AT402431B - Zweitakt-brennkraftmaschine - Google Patents

Description

AT 402 431 B

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 den Querschnitt des Einlaßkanales unterteilende Strömungsleitschaufeln aufweisen, wobei zu je einer ersten Gruppe von mehreren in Abständen voneinander angeordneten, untereinander etwa parallelen Strömungsleitschaufeln mindestens eine die erste Gruppe von Strömungsleitschaufeln schneidende zweite Gruppe von Strömungsleitschaufeln in solchen Winkeln, vorzugsweise im rechten Winket zueinander angeordnet sind, daß sie in den unmittelbar an den Zylinder anschließenden Abschnitten der Einlaßkanäle geschlossene Strömungskanäle bilden, und mit mindesten einem Auslaßkanal für die Verbrennungsgase.

Bei 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 Auslaßkanales 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.

In der US-PS 2 406 404 A werden Leitschaufeln im Einlaßkanal eines kurbelkastengespülten Zweitaktmotors der eingangs genannten Art gezeigt, welche den Einlaßkanal in vertikaler Richtung in drei Abschnitte unterteilen. Normal auf diese stehen etwa in Richtung der Zylinderachse zwei weitere Leitschaufeln, sodaß der Querschnitt des Einlaßkanales in neun schlitzförmige Strömungskanäle unterteilt ist. Durch diese Maßnahmen soll die Richtwirkung des Einlaßkanales verbessert werden. Durch die geringe Anzahl von Unterteilungen im Verhältnis zum Einlaßkanalquerschnitt ist allerdings nur eine grobe Ausrichtung der Einlaßströmung in den Zylinder möglich. Insbesondere durch die großen Abstände der parallel zur Zylinderachse liegenden Strömungsleitschaufeln voneinander können unkontrollierte Turbulenzen und Verwirbelungen beim Eintreten der Strömung in den Zylinderraum auftreten, die die beabsichtigte Richtwirkung in die theoretische Strömungsrichtung bedeutend verschlechtert. Die relativ dickwandig ausgeführten Leitschaufeln reduzieren weiters den effektiven Eintrittsquerschnitt in nachteiliger Weise.

In der US 2 778 348 A werden Einlaßkanäle mit Strömungsleitschaufeln gezeigt, welche durch ein versteifendes Rippenelement miteinander verbunden sind. Durch die in Strömungsrichtung nur sehr geringe Erstreckung des Rippenelementes ist dieses für die Strömungsleitung kaum von tragender Bedeutung. Eine Strömungsgleichrichtung wird auch hier nicht erreicht.

Die GB 11 881 A A.D. 1915 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einem Querspülsystem, bei der die Spülkanäle in viele übereinanderliegende Teilspülkanäle aufgeteilt sind.

In der CH 112 277 B wird die Anwendung von Leitschaufeln bei einer Brennkraftmaschine mit Umkehrspülung beschrieben. Zur Verbesserung der Richtwirkung von Spülkanälen sind dabei zwei in Richtung der Zylinderachse verlaufende Leitschaufeln vor den Spüllufteintrittsschlitzen der Zylinderlaufbüchse vorgesehen.

Aus der DD 156 335 B ist 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. Die Unterteilung des Einlaßkanales erfolgt dabei mit Leitschaufeln in vertikaler Richtung.

Auch die DE 651 632 C zeigt eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Umkehrspülung, bei der der in den Zylinder eintretende Spülstrom durch in Zylinderachsrichtung verlaufende Leitschaufeln in den Spülkanälen gelenkt wird.

Ferner zeigt die GB 1 226 921 A eine Brennkraftmaschine mit einer Strömungsleitrippe an der Oberseite des Kolbens.

All die bekannten Maßnahmen zur Verbesserung der Richtwirkung der Einlaßströmung haben sich allerdings als unzureichend erwiesen.

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 auch die benachbarten Strömungsleitschaufeln der mindestens einen zweiten Gruppe untereinander etwa parallel sind, wobei die Abstände zweier benachbarter Strömungsleitschaufeln der mindestens einen zweiten Gruppe etwa den Abständen zweier benachbarter Strömungsleitschaufeln der ersten Gruppe entsprechen, und die Unterteilung des Querschnittes des Einlaßkanales so fein und engmasching ist, daß durch die vielfache Erhöhung der wirksamen Strömungsleitflächen der Strömungsleitschaufeln für die Frischladung die Strömungskanäle Gleichrichter für die Strömungsrichtung bilden. Die vielfache Erhöhung der Anzahl der Strömungsleitflächen für die Spülströmung gegenüber der Ausführung ohne Strömungsgleichrichter ermöglicht es, daß das aus dem Spüikanal austretende Spülmedium im wesentlichen die von Kanal und Strömungsgleichrichter vorgegebene Richtung einhält. Durch die erfindungsgemäßen Strömungsgleichrichter treten zwar erhöhte Reibungs- 2

Claims (4)

1. AT 402 431 B Verluste 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. Weiters können auf diese Weise Strömungskanäle mit verschieden großen und verschieden geformten Querschnitten auf einfache Weise hergestellt und damit das Verhalten der Spülströmung weitgehend vorbestimmt werden. 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 lll-IV in Fig. 1 und Fig. 2, Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung im Axialschnitt, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie Vl-Vl in Fig. 5 und Fig. 7a bis c ein Detail in drei verschiedenen Ausführungsformen. Gleiche Teile sind mit den selben Bezugszeichen versehen. In Fig. t 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 az der resultierenden Strömung R2 im Vergleich zum Anstellwinkel on der resultierenden Strömung Ri 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 Auslaßkanales 4 je zwei Einlaßkanäle 18 und 19 vorgesehen, die ebenfalls mit Strömungsleitflächen 11,13 bzw. 20,21 im Bereich 9 des Krümmers 10 ausgerüstet sind. Die Einlaßkanäle 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 Querschnittes versetzt angeordnet sind. Die Auswahl der besten Ausführung wird im allgemeinen durch Versuche ermittelt. Patentansprüche 1. Zweitakt-Brennkraftmaschine mit vom Kolben gesteuerten Einlaßkanälen für die Frischladung, die im Bereich ihrer unmittelbar an den Zylinder anschließenden Abschnitte den Querschnitt des Einlaßkanales unterteilende Strömungsleitschaufeln aufweisen, wobei zu je einer ersten Gruppe von mehreren in Abständen voneinander angeordneten, untereinander etwa parallelen Strömungsleitschaufeln minde- 3 ΑΤ 402 431 Β stens eine, die erste Gruppe von Strömungsleitschaufeln schneidende zweite Gruppe von Strömungsleitschaufeln in solchen Winkeln, vorzugsweise im rechten Winkel, zueinander angeordnet sind, daß sie in den unmittelbar an den Zylinder anschließenden Abschnitten der Einlaßkanäle geschlossene Strömungskanäle bilden, und mit mindesten einem Auslaßkanal für die Verbrennungsgase, dadurch gekennzeichnet, daß auch die benachbarten Strömungsleitschaufeln (11, 21) der mindestens einen zweiten Gruppe untereinander etwa parallel sind, wobei die Abstände zweier benachbarter Strömungsleitschaufeln (11, 20, 21) der mindestens einen zweiten Gruppe etwa den Abständen zweier benachbarter Strömungsleitschaufeln (13) der ersten Gruppe entsprechen, und die Unterteilung des Querschnittes des Einlaßkanales (5, 18, 19) so fein und engmasching ist, daß durch die vielfache Erhöhung der wirksamen Strömungsleitflächen der Strömungsleitschaufeln (13; 11, 20, 21) für die Frischladung die Strömungskanäle (14, 14', 14") Gleichrichter (16) für die Strömungsrichtung bilden.
2. 2. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit einen viereckigen Querschnitt aufweisenden Strömungskanälen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (16) für die Strömungsrichtung aus Strömungskanälen (14, 14") mit quadratischem Querschnitt zusammengesetzt ist.
3. 3. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (16) für die Strömungsrichtung aus im Querschnitt sechseckigen Strömungskanälen (14') bienenwabenartig zusammengesetzt ist.
4. 4. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gruppen von Strömungsleitschaufeln (13:11,20,21) sehr dünnwandig ausgeführt sind, vorzugsweise aus Blech bestehen. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4