DK148924B - Totaktforbraendingsmotor med laengdeskyllede cylindre - Google Patents

Description

- 1 - 148924

Opfindelsen angår en totaktforbrændingsmotor med længdeskyllede cylindre som angivet i indledningen til krav 1.

Ved en fra DE-patentskrift 710.555 kendt konstruktion af længdeskyllede totaktsmotorer findes en række skylleluftslidser, som står 5 vinkelret på cylinderaksen, og som indmunder i cylinder rummet under en bestemt fra radialretning afvigende vinkel. Ved denne foranstaltning opnås en hvirvelbevægelse af den i cylinderrummet indstrømmende luft til frembringelse af et såkaldt gasstempel, som indenfor cylindren skal skyde spildgassen foran sig med konstant hastighed hen mod udløbet og 10 fylde cylinderrummet med frisk luft. Praksis har imidlertid vist, at forestillingen om et sådant gasstempel ikke er rigtig, men at der i cylindren dannes en roterende luftsøjle, som bevæger sig hen imod udløbet og hvis kerne bevæger sig i modsat retning, så at der forefindes en forholdsvis stærk modstrømning i luftsøjlens midte. På grund af dette 15 fænomen sker der en forholdsvis kraftig sammenblanding af den indtrædende friskluft med spildegassen, hvorved det ikke er muligt at opnå en optimal skylning af cylindren.

En herfra afvigende form for længdeskylning ved totaktforbrændingsmotorer er kendt fra svensk patentskrift 82 653. Her er der an-20 bragt to ved hjælp af stemplet efter hinanden fritlæggelige rækker af skylleluftslidser efter hinanden i cylindervæggen til tilførsel af luft fra en fælles skylleluftledning. Skylleluftslidseme i den første, nærmest ved forbrændingsrummet liggende række udmunder skråt i cylindren med en i retning mod forbrændingsrummet rettet hælding og afvigende fra 25 den radiale retning, medens derimod skylleslidserne i et udførelseseksempel i den anden række indmunder skråtstillet med i retning mod det nedre stempeldødpunkt rettet hældning og radialt i cylindren. For at de gennem skylleslidserne i den anden række først nedadrettet indstrømmende skylleluftstrømme skal kunne afbøjes i retning mod forbrændingsrum-30 met, behøves der på stemplets endeflade tilsvarende afbøjningsflader.

Disse afbøjningsflader skal give de indtrædende skylleluftstrømme en i hvert fald tilnærmelsesvis med cylinderaksen parallel retning til dannelse af en aksialt fremadskridende skylleluftsøjlekerne. De gennem skylleslidserne i den første række indtrædende skylleluftstrømme skal 35 derimod danne en rørformet, roterende og aksialt mod udløbet i cylin- - 2 - 148924 derhovedet fremadskridende luftsøjle.

Det har imidlertid i praksis vist sig, at skylleluftstrømmene, som træder ind gennem de i retning mod forbrændingsrummet skråtstillede skylleslidser i den første række, ikke forener sig til en homogen, rør-5 formet, aksialt mod udløbet fremadskridende luftsøjle, men blandes mere eller mindre stærkt med de endnu i forbrændingsrummet værende forbrændingsprodukter og for størstedelens vedkommende bortledes sammen med disse gennem udløbet. Resultatet heraf er, at de skylleluftstrømme, som træder ind gennem de skråt opadrettede skylleslidser i den første række 10 kun for en forholdsvis ringe dels vedkommende kan tjene til cylinder-skylningen, som derfor mere eller mindre udtalt i praksis må overtages af de gennem skylleslidserne i den nedre række indstrømmende og ved stemplet afbøjede skylleluftstrømme. Sammenfattende kan således konstateres, at en optimal skylning af en cylinder ikke er mulig med denne 15 kendte løsning.

på denne baggrund har opfindelsen til opgave ved en totaktsforbrændingsmotor med længdeskyllede cylindre at udforme og anbringe skylleslidserne således, at den skylleluft, som gennem skylleslidserne træder ind i cylinderen, muliggør en næsten fuldstændig bortledning af den 20 i forbrændingsrummet værende forbrændingsgas samt en optimal tilførsel af friskluft til det efterfølgende forbrændingsforløb.

Ifølge opfindelsen løses denne opgave ved udformning af motoren på den i den kendetegnende del af krav 1 angivne måde. Fordelagtige udførelsesformer for denne løsning er angivet i de uselvstændige krav.

25 Som følge af den ved opfindelsen angivne udformning af skylleslid serne i de to skylleslidserækker deles skylleforløbet i tre faser. Onder den første fase, nemlig efter fritlæggelse af den første, nærmest ved forbrændingsrummet liggende række af skylleslidser ved hjælp af stemplet under dettes nedadbevægelse, danner der sig som følge af de 30 gennem skylleslidserne i den første række indtrædende skylleluftstrømme i cylinderrummet en plan, skiveformet, roterende skylleluftpude. Denne skiveformede luftpude bevæger sig under indvirkning af sugningen af den fra cylinderrummet udtrædende forbrændingsgas i retning mod udløbet.

Med fremadskridende tilnærmelse af denne roterende luftpude til udlø-35 bet ville der også her indtræde en mere eller mindre tragtformet defor- -3-.

148924 mering af luftpuden som følge af det på dens centrum indvirkende modtryk. Virkningen af dette fænomen kompenseres imidlertid ifølge opfindelsen ved den særlige udformning af indløbskanalerne i den anden række, da de efter fritlaeggelse af indløbskanalerne i den anden række ved 5 hjælp af det nedadgående stempel indtrædende skylleluftstrømme er rettet mod udløbet og således opbygger et modtryk, der forhindrer en de-formering af den skiveformede luftpude· Denne kommer således næsten u-ændret hen i nærheden af udløbet fra cylindren. I den tredie fase, efter vending af stempelbevægelsesretningen og fornyet apadbevægelse af 10 stemplet samt efter aflukning af indløbskanalerne i den anden række, danner der sig på grund af den nu kun gennem indløbskanalerne i den første rakke indtrædende skylleluft atter en homogen, roterende luftpude, som medtages af stenplet i retning af udløbet. Denne roterende, homogene friskluftpude muliggør i kortpressionsfasen en intim blanding 15 med det indsprøjtede brændsel, så at der ved hjælp af indløbskanaleme ifølge opfindelsen foruden en fuldstændig gennemskylning af cylinderrummet og bortledning af forbrændingsgassen også opnås fremragende forbrændingsresultater.

Opfindelsen er nærmere forklaret i det følgende under henvisning 20 til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et længdesnit af en cylinder, fig. 2 et snit wfter linien II - II i fig. 1 gennem den første række indløbskanaler, fig. 3 et snit efter linien III - III i fig. 1 gennem den anden 25 række indløbskanaler, fig. 4 en modificeret udformning af to efter hinanden anbragte indløbskanaler, fig. 5 samme set i snit efter linien V - V i fig. 4, fig. 6 et længdesnit gennem cylinderen under en første fase af 30 et skylleforløb, fig. 7 på lignende måde en anden fase af et skylleforløb, og fig. 8 en tredie fase af et skylleforløb.

på tegningen betegner 1 en cylinder i en totaktforbrændingsmotor, 2 en cylindervæg, 3 et cylinderrum, 4 en udløbsåbning, 5 et udløbsele-35 ment, her en udløbsventil, 6 et stenpel og 7 dettes steirpelbund. 8 be- - 4 - 148924 tegner en ringformet skyllelufttilførselskanal, som på ikke vist måde er tilsluttet til en skyllelufttilførselsledning. Til indføring af skylleluften i cylinderrummet 3 er der ifølge opfindelsen udformet en første, nsarmest ved forbrændingsrummet liggende række A af indløbskana-5 ler A.1, A2, A3, ... , An samt en aksialt derefter liggende anden række b med indløbskanaler Bl, β2, B3, ... , Bn. de mod cylinderrummet vendende mundinger af indløbskanalerne i de to rækker A og B ligger, som det navnlig fremgår af fig. 1, aksialt flugtende med ringe indbyrdes afstand efter hinanden, således at der mellem mundingerne af to efter 10 hinanden liggende indløbskanaler forbliver en ribbe 9, som en del af cylindervæggen 2. Alternativt hertil kunne de mod cylinderrummet vendende mundinger af indløbskanalerne i de to rækker dog også grænse direkte til hinanden og gå delvis over i hinanden i cylindervæggen 2, således som vist i fig. 4 og 5. Ved den i fig. 4 og 5 viste, meget kom-15 pakte anbringelse af indløbskanalerne i de to rækker A, B behøves der til styring af sky Ilefor løbet et minimalt stempelslag. Indløbskanaleme i den første rakke A og i den anden række B forsynes med skylleluft fra den for kanalerne fælles ringformede skyllelufttilførselskanal 8. Ifølge opfindelsen er indløbskanalerne A1, A2, A3, ... , An i den første 20 række A beliggende i et på cylinderaksen 10 vinkelret plan, men med en fra den radiale retning afvigende retning. Retningen af indløbskanalerne i første række A er tydeligt synlig i fig. 2 og er markeret med i cylinderrummet indadrettede pile langs deres midtlinier. Indløbskanaleme i den første række A er endvidere, som det fremgår af fig. 1, dy-25 seformet udformede og tjener til frembringelse af en plan, skiveformet, roterende luftpude. Dette opnås ved, at midtlinierne i de enkelte indløbskanaler i den første række A efter hinanden danner en anden indløbsvinkel i forhold til en tangent ved den pågældende indløbskanals mod cylinderen vendende munding og er rettet mod flere, her tre, kon-30 centriske, med stiplede linier viste skyllelufthjælpehvirvler. Den inderste skyllelufthjælpehvirvel med den mindste diameter er betegnet med 11, den midterste skyllelufthjælpehvirvel med 12 og den ydre skylle-lufthjslpehvirvel med den største diameter er betegnet med 13. Som det fremgår af fig. 2, er der langs omkredsn af cylinderen i den første 35 række anbragt n = 18 indløbskanaler i bestemt rækkefølge og vinkelmæs- 148924 - 5 - sig anbringelse. Indløbskanalerne er opdelt i tre grupper, af hvilke den første omfatter indløbskanaleme A1 - A6, den anden indløbskanalerne A7 - A12 og den tredie gruppe indløbskanalerne A13 - A18. Den første indløbskanal i hver gruppe, dvs. indløbskanalerne A1, A7 og A13, samt 5 den sidste indløbskanal i hver gruppe, dvs. indløbskanalerne A6, A12 og A18, er således udformet i cylindervæggen 2, at de indtrædende skylle-luftstrømme rettes mod den inderste skyllelufthjælpehvirvel 11. Den anden indløbskanal i hver gruppe, dvs. indløbskanalerne A2, A8, A14, samt hver femte indløbskanal i hver gruppe, dvs. indløbskanalerae A5, 10 A11 og A17, er således udformet i cylindervæggen 2, at de gennem disse indløbskanaler indtrædende skylleluftstrømme er rettet mod den midterste skyllelufthjælpehvirvel 12. Endvidere er den tredie og fjerde indløbskanal i hver gruppe, dvs. indløbskanalerne A3, A4, A9, A10, A15 og A16 udformet således i cylindervæggen 2, at de gennem disse indløbska-15 naler indtrædende skylleluftstrømme er rettet mod den ydre skylleluft-hjælpehvirvel 13 i nærheden af cylindervæggen. Ved en sådan udformning af de i den første række A værende indløbskanaler kan der opnås en roterende, skiveformet skylleluftpude med maksimal tæthed og homogenitet.

Indløbskanalerne B1, B2, B3, ... , Bn i den anden række B er radi-20 alt rettet, men er udformet skråtstillet i forhold til cylinderaksen med en mod forbrændingsrummet rettet hældning i cylindervæggen 2. Hensigtsmæssigt er indløbskanalerne i den anden række indbyrdes afvekslende skråtstillet med forskellig hældning i forhold til cylinderaksen 10 i retning mod forbrændings rummet. Herved kan opnås den effekt, at en 25 del af de gennem indløbskanalerne B1, B2, B3, ... , Bn indtrædende skylleluftstrømme rammer den ovenfor omtalte skiveformede skylleluftpude forholdsvis langt inde, en anden del rammer skylleluftpuden længere ude, så at der omkring cylinderaksen dannes en homogen skylleluft-kerne, der indvirker centralt på den skiveformede skylleluftpude og 30 derved forhindrer en indbøjning ved dennes centrum samt tillige bevirker en gennemskylning af cylinderrummet også i nærheden af cylinderaksen.

I det følgende beskrives et fuldstændigt skylleforløb under henvisning til fig. 6-8.

35 I den første fase, fig. 6, frilægger det nedadgående stempel 6 - 6 - 148924 først den første nærmest ved forbrændings rummet liggende række A med indløbskanalerne A1, A2, A3, ... , An. Den i den ringformede skylle-lufttilførselskanal 8 værende skylleluft føres med overtryk gennem indløbskanalerne A1, A2, A3, ... , An ind i cylinderrummet 3, hvorved 5 den under henvisning til fig. 2 beskrevne skiveformede, roterende skyl-leluftpude dannes. Denne skylleluftpude er i fig. 6-8 vist ved de med retningspile forsynede sløjfer.

I den i fig. 7 viste anden fase frilægger det videre nedadgående stempel desuden den anden række B med indløbskanalerne B1, B2, B3, ..., 10 Bn. Skylleluften, som nu også tilføres med overtryk fra den ringformede skyllelufttilførselskanal 8 gennem indløbskanalerne B1, B2, B3, ... ,

Bn til cylinderrummet 3 danner den under henvisning til fig. 3 beskrevne homogene skylleluftkerne, som driver den i første fase dannede skiveformede skylleluftpude foran sig i retning mod 15 udløbsåbningen 4 og samtidig forhindrer en tilbagestrømningsbevægelse i midten af den roterende luftpude.

I den i fig. 8 viste tredie fase aflukkes ved opadbevsgelsen af stemplet 6 den anden række B og dennes indløbskanaler B1, B2, B3, ... ,

Bn, så at der nu kan træde skylleluft ind gennem indløbskanalerne A1, 20 A2, A3, ... , An i den første række A, hvorved der direkte foran stem pelbunden 7 atter dannes en skiveformet, roterende luftpude, hvis hvirvelkraft på dette stadium imidlertid ikke mere er så intensiv som i den første fase, da trykfaldet mellem skyllelufttilførselskanalen og cylinderrummet 3 på dette tidsrum allerede er lavere. Rotationshastigheden 25 af den roterende luftpude aftager med fremadskridende opadbevægelse af stemplet under kompres s ions f as en endnu noget, men har i cylinderens øvre område dog endnu tilstrækkelig bevægelsesenergi til sammen med det indsprøjtede brændsel at danne en intimblanding.

Indløbskanalanordningen ifølge opfindelsen er anvendelig både ved 30 totaktsmotorer med ved cylinderhovedet anbragte udløbsventiler og ved totaktsmotorer med modløbende stenpier.

Claims (3)

1. Totaktforbrændingsmotor med længdeskyllede cylindre, med ventilstyrede udløbsåbninger til bortledning af forbrændingsprodukterne og med to ved hjælp af stemplet efter hinanden fritlseggelige rækker af efter hinanden i cylindervæggen anbragte indløbskanaler til tilførsel af 5 luft fra en fælles skyllelufttilførselskanal (8), idet indløbskanalerne i den første, nærmest ved forbrændingsrummet liggende række indmunder i cylinderrummet afvigende fra den radiale retning, medens indløbskanalerne i den anden række indmunder radialt rettet og skråtstillet i forhold til cylinderaksen, kendetegnet ved, at indløbskanalerne 10 (A1, A2...An) i den første række (A) indmunder i cylinderrummet (3) i et vinkelret på cylinderaksen (10) stående plan med fra den radiale retning afvigende retning, hvorhos indløbskanalerne (A1, A2...An) til dannelse af en plan, roterende skylleluftpude i cylinderomkredsretnin-gen efter hinanden indmunder i cylinderrummet (3) med en anden spids 15 vinkel i forhold til en i hver enkelt indløbskanals indmunding liggende tangent til cylindervæggen (2), således at de skylleluftstrømme, som træder ind i cylinderrummet (3) vil danne flere, med cylinderaksen (10) koncentriske skyllelufthjælpehvirvler (11, 12, 13) med forskellige diametre, og at de radialt rettede indløbskanaler (B1, B2...Bn) i den an-20 den række (B) derimod indmunder i cylinderrummet (3) skråtstillet i forhold til cylinderaksen med en hældning, som er rettet mod for-bræn dings rummet.

2. Totaktforbrændingsmotor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der i den første række (A) er anbragt atten indløbskanaler (Al, A2 -

25 A18), som er sammensluttet i tre grupper, hver med seks indløbskanaler (Al - A6, A7 - A12, Al3 - A18), at den første og den sidste indløbskanal (Al, A6, A7, A12, A13, Al8).i hver gruppe er rettet tangentialt mod den inderste skyllelufthjælpehvirvel (11), at endvidere hver anden og femte indløbskanal (A2, A5, A8, A11, A14, A17) i hver gruppe er rettet 30 tangentialt mod den midterste skyllelufthjælpehvirvel (12), og at hver tredie og fjerde indløbskanal (A3, A4, A9, A10, A15, 16) i hver gruppe er rettet tangentialt mod den ydre, i nærheden cif cylindervæggen liggende skyllelufthjælpehvirvel (13).