DD260410A3

DD260410A3 - Anordnung und gestaltung von auspuffkanaelen fuer zweitakt-brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DD260410A3
Application number: DD28964286A
Authority: DD
Inventors: Udo Katzula; Wolfram Gerbig
Original assignee: Thaelmann Fahrzeug Jagdwaffen
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1988-09-28
Also published as: FR2597924B1; GB2189839A; DE3702193A1; FR2597924A1; GB8704863D0; GB2189839B; SU1717856A1; CS255987A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Anordnung und Gestaltung von Auspuffkanaelen fuer Zweitakt-Brennkraftmaschinen. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ohne Verwendung zusaetzlicher Bauteile das Auspuffgeraeusch in Verbindung mit einem fuer den Ladungswechsel guenstigeren Druck-Zeit-Verlauf im Auspuffkanal und einer zum Zwecke der Kraftstoff-Luft-Gemisch-Abmagerung vorteilhaften um die Zylinderlaengsachse rotierenden Ladungsbewegung zu Beginn der Kompressionsphase zu erreichen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die aeussere Seitenwand zusammen mit der konvex gekruemmten oberen Kanalwand, der unteren Kanalwand und dem Kolben einen Entspannungsabschnitt im Auspuffkanal in Auspuffschlitznaehe bildet, dessen Eintrittsquerschnitt vom Kolben hubabhaengig stetig veraendert wird. Die Anwendung kann insbesondere bei Kraftradmotoren erfolgen, bei denen im gesamten Drehzahl- und Lastbereich eine Verkleinerung des Auspuffgeraeusches, eine Verbesserung des Ladungswechsels und eine Ladungsbewegung im Zylinder um dessen Laengsachse zu Beginn der Kompressionsphase erreicht werden soll.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Anordnung und Gestaltung von Auspuffkanälen für Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Kurbelkammerspülung mit mindestens einem Zylinder, an dem mindestens ein Auspuffschlitz und ein daran sich anschließender Auspuffkanal angeordnet sind. Die Anwendung kann insbesondere bei Kraftradmotoren erfolgen, bei denen im gesamten Drehzahl- und Lastbereich eine Verkleinerung des Auspuffgeräusches, eine Verbesserung des Ladungswechsels und eine Ladungsbewegung im Zylinder um dessen Längsachse zu Beginn der Kompressionsphase erreicht werden soll.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannt sind technische Lösungen nach der DR-PS 316922 sowie DE-PS 2551823, bei denen zur Steuerung des Vorauslasses und zur Senkung des Auspuffgeräusches durch eine entsprechende Formgebung der Auslaßschlitze ein allmählicher Druckabbau im Verbrennungsraum erzielt werden soll. Dazu sind die Auslaßschlitze über ihre obere Begrenzung hinaus in Richtung der Zylinderhochachse nut-oder keilförmig erweitert, so daß bei der Abwärtsbewegung des Kolbens dieser den Auslaßquerschnitt allmählich freigibt, wodurch ein zeitlich gedehnter Druckabbau im Zylinder erreicht und hohe Druckamplituden im Auspuff vermieden werden sollen.

Weiterhin bekannt ist ein Verfahren zur Geräuschminderung nach der DE-OS 3100851, bei dem der Auslaßschlitz ebenfalls in Richtung der Zylinderhochachse nut-oder v-förmig nach oben erweitert wird, so daß durch eine allmähliche Schlitzfreigabe beim Abwärtshub die geräuscherregenden großen Druckamplituden vermindert werden. Diese technischen Lösungen haben den Nachteil, daß der allmähliche Druckausgleich zwischen Verbrennungsraum und der nachgeschalteten Auspuffleitung lediglich durch die Form der Querschnittsfläche des Auslaßschlitzes im Zylinder gesteuert und der Druckverlauf nur in Abhängigkeit von der freigegebenen Öffnungsfläche des Auslasses betrachtet wird.

Weitere Einflußfaktoren, die den Druck-Zeit-Verlauf wesentlich beeinflussen, wie die räumliche Form des Auspuffkanals und die Querschnittsflächenänderung des Auspuffkanal in Ausbreitungsrichtung der ausströmenden Gase wurden bei diesen technischen Lösungen nicht berücksichtigt. Deshalb ist der Effekt der Auspuffgeräuschminderung bisher nur bei niedrigen Drehzahlen nachweisbar. Außerdem sind den erheblichen Erweiterungen des Auslaßschlitzes nach oben motorisch Grenzen gesetzt, während eine Verringerung der ursprünglichen Schlitzhöhe, wie sie in den beschriebenen technischen Lösungen in. Betracht gszogen wurden im allgemeinen mit einem schlechteren Füllungsgrad des Zylinders einhergeht. Nach DE-OS 3233108 sowie DE-OS 3430477 wird der dem Zylinder nahe Einlaß- bzw. Auslaßkanal in die Gestaltung einbezogen, so daß der Auspufföffnungsquerschnitt allmählich freigegeben wird. Allerdings werden die für die Ausbildung eines strömungs- und akustisch günstigen Druck-Zeit-Verlaufs maßgebenden erheblichen Querschnittsänderungen in Strömungsrichtung der Abgase nicht vermieden. Im DD-WP 248169 wurden die vorgenannten Nachteile durch Schräganstellung des Auslaßkanalsso, daß das Verhältnis der vom Kolben freigegebenen Auslaßfensteröffnungsfläche zur Kanalquerschnittsfläche nahezu konstant bleibt, weitgehend vermieden. Allerdings werden die Möglichkeiten zur Erzeugung einer rotierenden Ladungsbewegung im Zylinder um dessen Längsachse durch eine entsprechende Anordnung des Auspuffkanals nicht ausgenutzt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Verkleinerung des Auspuffgeräusches in Verbindung mit einem den Ladungswechsel unterstützenden Druck-Zeit-Verlauf im Auspuffkanal und einer zum Zwecke der Kraftstoff-Luft-Gemisch-Abmagerung vorteilhaften um die Zylinderlängsachse rotierenden Ladungsbewegung zu Beginn der Kompressionsphase zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine plötzliche Entspannung der Abgase im Auspuffkanal zu verhindern und ohne Verwendung zusätzlicher Bauteile den Druck-Zeit-Verlauf im Auspuffkanal so zu gestalten, daß der Ladungswechsel verbessert wird.

Außerdem besteht die Aufgabe darin, die kinetische Energie der in den Zylinder zurücklaufenden Druckwelle zur Erzeugung einer um die Längsachse des Zylinders rotierenden Ladungsbe'wegung zu Beginn der Kompressionsphase auszunutzen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die obere Kanalwand an der oberen Begrenzung des Auspuffschlitzes mit der Zylinderlängsachse einen Winkel von höchstens 30° bildet und in ihrem weiteren Verlauf konvex gestaltet ist, daß die äußere Seitenwand mit der Zylinderquerachse einen Winkel von höchstens 60° bildet, daß die äußere Seitenwand zusammen mit der oberen Kanalwand, der unteren Kanalwand und dem Kolben einen Entspannungsabschnitt in Auspuffschlitznähe ohne Querschnittssprünge bildet, dessen Eintrittsquerschnitt vom Kolben hubabhängig stetig veränderbar ist sowie dadurch, daß der Auspuffschlitz in Richtung der oberen Kanalwand und der äußeren Seitenwand über die obere und seitliche Begrenzung des üblicherweise rechteckförmigen Auspuffschlitzquerschnittes hinaus erweiterbar ist.

Zur Vergrößerung des Durchströmquerschnitts im Auspuffkanal in der Nähe des unteren Totpunktes ist die untere Begrenzung des Auspuffschlitzes tiefer angeordnet als die obere Steuerkante des Kolbens im unteren Totpunkt.

Beim Abwärtshub des Kolbens wird der über seine obere und seitliche Begrenzung hinaus erweiterbare Auspuffschlitz zunächst partiell geöffnet, so daß die Abgase, ohne plötzliche Querschnittsänderungen zu durchlaufen, in den von der äußeren Seitenwand zusammen mit der unteren und oberen Kanalwand und dem Kolben gebildeten Entspannungsabschnitt gelangen und sich proportional zum in Strömungsrichtung stetig größer werdenden Durchströmquerschnitt entspannen.

Die Größe des Durchströmquerschnitts des Entspannungsabschnitts wird im wesentlichen von der konvex verlaufenden oberen Kanalwand und der äußeren Seitenwand bestimmt.

Beim weiteren Abwärtshub des Kolbens wird der stetig breiter werdende Auspuffschlitz weiter freigegeben, der Eintrittsquerschnitt in den Entspannungsabschnitt vergrößert sich stetig, wodurch ein günstigerer Druck-Zeit-Verlauf als bei bekannten Lösungen erreicht wird.

Mit einer entsprechend ausgebildeten Auspuffanlage wird erreicht, daß die sich während des Entspannungsvorganges ausbildende Druckwelle in den Zylinder zurückläuft, bevor der Kolben beim Aufwärtshub den Auspuffschlitz verschließt. Durch die in Zylindernähe in einem Winkel von ebenfalls ca. 30° zur Zylinderlängsachse und einem Winkel von ebenfalls ca. 60° zur Zylinderlängsachse einmündende Kanalachse kann ein erheblich größerer Teil der kinetischen Energie der zurücklaufenden Druckweile zur Nachaufladung sowie zur Erzeugung einer um die Zylinderlängsachse rotierenden Ladungsbewegung zu Beginn der Kompressionsphase genutzt werden als bei bekannten Lösungen.

Durch eine derartige Anordnung und Gestaltung des Auspuffkanals für schlitzgesteuerte Zweitakt-Brennkraftmaschinen wird der Gasentspannungsvorgang im Auspuffkanal zeitlich gedehnt, der Druck-Zeit-Verlauf durch die Querschnittsflächenänderung im Auspuffkanal so gestaltet, daß die Ladungswechseleffektivität vergrößert und eine Ladungsbewegung im Zylinder durch die kinetische Energie der zurücklaufenden Druckwelle hervorgerufen wird.

Da diese Gestaltung des Auspuffkanals den Ausströmwiderstand nicht vergrößert und keine erhebliche Vorverlagerung des Beginns der Auspufföffnung erfordert, erweitert sich der Anwendungsbereich dieser Erfindung gegenüber bekannten Lösungen auf Motoren großer spezifischer Leistung, bei denen das Auspuffgeräusch in Verbindung mit einer erheblichen Verkleinerung des Kraftstoffverbrauches vermindert werden soll.

Ausführungbeispiel

In der dazugehörenden Zeichnung zeigt

Fig. 1: einen Längsschnitt durch den Zylinder einer Zweitakt-Brennkraftmaschine Fig. 2: einen Teilschnitt durch den Zylinder entlang der Linie A-A Fig.3: eine Ansicht des Auspuffschlitzes aus Richtung B.

Im Zylinderkörper 1 befindet sich die Zylinderbuchse 2 mit dem Buchsenbund 3. Die in die Zylinderbuchse 2 eingebrachte Ausnehmung 4 verbindet den Einlaß 5 mit dem Kurbelgehäuse des Motors, während mindestens eine Überströmöffnung 6 das Kurbelgehäuse mit dem Brennraum verbindet. Der Auspuffschlitz 7 stellt die Verbindung des Brennraurhes mit dem Auspuffkanal 8 her.

An die obere Begrenzung 9 des Auspuffschlitzes 7 schließt sich in Strömungsrichtung der Abgase der Auspuffkanal 8 an, dessen obere Kanalwand 10 konvex gekrümmt ist und gemeinsam mit der inneren Seitenwand 16 und der äußeren Seitenwand 17 eine stetige, nichtlineare Erweiterung des Auspuffkanals 8 bildet.

Die untere Begrenzung 11 des Auspuffschlitzes 7 befindet sich unterhalb der oberen Steuerkante des Kolbens 12 im unteren Totpunkt. An die untere Begrenzung 11 des Auspuffschlitzes 7 schließt sich die untere Kanalwand 13 an, die vorzugsweise geradlinig verläuft. Der Kolben 12 bildet gemeinsam mit der oberen Kanalwand 10, der äußeren Seitenwand 17 und der unteren Kanalwand 13 einen Entspannungsabschnitt, dessen Querschnitt in Auspuffschlitznähe hubabhängig vom Kolben 12 verändert

Die Lage dar oberen Kanalwand 10 ist so ausgeführt, daß sie an der oberen Begrenzung 9 des Auspuffschlitzes 7 einen Winkel zur Zylinderlängsachse bildet, der höchstens 30° ist. Die-äußere Seitenwand 17 bildet zusammen mit der Zylinderquerachse 18 einen Winkel von höchstens 60".

Die Kanalachse 14 des Auspuffkanals 8 bildet in unmittelbarer Nähe ihrer Einmündung 15 in den Brennraum ebenfalls einen Winkel zur Zylinderlängsachse, der ca. 30° ist und einen Winkel zur Zylinderquerachse 18 von ca. 60°.

Der Auspuffschlitz 7 ist an der oberen Kanalwand 10 undder äußeren Kanalwand 17 über die obere und seitliche Begrenzung des üblicherweise rechteckförmigen Auspuffschlitzquerschnitts 19 hinaus erweiterbar.

Die seitliche Erweiterung 20 mündet dabei nahezu tangential in die Innenseite der Zylinderbuchse 2 ein und bildet einen kleineren Winkel zur Zylinderquerachse 18 als die äußere Seitenwand 17.

Claims

1. Anordnung und Gestaltung von Auspuffkanälen fürZweitaktbrennkraftmaschinen, deren Eintrittsquerschnitt vom Kolben hubabhängig stetig veränderbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Seitenwand (17)zusammen mitderoberen Kanalwand (10), derunteren Kanalwand (13) und dem bekannten Kolben (12) einen Entspannungsabschnitt in Auspuffschlitznähe ohne Querschnittssprünge bildet sowie die äußere Seitenwand (17) mit der Zylinderquerachse (18) in einem stumpfen Winkel angeordnet ist.

2. Anordnung und Gestaltung von Auspuffkanälen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Auspuffschlitz (7) an der oberen Kanalwand (10) und der äußeren Seitenwand (17) über die obere und seitliche Begrenzung des üblicherweise rechteckförmigen Auspuffschlitzquerschnitts (19) hinaus erweiterbar ist.

3. Anordnung und Gestaltung von Auspuffkanälen nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die seitliche Erweiterung (20) nahezu tangential in die Innenseite der Zylinderbuchse (2) unter einem kleineren Winkel zur Zylinderquerachse (18) einläuft als die äußere Seitenwand(17).