DE69004874T2 - Zweiaktmotor mit Drehschiebern und Betrieb dieses Motors. - Google Patents

Zweiaktmotor mit Drehschiebern und Betrieb dieses Motors.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zweitaktmotor, bei dem die Verteilung im wesentlichen durch Dreh- oder Schwenkschieber gesichert ist.
  • Die Versorgung an Kraftstoff kann durch direkte Einspritzung in den Zylinder, durch pneumatische bzw. Luft-oder flüssige Einspritzung erfolgen.
  • Weiterhin kann der Motor benzin- oder dieselbetrieben sein und zum Motorisieren von Kraftfahrzeugen dienen.
  • Außerdem ist die Vorrichtung nach der Erfindung für die Transformation eines Viertaktmotors in einen Zweitaktmotor verwendbar. Eines der Probleme, das bei einer solchen Transformation im wesentlichen angetroffen wird, besteht in der Beschränkung des Leistungsbereichs von Verteilungen zum Ventil für diese, wobei der kritische Leistungsbereich schnell erreicht ist, da für eine solche Transformation im Leistungsbereich eines gleichmäßigen Motors (Kurbelwelle) die Ventile in einem Zweitaktmotor zu doppelten Funktionsfrequenzen von diesen gegenüber jenen unterworfen sind, welche in einem Viertaktmotor beansprucht sind.
  • Weiterhin gestatten gewisse Ausführungsformen gemäß der Erfindung, die Verluste durch die Auslaßleitung von Brennstoffgemisch während der Spülungsphase zu vermindern.
  • In dem Dokument FR-A-2.496.757 sind ein gesteuerter Einlaß von Brennstoffgemisch und eine Versorgung von nicht mit Kraftstoff vergaster Luft im unteren Bereich des Zylinders einmündend vorgesehen, wobei diese Einlässe jeweils mit der als Druckquelle verwendeten Gehäuse-Pumpe kommunizieren.
  • In dem französischen Patent FR 940 278 sieht man einen Drehschieber, um den Einlaß von Brennstoffgemisch zu kontrollieren, und mehrere Ventile, um den Auslaß zu kontrollieren, vor.
  • Das Dokument EP-A-0 249 129 zeigt einen Zweitaktmotor, der im oberen Bereich der Verbrennungskammer mit Ein- und Auslaßventilen versehen ist, wobei das Einlaßventil mit Komprimierungsmitteln verbunden ist.
  • Das Dokument DE-A-35 15 262 befaßt sich mit einem Zweitaktmotor, umfassend wenigstens einen Zylinder mit einer Verbrennungskammer, einer mit der Verbrennungskammer verbundenen Auslaßleitung, wenigstens einer Einlaßleitung eines frischen durch Komprimierungsmittel komprimierten Gases, um das frische komprimierte Gas zu liefern, Kraftstoffeinspritz- oder -dosiermittel, wenigstens einen ersten Drehschieber zur Öffnung und zur Schließung der Auslaßleitung, welcher wenigstens einen Durchlaß umfaßt, wobei der Motor außerdem wenigstens einen zweiten Drehschieber umfaßt, der mit den Komprimierungsmitteln über die Einlaßleitung verbunden ist und wenigstens einen Durchlaß aufweist.
  • Der Zweitaktmotor nach der Erfindung ist gemäß Anspruch 1 charakterisiert.
  • Der Motor kann eine pneumatische bzw. Luft-Einspritzeinrichtung umfassen, die gegebenenfalls durch ein Solenoid gesteuert ist.
  • Gemäß der Erfindung kann der zweite Drehschieber zwei Durchlässe umfassen, von denen der erste mit der Versorgungsleitung an frischem Gas und den Komprimierungsmitteln verbunden sein kann, um die Spülung und die Ausfüllung des Zylinders vorzunehmen; der zweite Durchlaß ist mit den Komprimierungsmitteln über eine Leitung verbunden, welche die Kraftstoffeinspritz- oder -dosiermittel umfaßt. Die Öffnung des zweiten Druchlasses in die Verbrennungskammer kann sich später als diejenige des ersten Durchlasses vollziehen.
  • Der zweite Drehschieber kann mit den Komprimierungsmitteln über eine erste Leitung verbunden sein, welche die Versorgungsmittel an Kraftstoff umfaßt und die pneumatische Einspritzung durchführt, wobei der Motor weiterhin eine zweite Leitung zur Versorgung des Zylinders mit frischem, nicht mit Kraftstoff vergastem Gas umfassen kann. Diese zweite Leitung kann die Komprimierungsmittel mit einem Schlitz verbinden, welcher an den Seitenwänden des Zylinders in dem unteren Bereich der Verbrennungskammer angeordnet ist. Die zweite Leitung kann Schieberbetätigungsmittel umfassen.
  • Wenigstens einer der Schieber kann in dem oberen Bereich der Verbrennungskammer, insbesondere in dem Zylinderkopf, angeordnet sein. Der erste Schieber kann zwei Durchlässe umfassen.
  • Der Motor nach der Erfindung kann ein Benzinmotor oder Dieselmotor, das heißt mit Gasöl versorgt, sein.
  • Die vorliegende Erfindung ist besser verständlich und ihre Vorteile treten deutlicher hervor anhand der folgenden Beschreibung von nicht beschränkenden Beispielen, die durch die beigefügten Figuren dargestellt sind, wobei:
  • Fig. 1 und 2 Stand der Technik zeigen und
  • Fig. 3 bis 6 mehrere Ausführungsformen der Erfindung darstellen.
  • Die Fig. 1 zeigt einen Zylinder 1 eines Motors nach der Erfindung. Dieser Motor umfaßt einen Zylinderkopf 2, einen Kolben 3 und ein Pleuelstangensystem 4.
  • Die Bezugsziffer 5 bezeichnet die Auslaßleitung.
  • Die Bezugsziffer 6 bezeichnet einen Drehschieber, der an dem Auslaß des Zylinders 1 angeordnet ist. Dieser Schieber umfaßt einen Durchlaß 7, der die Verbrennungskammer 8 und die Auslaßleitung 5 periodisch in Verbindung setzt, wenn es notwendig ist, das Abgas aus der Verbrennungskammer 8 zu evakuieren.
  • Dieser Motor umfaßt einen mechanischen äußeren Kompressor 9, der auf der Grundlage der Kurbelwelle 10 durch Antriebsmittel 11, wie einem Riemen, angetrieben ist. Dieser Kompressor ist mit Luft durch die Leitung 12 über einen Luftfilter 13 versorgt. Die Leitung 14 dient der Versorgung der Verbrennungskammer 18 mit frischem Gas, wobei diese Leitung Abkühlungsmittel 15 für das Frischgas nach der Komprimierung umfassen kann.
  • Bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 erfolgt die Versorgung der Verbrennungskammer 8 an frischer Luft über einen Drehschieber 16, der mit der Leitung 14 verbunden ist. Dieser Schieber umfaßt einen Durchlaß 17. Dieser Durchlaß 17 kann profiliert bzw. stromlinienförmig ausgebildet sein, um den Verlauf des Fluids zu erleichtern und plötzliche Richtungsänderungen des Verlaufs zu vermeiden. Weiterhin kann der Einlaßschieber 16 eine eingearbeitete Form aufweisen, um die Luft in ihm zunächst gegen die Seitenwand 22, dann mehr und mehr hin zu der Mitte der Verbrennungskammer 18 zu richten und so eine Spülungsschleife, wie in der Fig. 2 durch die Pfeile 23 dargestellt, zu erzeugen.
  • Die Dreh- oder Schwenkschieber 6 und 16 sind in dem Zylinderkopf 2 angeordnet.
  • Die Drehschieber werden ausgehend von der Kurbelwelle 10, z.B. durch eine Steuerkette oder einen Zahnriemen, in Rotation verbracht.
  • In alternativer Ausgestaltung können die Leitungen 14 und 16 über einen Bypaß 18 verbunden werden, der durch eine Klappe 19 gesteuert ist. Diese Leitung ist in punktierter Linie dargestellt.
  • Die Fig. 1 stellt den Moment des Taktes dar, der dem Anfang der Öffnung des Auslaßschiebers 6 entspricht, welcher sich in bezug auf die Öffnung des Einlaßschiebers 16 im Voraus befindet.
  • Die Pfeile 20 zeigen die Drehrichtung der Drehschieber an, der Pfeil 21 die Drehrichtung der Kurbelwelle.
  • Die Pfeile 24 stellen die Auslaßgase dar, die die Verbrennungskammer 8 verlassen.
  • Die Fig. 2 zeigt den gleichen Motor wie die Fig. 1, während sich der Kolben am unteren Totpunkt befindet. Dies entspricht der Spülungsphase der Verbrennungskammer. Die Spülung ist durch die Pfeile 23 dargestellt.
  • Die Fig. 3 stellt den Zylinder 1 mit geschlossenem Auslaß und zu Beginn der Einlaßphase dar. In dieser Figur hat man zwei Kraftstoffversorgungssysteme dargestellt, jedoch empfiehlt es sich, zu bemerken, daß eines dieser Systeme das andere ausschließt.
  • Das erste System, das einem aus der Technik bekannten Zustand und nicht der Erfindung entspricht, verwirklicht eine direkte Einspritzung in die Verbrennungskammer 8 durch einen Hochdruckeinspritzer 24.
  • Typischerweise gibt dieser Einspritzer und seine Versorgungspumpe einen Strahl unter einem Druck enthaltend zwischen 50 und 100 bar für einen Benzinmotor und einigen hundert bar für einen Dieselmotor ab.
  • Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine pneumatische bzw. Luft-Einspritzung unmittelbar in die Verbrennungskammer vorzunehmen, insbesondere mit einem Einführungsdruck unter einem Druck typischerweise enthaltend zwischen 2 und 10 bar.
  • Gemäß der Erfindung wird der Kraftstoff durch einen Einspritzer oder Dosiermittel stromaufwärts von der Verbrennungskammer 8 und dem Schieber 16 abgegeben. Diese Einspritzung kann in der Leitung 14 oder besser in einer Hilfsleitung 25 erfolgen.
  • In diesem letzten Fall ist der Schieber 16 zu einem Doppeldurchlaß ausgebildet und umfaßt neben dem Durchlaß 17 einen Durchlaß 26.
  • Der Durchlaß 26 realisiert einen in bezug auf den Durchlaß 17 unterschiedlichen Einlaß. So verwirklicht man eine Doppeleinführung durch den Schieber 16 (vgl. Fig. 3), wobei die eine durch den Durchlaß 17 wenig nach Beginn des Auslasses mit der komprimierten Luft allein für die Spülung und die Auffüllung des Zylinders 8 vorgenommen wird, während die andere Einführung, welche durch den Durchlaß 26 realisiert wird, in den Takt zur pneumatischen Brennstoffgemischeinführung verschoben wird.
  • Der Kraftstoff wird durch den Einspritzer 27 eingeführt. Eine Schieberbetätigung 28 (Fig. 3) kann vorgesehen sein, um die Menge von reiner Luft zum Brennstoffgemisch einzustellen und sie zum Beispiel vorzugsweise bei verminderter Motorlast zu vermindern.
  • Ebenso kann der Auslaßschieber zwei Durchlässe umfassen, die in dem Takt verschobene Auslaßöffnungen realisieren. Die Durchlässe dieser Schieber können ausgangsseitig mit zwei Leitungen verbunden sein, von denen die eine durch eine nicht dargestellte Schieberbetätigungseinrichtung geöffnet oder geschlossen werden kann. Hieraus resultiert die einfache Möglichkeit, zwei unterschiedliche Auslaßöffnungsdiagramme zu haben, um die Last- und Leistungsbedingungen entsprechend zu wählen.
  • In jedem Fall sind die Auslaßdurchlässe vorzugsweise von unsymmetrischer Art in bezug auf den unteren Totpunkt (UT) blockiert und die winklige Größe ihrer Öffnung ist noch erheblich vor dem UT als danach.
  • Die Fig. 4 stellt eine andere Ausführungsform der Erfindung dar.
  • Die gemeinsamen Bauteile von den Fig. 1 und 4 tragen die gleichen Bezugsziffern.
  • Die Ausführungsform der Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 darin, daß der Zylinder 1 wenigstens einen Schlitz 29 umfaßt, der durch den Kolben 3 gesteuert und durch eine Leitung 30 mit der Einlaßleitung 14 der komprimierten Luft verbunden ist. Diese Leitung 30 gestattet die Spülung und Aus- bzw. Auffüllung des Zylinders 1. Der Einlaßschieber 16 dient dazu, die Einführung von durch die pneumatische bzw. Luft-Einspritzung erhaltenem Luft-/Brennstoffgemisch zu steuern. Diese Einspritzung vollzieht sich durch einen Einspritzer oder Kraftstoffdosiermittel 31, die den Kraftstoff in die Hilfsleitung 32 abgeben.
  • Der Einlaß von reiner Luft oder frischem Gas durch den Schlitz 29 kann durch einen Schieber 33 bei verminderter Last ventiliert oder sogar vollständig verschlossen werden. Der Zylinder wird dann nur durch das den Schieber 16 durchströmende Brennstoffgemisch versorgt werden (Fig. 4).
  • Die Fig. 5 zeigt den Zylinder während der Schlitz 29 geöffnet ist und der Schieber 16 den Durchlaß von Brennstoffgemisch noch nicht gestattet.
  • Die Pfeile 34 stellen die Spülung und Aus- bzw. Auffüllung des Zylinders oder der Brennkammer 8 dar.
  • In der Fig. 6 ist der Auslaßschieber 6 geschlossen, und folglich kann das Gemisch durch den Durchlaß 17 des Schiebers 16 eingespritzt werden. Die Risiken der Verluste von Brennstoffgemisch sind beseitigt.
  • Die Wirkungsweise der beiden vorgeschlagenen Ausführungsformen wird nachfolgend beschrieben.
  • Während der Entspannungsphase nach der Verbrennung öffnet sich zunächst der Auslaß 5 (Fig. 1). Der Kolben fährt mit seinem abwärts führenden Verlauf bzw. Bewegung fort. Der Zulaß durch den Schieber von frischem Gas allein (nicht mit Kraftstoff vergast) entwickelt sich sodann. Dieses Gas wird unter Druck durch einen Schieber 16 (Fig. 1) oder einen Schlitz 29 (Fig. 4) eingeführt. In dem Fall eines durch die Bewegung des Kolbens freigegebenen Schlitz es ist das Öffnungsdiagramm quasisymmetrisch. Die Einführung dieser Luft erlaubt, den Zylinder durch Austreiben der Abgase hin zu dem Auslaß, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, zu spülen. Dann nimmt diese Luft an der Aus- bzw. Auffüllung des Zylinders vorzugsweise nach Schließung des Auslasses teil.
  • Der Kraftstoff wird vorzugsweise nach Schließung des Auslasses eingeführt (was eventuell unmittelbar zu dieser beginnen kann).
  • Verschiedene Lösungen sind möglich:
  • - über eine Leitung in dem Schieber wird die pneumatische bzw. Luft-Gemischeinführung aus komprimierter, durch den Kompressor gelieferte Luft und durch eine zyklische Dosiereinrichtung dosierten Brennstoff gebildet,
  • - über einen pneumatischen bzw. Luft-Einspritzer, der ein kleines Ventil umfaßt, das durch ein Solenoid oder durch ein anderes mechanisch gesteuertes Mittel gesteuert wird.
  • Die Schieber nach der Erfindung können mit einem Dichtungssystem in bezug auf die Verbrennungskammer ausgerüstet sein. Dieses System kann so sein, wie die in den Patenten FR- 2.531.174 oder FR-2.123.968 beschriebenen.

Claims (9)

1. Zweitaktmotor, umfassend wenigstens einen Zylinder (1) mit einer Verbrennungskammer (8), einer mit der Verbrennungskammer (8) verbundenen Auslaßleitung (5), wenigstens einer Einlaßleitung (14) eines frischen durch Komprimierungsmittel (9) komprimierten Gases, um das frische komprimierte Gas zu liefern, Kraftstoffeinspritz- oder -dosiermittel (27, 31), wenigstens einen ersten Drehschieber (6) zur Öffnung und zur Schließung der Auslaßleitung (5), welcher wenigstens einen Durchlaß (7) umfaßt, wobei der Motor außerdem wenigstens einen zweiten Drehschieber (16) umfaßt, der mit den Komprimierungsmitteln (9) über die Einlaßleitung (14) verbunden ist und wenigstens einen Durchlaß (17; 26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung von Brennstoffgemisch in die Verbrennungskammer (8) über den Durchlaß (17; 26) des zweiten Drehschiebers erfolgt, wobei das Brennstoffgemisch stromaufwärts des zweiten Drehschiebers (16) auf der Grundlage von frischem komprimierten Gas gebildet wird, das notwendig ist, um eine pneumatische Einspritzung von Kraftstoff durchzuführen, wobei der Motor außerdem eine zweite Leitung (30) umfaßt, welche die Komprimierungsmittel (9) mit der Verbrennungskammer (8) verbindet, um die Versorgung des Zylinders mit frischem, nicht mit Kraftstoff vergasten Gas durchzuführen.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzmittel aus einer pneumatischen Einspritzungseinrichtung (27) gebildet sind, die durch ein Solenoid gesteuert ist.
3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Drehschieber (16) zwei Durchlässe (17, 26) umfaßt: der erste (17) ist mit der Versorgungsleitung an frischem Gas und den Komprimierungsmitteln (9) verbunden, um die Spülung und die Ausfüllung des Zylinders durchzuführen; der zweite Durchlaß (26) ist mit den Komprimierungsmitteln über eine Leitung (25) verbunden, welche die Kraftstoffeinspritz- oder -dosiermittel (27) umfaßt, wobei sich die Öffnung des zweiten Durchlasses (26) in die Verbrennungskammer nach derjenigen des ersten Durchlasses vollzieht.
4. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Drehschieber (16) mit den Komprimierungsmitteln (9) über eine Leitung (32, Fig. 4) verbunden ist, welche die Versorgungsmittel an Kraftstoff (31) umfaßt und die pneumatische Einspritzung durchführen, und die Versorgungsleitung (30) an frischem Gas die Komprimierungsmittel (9) mit einem Schlitz (29) verbindet, welcher an den Seitenwänden des Zylinders in dem unteren Bereich der Verbrennungskammer angeordnet ist.
5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitung (30) Schieberbetätigungsmittel (33) umfaßt.
6. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eine wenigstens der Drehschieber (6, 16) in dem oberen Bereich der Verbrennungskammmer (8), insbesondere in dem Zylinderkopf, angeordnet ist.
7. Motor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehschieber (6) zwei Durchlässe umfaßt.
8. Verwendung des Motors nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Benzin.
9. Verwendung des Motors nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Gasöl.
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