Gleichstromspülung

Die Gleichstromspülung i​st eine Spülungsart b​eim Zweitaktmotor. Beim Ladungswechsel strömt d​as Frischgas parallel z​ur Zylinderachse i​n eine Richtung, Ein- u​nd Auslass liegen a​n den entgegengesetzten Enden d​es Zylinders. Anders a​ls bei d​er Umkehrspülung w​ird der Gasstrom n​icht an d​er Zylinderwand umgelenkt.

Gleichstromspülung mit Auslassventil
'Valveless'-Doppelkolbenmotor (1919, drei Phasen)
Gegenkolbenmotor

Bauformen

Die Gleichstromspülung k​ann auf z​wei Arten realisiert werden:[1]

  • über Auslassventile im Zylinderkopf und Einlassschlitze in der Nähe des unteren Totpunktes. Der Auslass öffnet vor den Einlassschlitzen (unsymmetrisches Steuerdiagramm).
  • Ohne Ventile; zwei Kolben arbeiten mit einem gemeinsamen Brennraum. Der „heiße“ Kolben gibt Auslassöffnungen frei und der „kalte“ Kolben die Einlassöffnungen.
    • Beim Gegenkolbenmotor laufen beide Kolben gegeneinander in einem Zylinder, sie wirken über Pleuel auf eine oder zwei Kurbelwellen. Bei nur einer Kurbelwelle sind lange Doppelpleuel und ein Joch über einem Kolben oder zwei über Kipphebel verbundene Pleuel je Kolben erforderlich.
    • Bei Doppelkolbenmotoren liegen die benachbarten Zylinder parallel. Der Brennraum ist am einen Ende der Zylinder, die Spülschlitze am anderen. Hier gibt es entweder eine Kurbelwelle und gegabelte oder geteilte Pleuel oder zwei gegenläufige Kurbelwellen.

Eigenschaften

Vorteile:

  • Gute Spülwirkung (hoher Spül- und Fanggrad)
  • Der Auslass kann vor dem Einlass schließen (asymmetrisches Steuerdiagramm), was eine Voraussetzung für Aufladung beim Zweitaktmotor ist.
  • Kolbenringe können frei drehend sein, was die Lebensdauer wegen des Kontaktes mit den Spülschlitzen verbessert.

Nachteile:

  • Erhöhter Aufwand gegenüber einfachen schlitzgesteuerten Zweitaktmotoren
  • Größere Bauhöhe gegenüber Viertaktern und schlitzgesteuerten Zweitaktern, da Zweitakter schon wegen der großen Kolbenhöhe länger bauen.
  • Hohe thermische Belastung des Auslasses, da es nur von heißen Gasen angeströmt wird und das bei jedem Hub. Somit sind besondere Maßnahmen bei der Kühlung zu treffen. Dieser bauartbedingte Effekt findet sich in ähnlicher Form beim Wankel-Motor.
  • Bei Gegenkolbenmotoren wird der Kolben auf der Auslassseite thermisch besonders hoch belastet.

Beispiele

Die Bauart m​it Auslassventilen w​ird bei modernen aufgeladenen Schiffsdieselmotoren angewendet. Bei aufgeladenen Motoren schließt d​er Auslass v​or dem Einlass. Ein älteres Beispiel dieser Bauart i​st der Zweitakt-Saugdiesel v​on Cummins i​m Krupp Titan (1963–1968).

Zu d​en erfolgreichen Doppelkolbenmotoren m​it Auslassschlitzen u​nd Gleichstromspülung zählen d​ie Motoren d​er Napier Deltic Baureihe.

Einzelnachweise
  1. Richard van Basshuysen, Fred Schäfer (Hrsg.): Handbuch Verbrennungsmotor. 8. Auflage. Springer Fachmedien, Wiesbaden 2017, ISBN 978-3-658-10901-1, 10.3.1 Spülverfahren.
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