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Zweitaktbrennkraftmaschine mit einseitiger Umkehrsehlitzspülung Die
Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit Umkehrschlitzspülung, hei
welcher die Auslaßschlitze über einer Reihe von Einlaßschlitzen angeordnet sind.
Es ist bekannt, daß bei Brennkraftmaschinen die erreichbare Leistung abhängig ist
von dem in den Arbeitszylinder während der Öffnungszeit der Einlaßorgane eingebrachten
Luftgewicht bzw. dem Gewicht des Gas-Luft-Gemisches, je nachdem es sich um eine
Diesel- oder eine Ottomaschine handelt. Bei Zweitaktmaschinen bereitet die Füllung
des Zylinders besondere Schwierigkeiten, da ja die Einbringung der Frischluft bzw-.
des Brenngemisches in engster Verbindung steht mit der Entfernung der Abgase aus
dem Zylinder. Es muß hier nicht nur für eine schnelle und vollkommene Zuführung
der neuen Ladung, sondern auch für eine entsprechende Ab-
führung der Abgase
Sorge getragen werden. Eine einfache Vergrößerung des Zeitquerschnitts der Schlitze
durch Erhöhung der Einlaßschlitze und gegebenenfalls auch der Auslaßschlitze ist
nicht möglich, da dies eine Verringerung des wirksamen Kolbenhubes und damit der
Motorleistung zur Folge hat. Eine Erhöhung nur der Einlaßschlitze auf Kosten der
Auslaßschlitze führt ebenfalls nicht zum Ziel, da dann der zwar besseren Ladungszuführung
eine verschlechterte Abgasgbführung gegenübertritt. Umgekehrt wird bei Vergrößerung
des Auspuffquerschnittes und entsprechender Verkleinerung des Einlaßquerschnittes
letzterer wiederum zu klein, um in der zur Verfügung stehenden Zeit ein genügend
großes Ladungsgewicht in den Zylinder einzubringen.
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Es ist vor allem auch bekannt, daß bei Zweitaktspülungen, insbesondere
Umkehrspülungen, in der Zylindermitte ein durch den Strömungsverlauf der Spülluft
nicht erfaßter Kern (Abgaswalze) entsteht, der bisher nur schwer aus dem Zylinder
zu entfernen
war, wenn man den Charakter der Spülungsart nicht
grundsätzlich ändern will. Die restlose und schnelle Entfernung dieser Abgaswalze
ist aber unbedingt erforderlich, wenn das Hubvolumen weitgehend mit Frischluft aufgefüllt
werden soll.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch besondere Gestaltung und
Lenkung der einzelnen Spülluftstrahlen in der Weise gelöst, daß die Höhe der Spülluftschlitze
von der Mitte der Schlitzreihe nach den beiden Enden hin zunimmt, während die Höhe
der Auspuffschlitze in gleicher Richtung abnimmt. Es wird also der für jede Schlitzart
vorhandene Offnungsquerschnitt nicht auf Kosten der anderen vergrößert, sondern
im wesentlichen lediglich örtlich anders verteilt. Diese Verteilung des Aus- und
Einlaßquerschnittes erfolgt in erster Linie nach den Bedürfnissen einer schnellen
und vollkommenen Entfernung der Abgase. Die großen Auslaßquerschnitte in der Mitte
der Schlitzreihe ermöglichen es der großen Masse der Abgase, die ja gerade in der
Mitte des Zylinders den Mittelschlitzen gegenübersteht, in ganz besonderem Maße
schnell abzuströmen, während die kleineren seitlichen Auslaßschlitze für die wesentlich
kleineren Abgasmassen an den Zylinderseiten vollkommen ausreichen. Diese günstige
Verteilung der Auslaßquerselinitte ist aber vor allem wirksam bezüglich der Vermeidung
der Abgaswalze in der Zylindermitte. Infolge der Verringerung des Querschnittes
der mittleren Einlaßschlitze gegenüber den seitlichen Einlaßschlitzen verringert
sich auch die Strömungsenergie der mittleren Spülströme gegenüber der der äußeren,
so daß sie von diesen gehindert gar nicht bis zur gegenüberliegenden Zylinderwand
dringen, sondern sich schon vorher aufrichten und auf ihrem Wege gegen den Zylinderdeckel
hin die mittlere Abgaswalze erfassen, ihren Aufbau stören und diese Abgase den Auslaßschlitzen
zutreiben.
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Die Erfassung des mittleren Zylinderraumes durch die mittleren Spülluftströme
wird in erster Linie bewirkt durch die aus den seitlichen großen Spülschlitzen austretenden
Luftströme, die sich mit großer Energie zwischen der gegenüberliegenden Zylinderwand
und dem Spülluftstrom aus den anderen Einlaßschlitzen schieben und die Aufrichtung
dieser schwächeren Luftströme schon vor Erreichung der Zylinderwand unterstützen,
so daß der gesamte gegen den Zylinderdeckel gerichtete Spülluftstrom einen wesentlich
größeren Teil des Zylinderraumes erfüllt. Der aufsteigende Spülluftstrom wird gewissermaßen
gegen die Zylinderachse hin verbreitert, so daß die Erfassung der hier vorhandenen
Abgase mit Sicherheit gewährleistet ist.
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Bei doppeltwirkenden Zweitaktmaschinen ist es vorteilhaft, die Trennwand
zwischen den oberen und unteren Luftzuführungskanälen zu den beiden äußeren Einlaßschlitzen
nicht bis zur Zylinderwand durchzuführen, so daß diese Kanäle in einem gemeinsamen
Schlitz münden, der sich zu beiden Seiten der waagerechten Schlitzsymmetrieebene
erstreckt. Da die seitlichen Schlitze etwa auf der Längsmittelebene der Brennkraftmaschine
oder in deren Nähe angeordnet sind, ist es schwierig, für die Zuführungskanäle den
erforderlichen Querschnitt unterzubringen, wenn man den Zylinderabstand nicht vergrößern
will. Benutzt man daher für jede Zylinderfüllung sowohl die Kanäle der Ober- als
auch der Unterseite, so kann man eine große Luftmenge durch die seitlichen Schlitze
einführen.
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Man kann auch die kleinen Auslaßschlitze über den beiden äußeren größten
Einlaßschlitzen gegebenenfalls ganz fortlassen, da sie infolge ihrer Größe und Lage
an der Abführung der Abgase keinen entscheidenden Anteil haben.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Schlitzausbildung
und -anordnung nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Abwicklung
des Schlitzbereiches eines Zylinders für eine doppeltwirkende Zweitaktmaschine,
Abb. 2 die Abwicklung des Schlitzbereiches eines Zylinders für eine einfachwirkende
Zweitaktmaschine, Abb.3 einen Axialschnitt durch den Zylinder nach der Linie B-B
in Abb. 5, Abb. 4 ein Axialschnitt durch den Zylinder einer doppeltwirkenden Brennkraftmaschine
in perspektivischer Darstellung, Abb.5 einen waagerechten Schnitt durch den Zylinder
nach der Linie A-A in Abb. i.
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Bei der Ausführung nach der Abb. i sind die Einlaßschlitze I, 1I,
III und IV für die Ober- und Unterseite des Zylinders so ausgebildet, daß ihre Höhe
stetig auch innerhalb der einzelnen Schlitze von der Mitte der Schlitzreihe zu den
Seiten hin größer wird. Im gleichen Sinne nimmt die Höhe der darüberliegenden Auslaßschlitze
2, 3, 4 ab. Die Stege 6 der Zylinderwand zwischen den Ein- und Auslaßschlitzen verlaufen
demzufolge schräg. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Abb.2 ändert sich die Schlitzhöhe
sprungweise von Schlitz zu Schlitz. Ob man unterhalb des mittleren Auslaßschlitzes
i einen niedrigen Einlaßschlitz I anordnet, oder wie bei der Unterseite der doppeltwirkenden
Maschine (Abb. i) diesen Raum mit Rücksicht auf die diesen Zylinderraum durchdringende
Kolbenstange ganz oder teilweise freiläßt, oder wie nach der Abb. 2 den Auslaßschlitz
i bis zur Unterkante der übrigen Einlaßschlitze verlängert, hängt im einzelnen von
den Strömungs-und Zuführungsverhältnissen der Ladung ab.
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Von besonderer Bedeutung für die Zylinderladung sind die seitlichen
Einlaßschlitze V, die die größte Höhe aller Einlaßschlitze aufweisen und demzufolge
am ehesten vom Kolben aufgedeckt und am spätesten abgedeckt werden. Bei ihrer Abdekkung
ist auch bereits ein Teil des Auslaßquerschnittes vom Kolben abgedeckt. Der Spülstromverlauf
ist aus der Darstellung in Abb. 4 und 5 zu ersehen. Die großen Spülluftströme aus
den seitlichen Einlaßschlitzen V dringen infolge ihrer erhöhten Strömungsenergie
bis zur hinteren Zylinderwand vor und richten sich aneinander auf. Sie bilden eine
vor der Zylinderwand liegende Spül-
Luftwand, an der sich die Spülluftströme
aus den kleineren Einlaßschlitzen ebenfalls aufrichten und nach oben gegen den Zylinderdeckel
strömend die zentrale Kernzone erfassen, wobei sie die Bildung einer Abgaswalze
verhindern.
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Von wesentlicher Bedeutung für die Zylinderladung von doppeltwirkenden
Brennkraftmaschinen ist die Zusammenwirkung der beiden Zuführungskanäle io und 14
für die Ober- und Unterseite des Zylinders, die es ermöglicht, eine größere Füllung
zu erreichen. Diese Zusammenwirkung wird erzielt, indem man die Trennwand 1 5 (Abb.
3) nicht bis zur Zylinderwand durchführt, wie bei den anderen Einlaßschlitzen. Es
kann so die Ladung aus beiden Kanälen in den gleichen Zylinderteil (Ober- oder Unterseite)
einströmen. Es ist diesbesonderszweckmäßig, wenn man wegen eines geringen Zylinderabstandes
die Kanäle io und 14 nur schmal ausbilden kann. Man kann auch bei einfachwirkenden
Brennkraftmaschinen die Schlitze V nach unten länger machen als die anderen Einlaßschlitze,
wenn gegebenenfalls mit Rücksicht auf die Kolbenform oder die Gestaltung der Zuführungsleitungen
io dadurch eine Erhöhung der Ladung erreicht werden kann.