennze ich net, daß sich der Durchmesser des Leitkörpers (40) in Strömungsrichtung vergrößert,
7· Motor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper
(40) am Ventilsitzkörper (26) angebracht.ist.
8. Motor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennz e i chnet, daß die Durchlässe

(28) des Ventilsitzkörpers (26) im wesentlichen kreisförmig sind.
9. Motor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen

(29, 30) mit ihren radial inneren Enden am Ventilsitzkörper (26) befestigt sind.
10. Motor nach, wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch, gekennzeichnet, daß die Ventilklappen (29, 30) jeweils ein'die Durchlässe (28) überdeckendes Teil aufweisen.
11. Motor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch, gekennzeichnet, daß die Ventilklappen (50) an ihren radial inneren Enden einen Bereich, verkleinerter Fläche zur Verringerung ihrer Steifigkeit haben.
12. Motor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventildurchlässe (28) sämtlich in einer zur Achse des Ansaugkanals (18, 24) lotrechten Ebene liegen.