DD228587A1 - EXHAUST SYSTEM FOR A TWO-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Auslasssystem fuer eine Zweitakt-Brennkraftmaschine, bestehend aus einer zusaetzlichen Resonanzkammer, die an einem Stutzen am Auslasskanal vorgesehen ist und durch eine Steuereinrichtung drehzahlabhaengig, selbstregelnd dem Auslasskanal zu- oder abgeschaltet wird. Waehrend das Ziel der Erfindung eine selbstregelnde Steuereinrichtung ist, besteht die Aufgabe darin, eine Steuereinrichtung zu schaffen, die raumsparend und kostenguenstig ausgebildet und angeordnet ist. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass der Arbeitskolben der Steuereinrichtung im Stutzen des Auslasskanals angeordnet und gleichzeitig als Drosselorgan vorgesehen ist. Fig. 1The invention relates to an exhaust system for a two-stroke internal combustion engine, comprising an additional resonance chamber, which is provided at a nozzle on the outlet and speed-dependent by a control device, self-regulating the outlet or switched off. While the object of the invention is a self-regulating control device, the object is to provide a control device which is space-saving and cost-effective designed and arranged. The essence of the invention is that the working piston of the control device is arranged in the neck of the outlet channel and at the same time provided as a throttle member. Fig. 1
Description
Die Erfindung betrifft ein Auslaßsystem für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine, bestehend aus einer zusätzlichen Resonanzkammer, die an einem Stutzen am Auslaßkanal vorgesehen ist und durch eine Steuereinrichtung drehzahlabhängig, selbstregelnd dem Auslaßkanal zu- oder abgeschaltet wird, wobei die Steuereinrichtung aus einem Arbeitszylinder und einem 3in Drosselorgan steuernden/einerseits durch ein Medium und andererseits durch Federdruck beaufschlagten Arbeitskolben besteht.The invention relates to an exhaust system for a two-stroke internal combustion engine, consisting of an additional resonance chamber, which is provided at a nozzle on the outlet and speed-dependent by a control device, selbstregelnd the exhaust port or switched off, wherein the control means of a working cylinder and a 3in throttle body controlling / on the one hand by a medium and on the other hand acted upon by spring pressure working piston.
Der motortechnische Hintergrund der Zu- und Abschaltung einer Resonanzkammer im Abzweig zur Auspuffanlage besteht darin, daß während des Ladungswechsels beim Zweitaktmotor sich komplizierte Schwingungsvorgänge im Auslaßsystem /ollziehen. Ein wichtiges Merkmal bilden dabei die Eigenfrequenzen des Systems. Sie sind maßgeblich für den nutzbaren Drehzahlbereich und die Leistungs- und Drehmomententwicklung verantwortlich. Mit dem Zu- bzw. Abschalten eines Resonanzvolumens kann man während des Motorbetriebes die Eigenfrequenz variieren und damit den Erfolg des Ladungswechsels positiv beeinflussen. Diese Variation der Eigenfrequenz ist aber in engem Zusammenhang mit dem realisierten Druckverlauf am Auslaßschlitz zu sehen.The technical background of the connection and disconnection of a resonance chamber in the branch to the exhaust system is that during the charge cycle in the two-stroke engine complicated oscillations in the exhaust system / ollziehen. An important feature is the natural frequencies of the system. They are largely responsible for the usable speed range and the power and torque development. With the switching on or off of a resonant volume, one can vary the natural frequency during engine operation and thus positively influence the success of the charge cycle. However, this variation of the natural frequency is to be seen in close connection with the realized pressure curve at the outlet slot.
Nach DE-PS 721571 ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine bekannt, bei der der Auspuffleitung eine zusätzliche Resonanzkammer so zugeschaltet ist, daß bei einer bestimmten Drehzahl der Ladungswechsel des Motors stark gehemmt wird. Die Resonanzkammer ist im gesamten Drehzahlbereich mit der Auspuffleitung verbunden.According to DE-PS 721571 a two-stroke internal combustion engine is known in which the exhaust line an additional resonance chamber is switched so that at a certain speed of the charge cycle of the engine is greatly inhibited. The resonance chamber is connected to the exhaust line in the entire speed range.
Bei einer weiteren Ausführung nach FR-PS 2525277 ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine bekannt, bei der ebenfalls eine Resonanzkammer am Auspuffkanal vorgesehen ist, deren Zu- bzw. Abschalten durch ein Drosselorgan erfolgt. Das Drosselorgan wird über einen Getriebemechanismus, der mit einem einerseits durch ein Medium und andererseits durch Federdruck beaufschlagten Arbeitskolben verbunden ist, betätigt. Die Steuerung des Zu- und Abschaltens der Resonanzkammer erfolgt entsprechend einer vorher festgelegten Motordrehzahl. Als Druckquelle für den Arbeitskolben kann hierbei eine Luftpumpe, die durch die dynamische Radlaständerung betätigt wird, eine Kurbelgehäusepumpe, ein Kompressor oder eine andere druckerzeugende Einrichtung vorgesehen sein. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausführung aus, daß ein hoher Bauaufwand und damit verbunden hohe Kosten entstehen und die Regelung nur drehzahl- und nicht lastabhängig erfolgt. Es ist ferner nach DE-Z „PS", H. 8,1983, S. 28 eine Zweitakt-Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Resonanzkammer je nach Motordrehzahl der Auspuffanlage zu- oder abgeschaltet wird. Die Steuerung erfolgt selbstregelnd durch einen, von der Kurbelwelle angetriebenen Fliehkraftregler. Bei hohen Drehzahlen expandiert das Abgas allein ins Auspuffrohr, bei niedrigen Drehzahlen wird die Resonanzkammer zugeschaltet und somit der Resonanzbereich vergrößert. Der nutzbare Drehzahlbereich der Zweitakt-Brennkraftmaschine wird durch die drehzahlabhängige Veränderung des Volumens der Auspuffanlage erweitert. Nachteilig wirkt sich auch hier aus, daß durch die drehzahlabhängige Steuerung höhere Kosten und größere Bauabmessungen entstehen und außerdem keine lastabhängige Regelung erfolgt.In a further embodiment according to FR-PS 2525277 a two-stroke internal combustion engine is known, in which also a resonance chamber is provided on the exhaust passage, the switching on and off takes place by a throttle body. The throttle body is actuated via a gear mechanism which is connected to a working piston acted on the one hand by a medium and on the other hand by spring pressure. The control of the switching on and off of the resonance chamber is carried out according to a predetermined engine speed. As a source of pressure for the working piston in this case can be provided an air pump, which is actuated by the dynamic Radlaständerung, a crankcase pump, a compressor or other pressure-generating device. A disadvantage of this design is that a high construction cost and associated high costs arise and the scheme is only speed and not load-dependent. It is also known from DE-Z "PS", H. 8,1983, p 28 a two-stroke internal combustion engine in which the resonance chamber depending on the engine speed of the exhaust system is switched on or off At high speeds, the exhaust expands alone in the exhaust pipe, at low speeds, the resonance chamber is switched on and thus increases the resonance range.The usable speed range of the two-stroke internal combustion engine is extended by the speed-dependent change in the volume of the exhaust system from that due to the speed-dependent control higher costs and larger dimensions and also no load-dependent control occurs.
Ziel der Erfindung ist eine selbstregelnde Steuereinrichtung, durch die eine zusätzliche Resonanzkammer dem Auspuffkanal zu- oder abgeschaltet wird.The aim of the invention is a self-regulating control device by which an additional resonance chamber to the exhaust duct is switched on or off.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstregelnde Steuereinrichtung für eine zusätzliche Resonanzkammer raumsparend und kostengünstig auszubilden und anzuordnen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Arbeitskolben im Stutzen des Auslaßkanals angeordnet und gleichzeitig als Drosselorgan vorgesehen ist, indem der Arbeitskolben hohl ausgebildet ist und im Kolbenschaft eine Steueröffnung aufweist, die die Einlaßöffnung zur Resonanzkammer steuert. Bei einer weiteren Ausführung ist die Resonanzkammer direkt am Auslaßkanai angeordnet und der Arbeitskolben innerhalb der Resonanzkammer vorgesehen. Am Stutzen des Auslaßkanals könnei^auch zwei Resonanzkammern vorgesehen sein, die durch einen Arbeitskolben zu- oder abgeschaltet werden. Die Steueröffnungen im Arbeitskolben können hierbei versetzt sein, so daß die Resonanzkammern nacheinander zu- oder abgeschaltet werden. Die Feder für den Arbeitskolben kann einstellbar ausgeführt sein. Um schnell auftretende Druckschwankungen auszugleichen, kann der Arbeitskolben eine Dämpfungseinrichtung aufweisen. Durch die Erfindung wird eine einfache Steuereinrichtung geschaffen, die durch die Anordnung im Stutzen des Auslaßkanals keinen separaten Arbeitszylinder und durch die Ausbildung des Arbeitskolbens kein zusätzliches Drosselorgan mit Betätigungsgestänge benötigt. Die Bauabmessung kann klein gehalten werden, da der Stutzen nur gering für die Aufnahme des Arbeitskolbens verlängert werden muß. Bei der Anordnung der Resonanzkammer am Auslaßkanal entfällt der Stutzen, so daß der Arbeitskolben in der Resonanzkammer untergebracht ist. Die Steuereinrichtung ist billig in der Herstellung und wartungsarm, da sie nur aus wenigen Verschleißteilen besteht.The invention has for its object to form a self-regulating control device for an additional resonance chamber space-saving and cost-effective and to order. The essence of the invention is that the working piston is arranged in the neck of the outlet channel and at the same time provided as a throttle member by the working piston is hollow and has a control opening in the piston shaft, which controls the inlet opening to the resonance chamber. In a further embodiment, the resonance chamber is arranged directly on the outlet and the working piston provided within the resonance chamber. At the nozzle of the outlet channel, it is also possible to provide two resonance chambers, which are switched on or off by a working piston. The control openings in the working piston can be offset in this case, so that the resonance chambers are switched on or off sequentially. The spring for the working piston can be made adjustable. To compensate for rapidly occurring pressure fluctuations, the working piston may have a damping device. The invention provides a simple control device is provided, which requires no separate working cylinder and by the formation of the working piston no additional throttle body with actuating linkage by the arrangement in the neck of the outlet channel. The construction size can be kept small, since the nozzle must be extended only slightly for the inclusion of the working piston. In the arrangement of the resonance chamber at the outlet channel eliminates the nozzle, so that the working piston is housed in the resonance chamber. The control device is inexpensive to manufacture and requires little maintenance, since it consists of only a few wearing parts.
An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung nachstehend erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 — eine schematische Darstellung des Auslaßsystems mit im Stutzen des Auslaßkanals angeordneter Steuereinrichtung, Fig. 2— eine schematische Darstellung des Auslaßsystems mit in der Resonanzkammer angeordneter Steuereinrichtung, Fig. 3— eine schematische Darstellung des Auslaßsystems mit am Stutzen des Auslaßkanals vorgesehenen zwei Resonanzkammern,In one embodiment, the invention will be explained below. In the accompanying drawings: Fig. 1 is a schematic representation of the exhaust system with arranged in the nozzle of the outlet control means, Fig. 2- is a schematic representation of the exhaust system with arranged in the resonance chamber control device, Fig 3- a schematic representation of the exhaust system with on Sockets of the outlet channel provided two resonance chambers,
Fig. 3— eine Anordnung des Auslaßsystems in einem luftgekühlten Zylinder Fig. 5 — einen Schnitt l-l nach Fig. 4Fig. 3 shows an arrangement of the exhaust system in an air-cooled cylinder Fig. 5 - a section l-l of Fig. 4th
An einem Auslaßkanal 1 ist ein Stutzen 2 angeordnet, an dem eine Resonanzkammer 3 vorgesehen ist. In dem Stutzen 2 ist ein Arbeitskolben 5 gleitend angeordnet, der nach dem Auslaßkanai 1 hin hohl ausgeführt ist. Der Arbeitskolben 5 wird auf der Auslaßkanalseite durch den Abgasdruck und auf der entgegengesetzten Seite durch eine Feder 8 beaufschlagt. Im Kolbenschaft des Arbeitskolbens 5 ist eine Steueröffnung 6 vorgesehen, die in der unteren Kolbenendstellung die Resonanzkammer 3 mit dem Auslaßkanal 1 verbindet. Eine Arretierung 7 sichert ein Verdrehen des Arbeitskolbens 5 und dient gleichzeitig als Anschlag für die beiden Endstellungen des Arbeitskolbens 5. Durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtung läßt sich die Feder 8 verstellen, so daß ein Zu- oder Abschalten der Resonanzkammer 3 in einem größeren Drehzahlbereich möglich ist. Ebenso kann der Arbeitskolben 5 mit einer Dämpfungseinrichtung versehen sein, um rasch auftretende Druckschwankungen auszugleichen. Im Stutzen 2 ist in der Stirnseite eine Entlüftung 9 vorgesehen.At an outlet 1 a nozzle 2 is arranged, on which a resonance chamber 3 is provided. In the nozzle 2, a working piston 5 is slidably disposed, which is designed to be hollow after the outlet 1. The working piston 5 is acted upon by the exhaust gas pressure on the outlet channel side and by a spring 8 on the opposite side. In the piston skirt of the working piston 5, a control opening 6 is provided which connects the resonance chamber 3 with the outlet channel 1 in the lower Kolbenendstellung. By a means not shown in the drawing, the spring 8 can be adjusted so that a connection or disconnection of the resonance chamber 3 in a larger Speed range is possible. Likewise, the working piston 5 may be provided with a damping device to compensate for rapidly occurring pressure fluctuations. In the nozzle 2, a vent 9 is provided in the front page.
Bei niedriger Drehzahl wird der Arbeitskolben 5 durch die Feder 8 in seine untere Endstellung gedrückt, wodurch die Steueröffnung 6 die Resonanzkammer 3 mit dem Auslaßkanal 1 verbindet und den Resonanzbereich vergrößert. Bei hohen Drehzahlen wird der Arbeitskolben 5 durch den erhöhten Abgasdruck bis in die obere Endstellung gedrückt und verschließt mit seinem Schaft die Einlaßöffnung 4 der Resonanzkammer 3 in den Auslaßkanal 1, so daß das Volumen der Resonanzkammer 3 für den Auslaßkanal 1 nicht mehr wirksam wird.At low speed, the working piston 5 is pressed by the spring 8 in its lower end position, whereby the control port 6, the resonance chamber 3 connects to the outlet channel 1 and increases the resonance range. At high speeds of the working piston 5 is pressed by the increased exhaust pressure to the upper end position and closes with its shaft, the inlet port 4 of the resonance chamber 3 in the exhaust passage 1, so that the volume of the resonance chamber 3 for the exhaust passage 1 is no longer effective.
Nach Fig. 2 entfällt der Stutzen 2, da die Resonanzkammer 3 direkt am Auslaßkanal 1 befestigt ist und der Arbeitskolben 5 innerhalb der Resonanzkammer 3 angeordnet ist.According to Fig. 2 eliminates the nozzle 2, since the resonance chamber 3 is attached directly to the outlet 1 and the working piston 5 is disposed within the resonance chamber 3.
Beider Ausführung nach Fig. 3 sind am Stutzen 2 zwei Resonanzkammern 3 vorgesehen, deren Einlaßöffnungen 4 durch den Arbeitskolben 5 gesteuert werden. Die Steueröffnungen 6 im Arbeitskolben 5 können versetzt angeordnet sein, so daß das Zu- und Abschalten der Resonanzkammern 3 nacheinander erfolgt. Fig.4 und 5 zeigen eine Ausführung der Steuereinrichtung mit zwei Resonanzkammern 3 in einer luftgekühlten Zweitakt-Brennkraftmaschine. Als Stutzen 2 ist im Zylinder 10 eine Bohrung 13 vorgesehen, die mit dem Auslaßkanal 1 in Verbindung steht und in der der Arbeitskolben 5 gleitet. Die Feder 8 stützt sich einerseits am Arbeitskolben 5 und andererseits gegen den Zylinderkopf 11 ab. Am Stutzen 2 sind zwei Resonanzkammern 3 vorgesehen, die mit dem Stutzen 2 über Einlaßöffnungen 4 in Verbindung stehen. Die Resonanzkammern 3 sind als Querbohrungen 14 im Zylinder 10 ausgebildet und an den Seiten durch Stopfen 12 verschlossen. Die Bearbeitung der Bohrung 13 und der Querbohrungen 14 läßt sich in die Zylinderfertigung mit einbeziehen.In the embodiment according to FIG. 3, two resonance chambers 3 are provided on the neck 2, the inlet openings 4 of which are controlled by the working piston 5. The control openings 6 in the working piston 5 can be arranged offset, so that the connection and disconnection of the resonance chambers 3 takes place successively. 4 and 5 show an embodiment of the control device with two resonance chambers 3 in an air-cooled two-stroke internal combustion engine. As a nozzle 2, a bore 13 is provided in the cylinder 10, which is in communication with the outlet channel 1 and in which the working piston 5 slides. The spring 8 is supported on the one hand on the working piston 5 and on the other hand against the cylinder head 11 from. At the nozzle 2, two resonance chambers 3 are provided which are in communication with the nozzle 2 via inlet openings 4. The resonance chambers 3 are formed as transverse bores 14 in the cylinder 10 and closed at the sides by plugs 12. The machining of the bore 13 and the transverse bores 14 can be included in the cylinder production.
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