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Die vorliegende Erfindung betrifft die Zweitakt-Motoren, welche
nach dem Prinzip der Glühzündung oder Selbstzündung der Charge
arbeiten.
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Motoren diesen Typs umfassen im allgemeinen Einrichtungen, die
dazu bestimmt sind, Frischgase in die Brennkammer eines Motors
möglichst langsam und mit möglichst geringer Turbulenz
einzuführen, um die Mischung dieser Frischgase mit den in der
Brennkammer vorhandenen restlichen Abgasen zu reduzieren. Aufgrund der
großen Menge von Restgasen, die bei leichter Charge bzw.
geringer Last vorhanden ist, gestattet es deren erhöhte Temperatur,
wenn die Mischung mit den Frischgasen reduziert wird, einen
Selbstzündungsprozess zu erhalten.
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Indessen ist es bei leichten Chargen bzw. geringen Lasten
oftmals schwierig, eine stabile Verbrennung (aufrecht-)zuerhalten,
derart, daß der Wärmewirkungsgrad vermindert wird und die
Freisetzungen von schädlichen Bestandteilen am Auslaß erhöht werden.
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Verschiedene Lösungen zu diesem Problem sind schon vorgeschlagen
worden. So offenbart das US-Patent 4,445,468 einen Prozeß, der
es gestattet, die Charge in Schichten anzuordnen, indem gänzlich
eine brennbare Mischung auf einer für die Selbstzündung bei
leichten Chargen bzw. geringen Lasten optimalen Temperatur zu
halten.
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Das US-Patent 4,242,993 zeigt eine andere Weise auf, die
Selbstzündung in einem Zweitakt-Motor (aufrecht-)zuerhalten und zu
verbessern.
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Weitere Arten, sich den Bedingungen der Selbstzündungen
anzunähern, sind in den Dokumenten FR 2 621 648, FR 2 649 157, FR 2
663 081 oder auch FR 2 693 233, die im Namen der Anmelderin
hinterlegt sind, beschrieben.
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Wie es die Gesamtheit der zuvor zitierten Patentschriften des
Standes der Technik zeigt, kann die Verbrennung mit
Selbstzündung in Zweitakt-Motoren bei einer mechanischen Zufuhr von
Kraftstoff, d.h. mit einem System zur Dosierung des
Vergasertyps, existieren.
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Die Selbstzündung kann gleichermaßen in Motoren mit
elektronischer Injektion, d.h. bei welchen die Zufuhr von Kraftstoff
elektronisch gesteuert wird und bei welchen die Injektion direkt
in die Brennkammer erfolgen kann, vorhanden sein.
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Die mit diesem Typ von Verbrennungsverfahren erhaltenen
Fortschritte ermöglichen es, daß man heute in Betracht ziehen kann,
es unter den leichtesten Chargenbedingungen bzw. geringsten
Lastbedingungen und kleinsten Drehzahlen, sogar bis zum
Leerlaufbetrieb, zu verwenden.
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Bei diesen Bedingungen zeigt es sich, daß, wenn man einen
Zweitakt-Motor, der mit dem Verbrennungsverfahren unter
Selbstzündung arbeitet, außer Betrieb setzen will, die Unterbrechung des
(durch eine Zündkerze) gesteuerten Zündungssystems, welches in
einem herkömmlichen Motor im allgemeinen verwendet wird, nicht
mehr eine Wirkung hat, um den Motor außer Betrieb zu setzen. Es
stellt sich somit ein Problem hinsichtlich des
Betriebsstillstandes des Motors bei diesen Betriebsbedingungen.
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Eine Lösung für die Motoren mit elektronischer Injektion von
Kraftstoff direkt in die Brennkammer besteht darin, deren Zufuhr
von Kraftstoff zu unterbrechen, wobei sich der Motor
aufgrunddessen unmittelbar außer Betrieb setzt.
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Demgegenüber wird es bei Zweitakt-Motoren mit Vergaser oder mit
einem System zur mechanischen Dosierung von Kraftstoff oder
gegebenenfalls mit einem System zur elektronischen Dosierung von
Kraftstoff mit einer nicht-direkten Injektion in die Brennkammer
sehr viel schwieriger, den Motor außer Betrieb zu setzen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht im wesentlichen darin, eine
Lösung für diese letzten Motortypen, welche einen unmittelbaren
Betriebsstillstand des Motors gestattet, vorzuschlagen.
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So hat die Erfindung ein Verfahren zur Vornahme bzw. Steuerung
bzw. Regelung des Betriebsstillstandes eines Zweitakt-Motors zur
Aufgabe, der mit Selbstzündung arbeitet, welcher wenigstens ein
Element umfaßt, das zur aerodynamischen Steuerung bzw. Regelung
bzw. Kontrolle der Charge in einer Brennkammer bestimmt ist.
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Gemäß der Erfindung besteht das Verfahren darin, wenigstens das
Element zur Steuerung gleichzeitig mit der Unterbrechung der
Zündung zu deaktivieren.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht das Verfahren
darin, den Strömungsquerschnitt der Leitungen, die dazu bestimmt
sind, eine kohlenwasserstoffhaltige und/oder
nicht-kohlenwasserstoffhaltige Charge in den Motor einzuführen, zu vergrößern.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das
Verfahren darin, eine Verminderung der Länge der Leitungen, die
dazu bestimmt sind, eine nicht-kohlenwasserstoffhaltige Charge
in den Motor einzuführen, zu erhalten.
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Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann das Verfahren
bei einem Motor Anwendung finden, der eine Gehäuse-Pumpe umfaßt,
und kann dann darin bestehen, das Volumen der Gehäuse-Pumpe zu
verkleinern.
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Auf unterschiedliche Weise kann das Verfahren gemäß der
Erfindung darin bestehen, den Strömungsquerschnitt der Leitung oder
der Leitungen, die zum Auslaß der Abgase bestimmt ist bzw. sind,
zu vergrößern.
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Die Erfindung zielt außerdem auf eine Vorrichtung ab, die dazu
bestimmt ist, den sofortigen Betriebsstillstand eines Zweitakt-
Motors vorzunehmen bzw. zu steuern bzw. zu regeln, der mit
selbstzündung arbeitet, welcher wenigstens ein zur
aerodynamischen Steuerung bzw. Regelung bzw. Kontrolle der Charge in der
Brennkammer bestimmtes Element und eine Einrichtung zur
Unterbrechung der Zündung umfaßt. Gemäß der Erfindung wirkt die
Einrichtung zur Unterbrechung der Zündung gleichzeitig mit der
Deaktivierung der Einrichtung zur Steuerung bzw. Regelung bzw.
Kontrolle der Aerodynamik der Charge, um den sofortigen
Betriebsstillstand des Motors zu realisieren.
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Die Erfindung wird aus weiteren Einzelheiten und Besonderheiten
besser verständlich, die sich anhand der Lektüre der
nachfolgenden beispielhaft und nicht beschränkenden Beschreibung der
Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen zeigen,
wobei:
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Fig. 1 bis 5 jeweils einen Zweitakt-Motor im vereinfachten
Längsschnitt darstellen, der mit wenigstens einer
Einrichtung zur Steuerung der inneren Aerodynamik der
Brennkammer versehen ist.
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In der Fig. 1 ist die Einrichtung 11 zur Steuerung bzw. Regelung
bzw. Kontrolle in der wenigstens einen der Zufuhrleitungen bzw.
Überführungsleitungen 2 angeordnet. Diese Einrichtung 11 zur
Steuerung kann eine (Verschluß-)Klappe oder ein Drehküken oder
jede andere Einrichtung, die geeignet ist, den
Strömungsquerschnitt der Zufuhrleitung 2 in Abhängigkeit von bestimmten
Betriebsparametern des Motors zu modifizieren, sein. Es handelt
sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung darum, die
Geschwindigkeit zur Einführung von Frischgasen in die Brennkammer
3 zu steuern bzw. zu regeln bzw. zu kontrollieren.
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Die Frischgase können durch eine Gehäuse-Pumpe (in dem Fall der
Fig. 1) oder durch jede andere Quelle zur Zufuhr von Frischgasen
(externer Kompressor, Turbo-Kompressor, ...) zugeführt werden.
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Eine andere Einrichtung zur Steuerung bzw. Regelung bzw.
Kontrolle der Geschwindigkeit zur Einführung von Frischgasen ist in
der Fig. 2 gezeigt, in welcher man eine Zweiwege-Zufuhrleitung
2, 2' sehen kann. Gemäß diesem Beispiel mündet jede
Zufuhrleitung über das eine ihrer Enden in die Gehäuse-Pumpe 4 und über
das andere Ende in eine Verbindungszone 2'' ein, welche selbst
unmittelbar in die Brennkammer 3 einmündet; die Einrichtung 12
zur Steuerung bzw. Regelung bzw. Kontrolle umfaßt gemäß dieser
Ausführungsform der Erfindung eine (Verschluß-)Klappe, die in
der Verbindungszone 2'' der zwei Leitungen gelegen ist. Die
(Verschluß)-Klappe gestattet es, selektiv die eine oder die
andere der Leitungen 2, 2' zu (ver-)schließen. Auf besonders
vorteilhafte Weise besitzen die zwei Leitungen 2, 2' nicht die
gleiche Länge, so daß man für die leichteren Chargen bzw.
geringeren Lasten eine Wahl treffen würde, die Leitung mit geringerer
Länge zu (ver-)schließen. Die Frischluft, die aus der Gehäuse-
Pumpe 4 stammt, würde dann die Leitung mit größerer Länge, also
mit einer kleineren Geschwindigkeit, passieren. Demgegenüber
würde für die großen Chargen bzw. Lasten die (Verschluß)-Klappe
12 die Leitung mit größerer Länge schließen und würden die
Frischgase die Leitung von geringerer Länge passieren.
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Gemäß der Fig. 3 wird die Steuerung bzw. Regelung bzw. Kontrolle
der inneren Aerodynamik der Brennkammer 3 durch eine Veränderung
des Volumens der Gehäuse-Pumpe 4 verwirklicht. Die Einrichtung
13, die verwendet wird, um diese Veränderung zu realisieren,
kann ein Kolben oder eine Membran sein, der bzw. die in einem an
die Gehäuse-Pumpe 4 angebauten kleinen Volumen verschiebbar ist.
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So wird die Einrichtung 13 bei großer Charge bzw. Last und
erhöhter Drehzahl in eine Position verschoben, die ein minimales
Volumen für die Gehäuse-Pumpe ergibt. Eine andere Position der
Einrichtung 13 schafft das maximale Gehäuse-Pumpenvolumen, was
eine Verzögerung bei der Einführung von Frischgasen in den
Zylinder nach sich zieht. Diese andere Position kann also in
Abhängigkeit einer leichten charge bzw. geringen Last und/oder
niedrigen Drehzahl gewählt werden.
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Gemäß der Fig. 4 wird die Steuerung bzw. Regelung bzw. Kontrolle
der Aerodynamik über die Steuerung des Strömungsquerschnittes
des (oder der) Auslaßstutzen(s) 5 verwirklicht. Eine
(Verschluß-)Klappe, ein Drehküken 14 oder jede andere Einrichtung,
die geeignet ist, diese Funktion zu erfüllen, ist dann
vorteilhafterweise in dem Einlaß des Stutzens 5 angeordnet. Das gleiche
Funktionsprinzip, welches in bezug auf die Fig. 1 beschrieben
ist, wird hier angewendet, damit die Einrichtung 15 einen
kleinen Strömungsquerschnitt für leichte Chargen bzw. geringe Lasten
und einen maximalen Strömungsquerschnitt für die Drehzahlen bei
großer Charge bzw. Last definiert.
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Die Fig. 5 stellt eine Ausführungsform dar, gemäß welcher die
aerodynamische Steuerung bzw. Regelung bzw. Kontrolle der Charge
mittels eines Organs 15 zur Verengung (zum Beispiel vom
Ventil- oder Drehkükentyp) der Leitung 6, die mit einer
kohlenwasserstoffhaltigen Mischung versorgt wird und direkt in die
Brennkammer 3 einmündet, vorgenommen wird.
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Die herkömmliche Betätigung des Organs 15 ist derart, daß eine
kleine Geschwindigkeit zur Einführung der Gase für die leichten
Chargen bzw. geringen Lasten und kleinen Drehzahlen und
umgekehrt für die entgegengesetzten Chargen bzw. Lasten und
Drehzahlen eingestellt wird.
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Das Funktionsprinzip gemäß der vorliegenden Erfindung besteht
darin, wenn man es wünscht, den Motor in einen
Betriebsstillstand zu versetzen, nicht nur die Zündung zu unterbrechen,
sondern außerdem, und gleichzeitig, die Einrichtung(en) zur
Steuerung bzw. Regelung bzw. Kontrolle der inneren Aerodynamik zu
deaktivieren (oder umzukehren), was notwendig ist, um die
Verbrennung durch Selbstzündung (aufrecht-)zuerhalten.
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Die einfachste und zuverlässigste Weise, um diese doppelte
Funktion zu verwirklichen, besteht darin, das gleiche
Betätigungsorgan zu verwenden, um die Unterbrechung der Zündung vorzunehmen
und um die Einrichtung(en) zur Steuerung bzw. Regelung bzw.
Kontrolle zu deaktivieren. Mit anderen Worten erfüllt das Organ,
welches den Betriebsstillstand des Motors vornimmt, gemäß der
Erfindung die zusätzliche Funktion, die Einrichtungen zur
Steuerung bzw. Regelung bzw. Kontrolle der Aerodynamik zu
deaktivieren.
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Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann das
Betätigungsorgan zur Unterbrechung der Zündung direkt mit einem
anderen Organ, das gleichzeitig die Deaktivierung der
aerodynamischen Einrichtungen zur Steuerung bzw. Regelung bzw. Kontrolle
vornimmt, verbunden sein.
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Dieses Organ kann vom mechanischen oder elektronischen Typ sein.
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Auf detailliertere Weise besteht die Erfindung, wenn man es
wünscht, den Motor unmittelbar in einen Betriebsstillstand zu
versetzen, darin:
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- was die Ausführungsform gemäß der Fig. 1 betrifft, auf einen
maximalen Strömungsquerschnitt der Übergänge zurückzukommen,
während dieser Querschnitt bei leichten Chargen bzw. geringen
Lasten minimal ist;
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- was die Ausführungsform gemäß der Fig. 2 betrifft, besteht die
Erfindung darin, den Querschnitt der längsten zufuhrleitung
(en) oder Überführungsleitung(en) zu (ver-)schließen, um die
kürzeste(n) Leitung(en) zu öffnen;
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- was die Ausführungsform gemäß der Fig. 3 betrifft, man die
Position des Organs 13 zur Steuerung bzw. Regelung bzw.
Kontrolle modifiziert, derart, um das kleinstmögliche Gehäuse-
Pumpenvolumen zu erhalten;
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- was die in der Fig. 4 dargestellte Ausführungsform anbelangt,
man versucht, den größten Strömungsquerschnitt am Auslaß
vorzusehen;
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- wenn man die Erfindung bei der Ausführungsform gemäß der Fig.
5, d.h. bei einem Motor mit pneumatischer Injektion,
verwendet, die Einrichtung 15 zur Steuerung bzw. Regelung bzw.
Kontrolle derart ausgerichtet wird, um eine Menge bzw. einen
Durchsatz und eine maximale Geschwindigkeit zur Einführung des
kohlenwasserstoffhaltigen Gemisches vorzusehen.
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Die vorerwähnten Beispiele zeigen gut, daß die Erfindung zum
Erhalt eines sofortigen Betriebsstillstandes des Motors
vorsieht, die Position des Organs zur Steuerung bzw. Regelung bzw.
Kontrolle der Aerodynamik gegenüber dem Leerlaufbetrieb oder
leichten Chargen bzw. geringen Lasten zu deaktivieren, d.h.
tatsächlich umzukehren, was (im allgemeinen) zum Betriebsstillstand
führt.