EP0370999A1

EP0370999A1 - Zweitakt-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP0370999A1
Application number: EP89890302A
Authority: EP
Inventors: Diethard Dipl.-Ing. Plohberger; Karl Dipl.-Ing. Wojik; Klaus Dr. Landfahrer
Original assignee: AVL List GmbH; AVL Gesellschaft fuer Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 1988-11-24
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1990-05-30
Also published as: JPH0367016A; JPH0379533B2; US5040496A; AT402431B; ATA289288A

Abstract

Bei bekannten Zweitakt-Brennkraftmaschine mit vom Kolben (3) gesteuerten Einlaßkanälen (5) für die Frischladung und mindestens einem Auslaßkanal (4) für die Verbrennungsgase ergibt sich durch den Einfluß der Kolbenkante (3') eine Abweichung der tatsächlichen Strömungsrichtung (7) von der durch die Kanalbegrenzungen (8) gegebenen theoretischen Strömungsrichtung. Dabei wird die Spülströmung mehr in Richtung des Auslaßkanals (4) und des Zylinderkopfes (2) umgelenkt, was erhöhte Frischladungsverluste verursacht. Dieser Umstand führt zu einer deutlichen Verschlechterung des Spülerfolges und damit der Motorleistung, des Kraftstoffverbrauches sowie der Abgasemissionen. Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Strömungsleitflächen (11,13;20,21) im Winkel, vorzugsweise im rechten Winkel, zueinander stehen und so einen Strömungsgleichrichter (16) bilden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit vom Kolben gesteuerten Einlaßkanälen für die Frischladung, die im Bereich ihrer unmittelbar an den Zylinder anschließenden Abschnitte mehrere Strömungsleitflächen aufweisen und mit mindestens einem Auslaßkanal für die Verbrennungsgase.
Bei solchen bekannten Brennkraftmaschinen mit Umkehrspülung und vom Kolben gesteuerten Ein- und Auslaßkanälen ergibt sich durch den Einfluß der Kolbenkante eine Abweichung der tatsächlichen Strömungsrichtung von der durch die Kanalbegrenzungen gegebenen theoretischen Strömungsrichtung. Dabei wird die Spülströmung mehr in Richtung des Auslaßkanals und des Zylinderkopfes umgelenkt, was erhöhte Frischladungsverluste verursacht. Dieser Umstand führt zu einer deutlichen Verschlechterung des Spülerfolges und damit der Motorleistung, des Kraftstoffverbrauches sowie der Abgasemissionen.
Es ist auch die Anwendung von Leitschaufeln im Einlaßkanal eines kurbelkastengespülten Zweitaktmotors bekannt. Zweck hiebei ist die Verbesserung der Richtwirkung des Einlaßkanals zur Verhinderung des Einströmens von Frischgemisch in das Kurbelgehäuse des Motors. Der Einlaßkanal ist zu diesem Zweck mit Leitschaufeln in vertikaler Richtung unterteilt. Die beabsichtigte Wirkung wird hiedurch jedoch nur zum kleineren Teil erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und das Abweichen der Spülströmung von der vorgegebenen Richtung sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung zu verhindern. Die Erfindung besteht in erster Linie darin, daß die Strömungsleitflächen im Winkel, vorzugsweise im rechten Winkel, zueinander stehen und so einen Strömungsgleichrichter bilden. Damit wird die Anzahl der Strömungsleitflächen für die Spülströmung gegenüber der Ausführung ohne Strömungsgleichrichter um ein Vielfaches erhöht, sodaß das aus dem Spülkanal austretende Spülmedium im wesentlichen die vom Kanal und Strömungsgleichrichter vorgegebene Richtung einhält. Durch die erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter treten zwar erhöhte Reibungsverluste bei der Spülströmung auf, jedoch werden diese durch die erhebliche Verminderung der Frischladeverluste mehr als aufgewogen, was sich in einer Verbesserung der Motorleistung sowie des Kraftstoffverbrauches und der Abgasemissionen deutlich zeigt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Strömungsleitflächen eben und in mindestens zwei Gruppen jeweils parallel und gruppenweise in solchen Winkeln zueinander angeordnet sein, daß sie geschlossene Strömungskanäle bilden. Es können so Strömungskanäle mit verschieden großen und verschieden geformten Querschnitten auf einfache Weise hergestellt und damit das Verhalten der Spülströmung weitgehend vorbestimmt werden.
Eine vorteilhafte Ausführung gemäß der Erfindung besteht darin, daß der an den Zylinder anschließende Teil der Einlaßkrümmer zylindrisch ausgeführt und der Strömungsgleichrichter als ein Stück in diesen eingesetzt ist.
Die zu vermeidenden Frischladungsverluste können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch dadurch günstig beeinflußt werden, daß die gedachten Verlängerungen der Strömungsleitflächen, welche parallel zur Zylinderachse angeordnet sind, zentrisch auf einen im Zylinder an der dem Auslaß gegenüberliegenden Hälfte liegenden Punkt zusammenlaufen. Im Rahmen der Erfindung können die gebildeten Strömungskanäle im Querschnitt rechteckig, vorzugsweise quadratisch, aber auch im Querschnitt sechseckig und bienenwabenartig zum Strömungsgleichrichter zusammengesetzt sein.
Schließlich empfiehlt es sich, die Strömungsleitflächen sehr dünnwandig auszuführen und vorzugsweise aus Blech herzustellen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Umkehrspülung bekannter Bauart im Axialschnitt,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung im Axialschnitt,
Fig. 3 und 4 je einen Schnitt nach der Linie III-IV in Fig. 1 und Fig. 2,
Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung im Axialschnitt,
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5 und Fig. 7a bis c ein Detail in drei verschiedenen Ausführungsformen.
Gleiche Teile sind mit den selben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 und 3 ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine bekannter Bauart zur Hälfte dargestellt, wobei der Zylinder mit 1, der Zylinderkopf mit 2 und der Kolben mit 3 bezeichnet ist. Der Kolben 3 steuert den Auslaßkanal 4 sowie die zwei zu beiden Seiten des Auslaßkanals 4 angeordneten Einströmkanäle 5. Die Spülströmung bei entsprechend dem Pfeil 6 nach abwärts bewegten Kolben 3 ist durch die Strömungslinien 7 angedeutet. Durch die Kolbenkante 3′ wird die Strömung, wie man sieht, von der durch die Kanalbegrenzungen 8 gegebenen theoretischen Strömungsrichtung abgelenkt, wobei sich Wirbel bilden, welche mit 7′ bezeichnet sind. Dadurch werden erhöhte Reibungs- und Frischladungsverluste verursacht.
Gemäß der Erfindung werden im Bereich 9 des Krümmers 10 der Einlaßkanäle 5 Strömungsleitflächen 11 angeordnet, welche zur Zylinderachse 12 parallel verlaufen. Quer dazu sind Strömungsleitflächen 13 vorgesehen, welche zusammen mit den Strömungsleitflächen 11 Strömungskanäle 14 bilden, welche bewirken, daß die durch die Pfeile 15 veranschaulichte Strömung von der Kolbenkante 3′ unbeeinflußt bleibt. Dadurch entfallen auch die ungünstigen Wirkungen bezüglich Motorleistung, Frischladungsverluste und Abgasemissionen.
In den Fig. 3 und 4 ist der durch den Strömungsgleichrichter mögliche größere Anstellwinkel α₂ der resultierenden Strömung R₂ im Vergleich zum Anstellwinkel α₁ der resultierenden Strömung R₁ bei der bekannten Ausführung dargestellt.
Die erfindungsgemäße Ausführung nach Fig. 5 und 6 zeigt zwei Varianten gemäß der Erfindung, welchen gemeinsam ist, daß die Bereiche 9 der Krümmer 10 der Einlaßkanäle 5 zylindrisch sind und daher die Herstellung sowie die Montage des Strömungsgleichrichters 16 vereinfacht ist. Bei der in der linken Hälfte dargestellten Ausführung verlaufen die Verlängerungen 11′ der Strömungsleitflächen 11 in einem Punkt 17 zusammen, welcher sich in Fig. 6 in der unteren Hälfte des Zylinders 1, also auf der dem Auslaßkanal 4 abgewendeten Seite befindet. Damit kann zusätzlich eine günstige Beeinflussung der Frischladungsverluste erreicht werden.
Bei der in den Fig. 5 und 6 rechts dargestellten Ausführungsform sind zu beiden Seiten des Auslaßkanals 4 je zwei Einströmkanäle 18 und 19 vorgesehen, die ebenfalls mit Strömungsleitflächen 11,13 bzw. 20,21 im Bereich 9 des Krümmers 10 ausgerüstet sind. Die Einströmkanäle 18 sind dabei gegen die dem Auslaßkanal 4 gegenüberliegende Zylinderwand 22 gerichtet, wogegen die Einlaßkanäle 19 etwa gegen die Achse 12 des Zylinders gerichtet sind.
In Fig. 7a) bis c) sind verschiedene mögliche Ausführungsformen des Strömungsgleichrichters 16 gezeigt, wie er sich an der Anschlußfläche des Krümmers 10 am Zylinder 1 darstellt. Die Ausführung a) besitzt Strömungskanäle mit quadratischem Querschnitt, die Ausführung b) weist Strömungskanäle 14′ auf, die bienenwabenartig angeordnet und sechseckig ausgeführt sind. Die Ausführung nach c) besitzt Strömungskanäle 14˝ mit rechteckigem Querschnitt, welche in vertikaler Richtung jeweils um die halbe Länge des Querschnitts versetzt angeordnet sind. Die Auswahl der besten Ausführung wird im allgemeinen durch Versuche ermittelt.

Claims

1. Zweitakt-Brennkraftmaschine mit vom Kolben gesteuerten Einlaßkanälen für die Frischladung, die im Bereich ihrer unmittelbar an den Zylinder anschließenden Abschnitte mehrere Strömungsleitflächen aufweisen und mit mindestens einem Auslaßkanal für die Verbrennungsgase, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsleitflächen (11,13; 20,21) im Winkel, vorzugsweise im rechten Winkel, zueinander stehen und so einen Strömungsgleichrichter (16) bilden.

2. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsleitflächen (11,13;20,21) eben und in mindestens zwei Gruppen jeweils parallel und gruppenweise in solchen Winkeln zueinander angeordnet sind, daß sie geschlossene Strömungskanäle (14,14′ ,14˝) bilden.

3. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der an den Zylinder (1) anschließende Teil (9) der Einlaßkrümmer (10) zylindrisch ausgeführt und der Strömungsgleichrichter (16) als ein Stück in diesen eingesetzt ist.

4. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die gedachten Verlängerungen (11′) der Strömungsleitflächen (11) eines Einlaßkanals (5), welche parallel zur Zylinderachse (12) angeordnet sind, zentrisch auf einen im Zylinder (1) und der dem Auslaßkanal (4) gegenüberliegenden Hälfte liegenden Punkt (17) zusammenlaufen.

5. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Strömungsgleichrichter (16) aus Strömungskanälen (14,14˝) mit viereckigem Querschnitt, vorzugsweise quadratischem Querschnitt, zusammengesetzt ist.

6. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Strömungsgleich richter (16) aus im Querschnitt sechseckigen Strömungskanälen (14′) bienenwabenartig zusammengesetzt ist.

7. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsleitflächen (11,13;20,21) sehr dünnwandig ausgeführt sind, vorzugsweise aus Blech bestehen.