DE590424C - Zweitaktbrennkraftmaschine mit Querstrom- oder Umkehrstromspuelung und einer Mehrzahl von Spuelschlitzen verschiedenen Querschnitts - Google Patents

Description

Zweck der Erfindung ist die Verbesserung der Zylinderausspülung bei Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Querstromspülung bzw. Umkehrstromspülung und einer Mehrzahl von Spülschlitzen verschiedenen Querschnitts, d. h. also. die Erhöhung des räumlichen Spülformwirkungsgrades, worunter das Verhältnis des wirklich ausgespülten Teiles des Zylindervolumens zum gesamten Zylindervolumen zu verstehen ist.

Dies .wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß einerseits die Spülschlitze um so niedriger gemacht werden, je weiter sie von der Ebene des Zylinderhauptlängsschnitts entfernt sind, und daß andererseits der Druck des eingeblasenen Spülmittels bei den Schlitzen mit der größten Höhe am niedrigsten und umgekehrt bei denen mit der geringsten Höhe am höchsten ist.

Spülschlitze verschiedenen Querschnitts anzuwenden ist an sich bekannt; bei den bekannten Ausführungen ist jedoch die Anordnung so getroffen, daß kleinere Hilfseinlaßschlitze vorgesehen sind, die das Spülmittel annähernd senkrecht zur Ebene des eigentlichen Spülstromes der Spülschlitze einführen. Durch die Wirkung der Hilfseinlaßschlitze wird aber die eigentliche, in parallelen Ebenen erfolgende Kernströmung der Spülkanäle gestört.

Die Erfindung kennt solche Hilfseinlaßschlitze nicht, sondern ordnet alle Spülschlitze so an, daß die Strömung aus den einzelnen, nebeneinander befindlichen Spülschlitzen in parallelen Ebenen erfolgt, und der erfinderische Gedanke ist, in jeder Parallelebene trotz des veränderlichen Hubverhältnisses spül- und strömungstechnisch ähnliche Verhältnisse zu schaffen.

Die Erfindung ist für alle Spülmethoden anwendbar, bei denen das Spülmittel, entweder Luft oder Brennstoff-Luft-Gemisch, nach Erreichung eines höchsten Punktes irn Zylinder wieder umgekehrt wie beispielsweise bei der Querstromspülung, wo die Auslaß- und Spülkanäle am gleichen Totpunkt, und zwar einander gegenüberliegen, oder bei der Umkehrstromspülung, wo diese Kanäle über- bzw. nebeneinander angeordnet sind.

Die Erfindung ist in der Zeichnung im Zusammenhang mit einer schlitzgesteuerten Zweitaktbrennkraftmaschine mit Ouerstromspülung behandelt; natürlich gelten die Verhältnisse nach dem Vorausgehenden ebenso für eine Maschine mit Umkehrstromspülung.

In den Abb. 1, 2 und 3 ist der Spülstromverlauf bei einer Maschine mit Querstromspülung dargestellt, die der bisherigen Ausführung entspricht, also die Merkmale der Erfindung nicht aufweist. Dabei zeigen

Abb. ι einen Längsschnitt durch den Zylinder nach Linie X-X der Abb. 4,

Abb. 2 und 3 Längsschnitte durch den Zylinder nach den Linien X₁-X₁ und X₂-X₂ der Abb. 4,

Abb. 4 einen waagerechten Schnitt durch' den Zylinder in Höhe der Auslaß- und Spülschlitze mit einer Draufsicht auf den Kolben.

In Abb. ι befindet sich der im Zylinder a laufende Arbeitskolben b mit Ablenknase c, die auch fehlen kann, in der unteren Totlage, und das Spülmittel strömt durch den Spülkanal oder Spülschlitz S₁ in den Zylinder α. Bei Annahme eines stationären oder quasistationären Spülstromverlaufes strömt der in die Spülmittelteilströme i, 2, 3 gedanklich unterteilte Spülstrom günstigstenfalls in der in Abb. ι eingezeichneten Weise vom Spülkanal 6Ί durch den Zylinder α gegen die Auslaßkanäle A. Der äußerste Spülmittelteilstrom ι bestreicht dabei die Zylinderkopfwand d; in den Zylinderkopfecken, wo sich sonst Wirbel ausbilden würden, sind Füllstücke d_u d₂ eingesetzt, oder der Zylinderkopf ist von vornherein so geformt, daß er dem Zuge des äußersten Spülmittelteilstromes 1 folgt.

Unmittelbar über dem Kolbenboden e bildet sich der auch bei der eingezeichneten idealen Strömung nicht vermeidbare Wirbelsack 7. Der ebene Spülformwirkungsgrad des Zylinderhauptlängsschnittes, d. h. des Schnittes nach Linie X-X der Abb. 4, besitzt bei der in Abb. ι angenommenen Strömung den Höchstwert.

Es ist nun durch theoretische und praktische Untersuchungen nachgewiesen, daß dieser Höchstwert insbesondere vom Hubverhältnis der Maschine sowie dem Zylinderdurchmesser und von der Höhe des Spülkanals abhängt. Bei zu großem Hubverhältnis, also zu großem Verhältnis von Kolbenhub zu Zylinderdurchmesser, erreicht der äußerste Spülmittelteilstrom 1 die Zylinderkopfwand d nicht mehr, sondern kehrt schon vorher um, und über ihm bilden sich dann entgegen der Strömungsrichtung des Spülmittels rotierende Wirbel- oder Abgaswalzen 4, 5, 6 aus, die natürlich nicht ausgespült werden, wie die Abb. 2 und 3 zeigen. Bei extrem großem Hubverhältnis wird dem Spülmittelstrom i, 2, 3 die Möglichkeit der Umkehrung überhaupt genommen; das ist aber bei den äußeren Spülkanälen der Fall, wenn die Spülkanäle wie bisher alle gleich hoch ausgeführt werden, da hier der innerste Spülmittelteilstrom 3 ganz scharf umgelenkt oder sogar umgeknickt werden müßte. Hier prallen daher in Wirklichkeit die Spülmittelströme gegen die jenseitige Zylinderwand und erzeugen Turbulenz oder fließen je nach Höhe und Anordnung der Auslaßkanäle sofort und unmittelbar über den Kolbenboden e hinweg in die Auslaßkanäle A, wie Abb. 3 zeigt und wie durch zahlreiche Untersuchungen genau festgestellt ist.

Man erkennt, daß diese Verhältnisse bei jeder schlitzgesteuerten Zweitaktbrennkraftmaschine mit Querstrom- oder Umkehrstromspülung auftreten, die mehrere am Zylinderumfang angeordnete gleich hohe Spülschlitze aufweisen, da sich von Spülkanal zu Spülkanal das scheinbare Hubverhältnis stark andert. Bei der in den Abb. 1 bis 4 dargestellten Maschine mit beispielsweise fünf nebeneinander angeordneten Spülkanälen S₁, S₂, S_s S₄, S₅ ist der zum Schnitt nach Linie X-X gehörige Zylinderhauptlängsschnitt in Abb. 1 und sind die zu den Spülkanälen S₂ und 5₃ gehörigen Zylinderlängsschnitte nach den Linien X₁-X₁ in Abb. 2 sowie die zu den Spülkanälen S₄ und S₆ gehörigen Zylinderlängsschnitte nach den Linien X₂-X₂ in Abb. 3 dargestellt.

Wenn nun, wie bisher bekannt, die Spülkanäle S₁, S₂, S_&, S₄ und S₅ alle gleich hoch ausgeführt werden, kann sich das für den Spülerfolg günstigste Spülbild nur in einem einzigen Zylinderlängsschnitt — im gezeichneten Fall im Zylinderhauptlängsschnitt nach Linie X-X der Abb. 4 — ausbilden. In den links und rechts davon entfernten Zylinderlängsschnitten dagegen ist das Hubverhältnis ganz anders, und zwar in der Regel für den Spülerfolg wesentlich ungünstiger, wie die Abb. 2 und 3 zeigen.

Es kann aus konstruktiven Gründen mitunter vorkommen, daß nicht im Zylinderhauptlängsschnitt, sondern gleich nebenan der bessere ebene Spülformwirkungsgrad erzielt wird, etwa deswegen, weil der Spülkanal aus bestimmten Gründen nicht so hoch bemessen werden kann, wie es für das Hubverhältnis und den Zylinderdurchmesser günstig wäre. Aber selbst in diesem Fall, der deswegen, weil man immer danach trachten muß, im Zylinderhauptlängsschnitt die günstigsten Verhältnisse zu erreichen, als anormaler Fall bezeichnet werden muß, wird der ebene Spülformwirkungsgrad in den noch weiter von der Mitte entfernten Zylinderlängsschnitten so schlecht, daß die Zylinderausspülung sehr unvollkommen wird.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile dadurch, daß die Spülkanäle S₁, S₂, S&> S₄, S_s um so niedriger ausgeführt werden, je weiter sie vom Zylinderhauptlängsschnitt nach Linie X-X der Abb. 4 entfernt sind, und umgekehrt der Druck des Spülmittels bei den höchsten Spülkanälen am niedrigsten und bei den niedrigsten Spülkanälen am höchsten ist. Der schmälere Spülmittelstrom 1, 2, 3 kann hierbei trotz des geringeren scheinbaren Zylinderdurchmesser noch sanft umkehren, während er vermöge seiner großen Bewegungsenergie bis an die Zylinderkopfwand d gelangen kann. Der mit diesen Maßnahmen erzielte Spülerfolg ist in der Zeichnung in den Abb. 5 und 6 dargestellt, die Zylinderlängsschnitte nach den Linien X₁-X₁ und X₂-X₂ der Abb. 4

mit der Strömung zeigen. Ferner gibt noch Abb. 7 einen Längsschnitt durch den Zylinder nach Linie Y-Y der Abb. 4 mit Ansicht der Spülkanäle S₁ bis S₅.

Durch die dem neuen Hubverhältnis und dem neuen Zylinderdurchmesser im Längsschnitt X₁-Xi angepaßte Höhe des Spülkanals S₂ bzw. S₃ wird in diesen Zylinderlängsschnitten eine Strömung nach Abb. 5 erzielt, weil der mit geringerer Breite als im Zylinderhauptlängsschnitt nach Linie X-X der Abb. 4 eintretende Spülmittelstrom 1, 2, 3 — im Gegensatz zu Abb. 2 — ohne Aufstauung umgelenkt werden kann. Der Wirts beisack 7 wird zwar größer, aber der ebene Spülformwirkungsgrad ist trotzdem erheblich besser, weil rotierende Abgaswalzen 4, 5, 6 nicht entstehen können. Entsprechend liegen die Verhältnisse in den Zylinderlängsschnitten nach den Linien X₂-X₂ der Abb. 4. Sie sind in der Abb. 6 dargestellt.

Da bei den weiter nach außen- liegenden Schlitzen das Hub verhältnis in der Regel ganz extrem ist, läßt man weiter erfmdungsgemäß den Spülmittelstrom 1, 2, 3 mit höherem Druck als in den weiter zur Mitte liegenden Spülschlitzen eintreten, wodurch der Spülmittelstrom 1, 2, 3 bis gegen die Zylinderkopfwand d getrieben wird, und zwar läßt man den Spüldruck schon vom Spülkanal S₁ ab um so stärker anwachsen, je weiter die einzelnen Spülkanäle JT₂, S₃, Si und S₅ vom Spülkanal S₁ des Zylinderhauptlängsschnittes nach Linie X-X der Abb. 4 entfernt sind.

Da die Querschnitte der Spülschlitze nach außen hin abnehmen, stellt sich der erforderliche höhere Druck in der Regel von selbst ein; im anderen Fall schließt man in bezug auf den Zylinderhauptlängsschnitt symmetrisch liegende Spülschlitze S₂ und S₃ sowie S₄ und S₅ je an eine eigene Spülmittelleitung an, die den erforderlichen Spüldruck aufweist.. Dieser kann in bekannter Weise durch Druckminderer, Widerstände, entsprechende Querschnittsbemessung der Spülmittelleitungen oder auf sonstige Art leicht hergestellt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zweitaktbrennkraftmaschine mit Querstrom- oder Umkehrstromspülung und einer Mehrzahl von Spülschlitzen verschiedenen Querschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Spülschlitze (S₁, S₂, S₃, S₄, S₅) bei gleichbleibender oder geringer werdender Schlitzbreite um so niedriger werden, je weiter sie von der Ebene des Zylinderhauptlängsschnittes (X-X) entfernt sind, und andererseits der Druck des eingeblasenen Spülmittels bei den höchsten Schlitzen am niedrigsten und bei den niedrigsten Schlitzen am höchsten ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen