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Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Umkehrspüiung mit zumindest einem Zylinder, in welchem ein hin- und hergehender Kolben angeordnet ist, mit mindestens einem von einer Einlassleitung ausgehenden Einlassschlitz und zumindest einem mit einer Auslassleitung verbundenen Auslassschlitz, wobei die Spülung des Zylinders durch Gasschwingungen in zumindest einem Resonanzvolumen, insbesondere der Auslassleitung und/oder der Einlassleitung, unterstützt wird.
Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Umkehrspülung werden üblicherweise mit einer Kurbelgehäusepumpe ausgebildet, um eine Vorverdichtung des Kraftstoff/LuftGemisches zu ermöglichen und um die Spülung des Brennraumes im transienten Betrieb zu unterstützen.
Aus der DE 102 39 133 AI ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine bekannt, bei der ins Kurbelgehäuse ein Einlass einmündet,
durch den dem Kurbelgehäuse ein Kraftstoff/Luft-Gemisch zugeführt werden kann. Dieses strömt in vorgegebenen Stellungen des Kolbens über Überströmkanäle in den Brennraum und wird dort verdichtet und gezündet. Weiters werden durch das überströmende Gemisch Abgase des vorigen Arbeitszyklus ausgestossen. Dadurch, dass ein Teil der Auslassleitung und des Kurbelraumes als Resonanzraum ausgebildet ist, können gasdynamische Effekte für die Spülung des Brennraumes ausgenützt werden.
Auch die DE 102 39 116 AI offenbart eine Brennkraftmaschine mit Umkehrspülung und einer Kurbelgehäusepumpe, wobei in Strömungsrichtung zwischen dem Auslass aus der Brennkraftmaschine und der Eintrittsöffnung in einen Abgasschalldämpfer mindestens ein Resonanzrohr angeordnet ist.
Auf diese Weise soll ein gutes Schalldämpfungsergebnis erzielt werden.
Die DE 35 29 645 AI beschreibt ein Auslasssystem für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine, mit einer zusätzlichen Resonanzkammer, die am Stutzen am Auslasskanal vorgesehen ist und die durch eine Steuereinrichtung drehzahlabhängig dem Auslasskanal zu- oder weggeschalten werden kann. Dadurch sollen gasdynamische Effekte an die jeweilige Drehzahl der Brennkraftmaschine angepasst werden können.
Die DE 199 47 728 AI beschreibt eine Brennkraftmaschine mit Umkehrspülung und einer Kurbelgehäusepumpe, wobei im Auslasssystem zwei Resonanzkammern hintereinander angeordnet sind, wobei zwischen den Resonanzkammern eine Querschnittsverengung vorgesehen ist. Dadurch sollen Spülverluste wesentlich vermindert werden können.
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Die AT 404.391 B offenbart eine Auspuffanlage für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, dessen Abgasleitung einen in eine Reflexionskammer übergehenden Diffusor aufweist und an eine Abgasaustrittsleitung mit einem Abgaskatalysator angeschlossen ist. Um ein zufriedenstellendes Anspringverhalten des Abgaskatalysators sicherzustellen, ohne die gasdynamische Wirkung zu beeinträchtigen, ist die Abgasaustrittsleitung vor der endseitig verschlossenen Reflexionskammer an die Abgasleitung angeschlossen.
Allen bekannte Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Umkehrspülung, welche gasdynamische Effekte zur Verbesserung der Spülung nutzen, ist gemeinsam, dass zusätzlich eine Kurbelgehäusepumpe zur Unterstützung der Spülung eingesetzt werden muss.
Dies ist deswegen notwendig, da Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Umkehrspülung üblicherweise für transiente Betriebsweise ausgelegt sind und gasdynamische Effekte nur in einem sehr engen Drehzahlbereich auftreten. Ausserhalb des Drehzahlbereiches stehen gasdynamische Effekte zur Unterstützung der Spülung nicht mehr zur Verfügung, weshalb in diesen Drehzahlbereichen eine Kurbelgehäusepumpe zur Unterstützung der Spülung eingesetzt werden muss.
Zweitakt-Brennkraftmaschinen, welche zusätzlich zu gasdynamisch ausgelegten Auslasssystemen noch Kurbelgehäusepumpen aufweisen, weisen einen relativ hohen Fertigungsaufwand auf.
Ein weiterer Nachteil ist, dass durch den Einsatz von Kurbelgehäusepumpen der Wirkungsgrad verschlechtert wird.
Die genannte Problematik, dass die Gasdynamik nur in einem sehr engen Betriebsbereich genutzt werden kann, tritt bei ausschliesslich stationär betriebenen Brenn kraftmaschinen nicht auf.
Daher ist die Zielsetzung, den Fertigungsaufwand der Zweitakt-Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten, bei stationär betriebenen Brennkraftmaschinen unter einem anderen Gesichtswinkel zu sehen, als bei transient betriebenen Brenn kraftmaschinen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine insbesondere für stationären Betrieb ausgelegte Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Umkehrspülung mit geringem Aufwand und hohem Wirkungsgrad bereitzustellen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass unabhängig von der Kolbenstellung der Brennraum vom Kurbelraum gasdicht getrennt ist,
wobei vorzugsweise die Brennkraftmaschine kurbelgehäusepumpenlos ausgebildet ist.
Die Unterstützung der Spülung des Brennraumes erfolgt ausschliesslich durch die gasdynamischen Effekte zu Folge zumindest eines auf den Betriebespunkt ausgelegten Resonanzvolumens im Auslasssystem und/oder Einlasssystem, welche %f 4
"¯ * *" * durch die stationäre Betriebsweise praktisch während des gesamten Motorbetriebes genutzt werden können.
Weist die Brennkraftmaschine mehrere stationäre Betriebspunkte auf, so kann vorgesehen sein, dass das Resonanzvolumen veränderbar ist.
Eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades kann erreicht werden, wenn der Kurbelgehäuseraum druckdicht ausgebildet ist. Durch die gasdichte Ausführung des Kurbelraumes wird das Gas innerhalb des Kurbelraumes bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens komprimiert.
Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens dagegen kommt es zu einer Entspannung, weshalb die Bewegung des Kolbens nach dem Gasfederprinzip unterstützt wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt und Fig. 2 die Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1.
Die Figuren zeigen ein Kurbelgehäuse 1 einer Zweitakt-Brennkraftmaschine 2 mit einem Zylinder 3, in welchem ein hin- und hergehender Kolben 4 angeordnet ist. Der Kolben wirkt über eine Pleuelstange 5 und eine Kurbel 6 auf eine Kurbelwelle 7 ein.
Der Zylinder 3 weist im Ausführungsbeispiel mehrere Einlassschlitze 8 auf, in welche eine Einlassleitung 9 einmündet.
Weiters weist der Zylinder 3 einen Auslassschlitz 10 auf, von welchem ein als Resonanzvolumen 11 ausgebildetes Auslassrohr einer Auslassleitung 12 ausgeht. Das Resonanzvolumen 11 ist im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen durch einen Diffusorraum gebildet. Alternativ oder zusätzlich zum Resonanzvolumen 11 in der Auslassleitung 12 kann ein Resonanzvolumen in der Einlassleitung 9 vorgesehen sein.
Die Zweitakt-Brennkraftmaschine 2 wird stationär betrieben. Daher reichen die gasdynamischen Effekte zu Folge des Resonanzvolumens 11 zur Spülung des Brennraumes 13 aus. Eine Kurbelgehäusepumpe, sowie Überströmkanäle zwischen dem Kurbelraum 14 und dem Brennraum 13 sind nicht notwendig.
Dies vermindert den konstruktiven Aufwand wesentlich und bewirkt darüber hinaus eine deutliche Steigerung des Gesamtwirkungsgrades, da Verluste zu Folge der Kurbelgehäusepumpe vermieden werden können.
Eine weitere Steigerung des Gesamtwirkungsgrades lässt sich erreichen, wenn der Kurbelraum 14 gasdicht gegenüber der Umgebung ausgeführt ist, wodurch bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 4 eine Komprimierung der darin einge % m schlossenen Gase stattfindet. Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens 4 erfolgt eine Expansion der Gase des Kurbelraums 14 nach dem Gasfederprinzip.
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The invention relates to a reverse-cycle two-stroke internal combustion engine having at least one cylinder in which a reciprocating piston is arranged, having at least one inlet slot extending from an inlet conduit and at least one outlet slot connected to an outlet conduit, wherein the flushing of the cylinder by gas vibrations in at least one resonance volume, in particular the outlet line and / or the inlet line is supported.
Reversible-cycle two-stroke internal combustion engines are usually designed with a crankcase pump to allow pre-compression of the fuel-air mixture and to assist in flushing the combustion chamber during transient operation.
From DE 102 39 133 AI a two-stroke internal combustion engine is known in which opens into the crankcase an inlet,
by which the crankcase, a fuel / air mixture can be supplied. This flows in predetermined positions of the piston via overflow into the combustion chamber and is compacted and ignited there. Furthermore, exhaust gases from the previous cycle are expelled by the overflowing mixture. Because a part of the outlet line and the crank chamber is designed as a resonance chamber, gas-dynamic effects can be utilized for the flushing of the combustion chamber.
DE 102 39 116 AI discloses an internal combustion engine with reverse purge and a crankcase pump, wherein at least one resonance tube is arranged in the flow direction between the outlet of the internal combustion engine and the inlet opening in an exhaust muffler.
In this way, a good sound attenuation result should be achieved.
DE 35 29 645 AI describes an exhaust system for a two-stroke internal combustion engine, with an additional resonance chamber, which is provided at the nozzle on the outlet and which can be switched by a control device speed dependent on the outlet channel or switched off. As a result, gas-dynamic effects can be adapted to the respective rotational speed of the internal combustion engine.
DE 199 47 728 AI describes an internal combustion engine with reverse purge and a crankcase pump, wherein two resonance chambers are arranged one behind the other in the exhaust system, wherein between the resonance chambers, a cross-sectional constriction is provided. This should flushing losses can be significantly reduced.
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AT 404.391 B discloses an exhaust system for a two-stroke internal combustion engine having at least one cylinder, the exhaust pipe has a merging into a reflection chamber diffuser and is connected to an exhaust gas outlet pipe with an exhaust gas catalyst. In order to ensure a satisfactory starting behavior of the catalytic converter without impairing the gas-dynamic effect, the exhaust gas outlet line is connected to the exhaust gas line in front of the closed end reflection chamber.
All known two-stroke internal combustion engines with reverse purge, which use gas-dynamic effects to improve the purge, has in common that in addition a crankcase pump must be used to support the flushing.
This is necessary because two-stroke internal combustion engines with reverse purge are usually designed for transient operation and gas-dynamic effects occur only in a very narrow speed range. Outside the speed range, gas-dynamic effects are no longer available to support flushing, which is why a crankcase pump must be used to assist flushing in these speed ranges.
Two-stroke internal combustion engines, which still have crankcase pumps in addition to gas dynamic designed exhaust systems, have a relatively high production cost.
Another disadvantage is that the efficiency is impaired by the use of crankcase pumps.
The mentioned problem that the gas dynamics can be used only in a very narrow operating range, does not occur exclusively in stationary operated internal combustion engines.
Therefore, the objective of keeping the manufacturing cost of the two-stroke internal combustion engine as low as possible to see in stationary-powered internal combustion engines from a different angle than in transient combustion engines.
It is the object of the invention to provide a designed especially for stationary operation two-stroke internal combustion engine with reverse purge with little effort and high efficiency.
According to the invention, this is achieved in that, independently of the piston position, the combustion chamber is separated from the crankcase in a gas-tight manner,
wherein preferably the internal combustion engine is formed crankcase pump-less.
The assistance of the purging of the combustion chamber is effected exclusively by the gas-dynamic effects as a consequence of at least one resonance volume in the exhaust system and / or inlet system designed for the operating point, which% f 4
"¯ * *" * can be used by the stationary mode practically throughout the engine operation.
If the internal combustion engine has a plurality of stationary operating points, then it can be provided that the resonance volume can be changed.
A further increase in the efficiency can be achieved if the crankcase space is formed pressure-tight. The gas-tight design of the crank chamber, the gas is compressed within the crank chamber during a downward movement of the piston.
On the other hand, during the upward movement of the piston, there is a relaxation, which is why the movement of the piston is supported on the gas spring principle.
The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS.
1 shows an inventive internal combustion engine in a longitudinal section and Fig. 2 shows the internal combustion engine in a section along the line II-II in Fig. 1st
The figures show a crankcase 1 of a two-stroke internal combustion engine 2 with a cylinder 3, in which a reciprocating piston 4 is arranged. The piston acts on a crankshaft 7 via a connecting rod 5 and a crank 6.
In the exemplary embodiment, the cylinder 3 has a plurality of inlet slots 8, into which an inlet line 9 opens.
Furthermore, the cylinder 3 has an outlet slot 10, from which an outlet tube, designed as a resonance volume 11, of an outlet conduit 12 emerges. The resonance volume 11 is formed in the embodiment substantially by a diffuser space. Alternatively or in addition to the resonance volume 11 in the outlet line 12, a resonance volume may be provided in the inlet line 9.
The two-stroke internal combustion engine 2 is operated stationary. Therefore, the gas-dynamic effects due to the resonance volume 11 for flushing the combustion chamber 13 are sufficient. A crankcase pump, as well as overflow between the crank chamber 14 and the combustion chamber 13 are not necessary.
This significantly reduces the design effort and also causes a significant increase in the overall efficiency, since losses can be avoided as a result of the crankcase pump.
A further increase in the overall efficiency can be achieved if the crank chamber 14 is designed to be gas-tight relative to the environment, whereby upon downward movement of the piston 4 compression of the gases enclosed therein takes place. During the upward movement of the piston 4, an expansion of the gases of the crank chamber 14 takes place on the gas spring principle.