SE457980B - Anordning vid portstyrda tvaataktsmotorer - Google Patents

Description

457 980 avgastryckgradienterna och -amplituderna reduceras under kolvens rörelse i lângsaxelns riktning. beroende på den friläggningen av insugningsporten och avgasporten. varvid de utvidgade partierna hos avgasport successiva sagda insugnings- och vardera omfattar en första sektion med konvergerade sidor. som sträcker sig utåt från insugningsportens undre portkant och från avgasportens övre portkant och en andra. smalare sektion med parallella sidor, som sträcker sig från sagda konvergerande sidor utåt från sagda insugs- resp. avgasport. och att vid kolvens övre anordnade och undre kant år var sin urtagning placerad mitt för insugnings- och avgasportens utvidgade partier.

Ytterligare kännetecken av uppfinningen beskrivs i underkraven och förklaras nedan närmare med hänvisning till bifogade ka utförandeformer av insugningsporten och avgasporten för en förbränningsmotor. ritningar, som visar oli Fig. 1 visar ett snitt genom en tvåtaktscylinder med insug- ningsporten och avgasporten utformade enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar ett snitt genom en tvâtaktscylinder med en 2 gentemot ' cylinderna i fig. 1 förändrad portgeometri för porten och insugnings~ avgasporten samt en kolv försedd med en för dessa anpassad urtagning.

Fíg. 3a till 3f är snitt genom ytterligare exempel på ínsugnings- och avgasportmodifikationer. med vid vardera porten anpassade urtagningar vid kolvkanterna.

Fig. 4a till kc är en* utföringsform på cylinderns insugningsport sett från sidan. ovanífrân och i tvärsnitt.

Fig. Sa till Sc år ytterligare en utföringsform på cylinderns insugningsport sett från sidan. ovanifrån och i tvärsnitt.

Fig. Sa och Gb är en utföringsform på kolven med en mot avgas- porten vänd V-formig urtagning.

Fig. Ya' och Th år en ytterligare utföringsform på kolven med en mot avgasporten vänd V-formig urtagning.

Fig. Ba till Bi âr en översikt över möjliga insugnings- och avgasportmodifikationer med möjliga kolvunder- och överkanter i schematisk framställning.

Fig. 9 är ett antal olika portmodifikationer av en insugningsport'och en avgasport schematiskt framställda. 457 9803 Fig. 10 är portmodifikationerna enligt fig. 9 med de till portarna hörande kolvarna schematiskt framställda, Fig. ll är möjliga utförandeformer av till insugningsporten resp avgasporten hörande kolvavsnitt, och Fig. 12 är en framställning av insugnings- och utblàsstyrdiagrammen vid användning av olika insugnings- och avgasportgeometrier i jämförelse med en känd, seriemässig portutformning.

Figur 1 och 2 visar båda en cylinder 1 till en tvåtaktförbränningsmotor i längdsnitt, som normalt är monterad på ovansidan av ett vevhus. Insugs- och avgasportarna är för förtydligande av de sammanhörande portkonfigurationerna ritade i snitt. Med streckade linjer visas den i cylindern arbetande kolven 2, som vid sin upp- och nedåtgående rörelse passerar insugningsporten 5 och spolkanalerna 4. Med 3 betecknas det i cylindertoppen anordnade förbränníngsrummet. Vid utföringsformen enligt figur 2 är insugningsporten 5 och avgasporten 17 utförd med en något annorlunda geometrí. Insugsporten 5 och avgasporten l7 är í bàda utföríngsformerna anordnade som varandras spegelbilder med avseende på ett plan vinkelrätt mot cylinderns längsaxel 18.

Vid kolvunderkanten 14 och kolvöverkanten 19 är på kolven 2 i cylindern l enligt figur'2 urtagningar 6 anordnade, med vilka insugningsporten 5» och avgasporten 17 samverkar.

Urtagningarna 6 kan vid överströmningskanalerna t.ex. utformas som urtagningar i vardera kolvkanten eller som noter med avfasade notbottnar, så att en strömningsanpassad ledning av gasblandningen på väg in i cylindern resp. på väg ut ur cylindern erhålles.

I figur 3a - 3f visas olika utförandeformer på portgeometrin resp. möjliga utformningar av insugnings- och avgasportarna resp. möjliga utföranden av urtagningarna 6 på kolv- underkanten 14 och kolvöverkanten 19. 457 980 I cylindern l enligt figur 3a är insugningsporten 5 utformad på samma sätt som i figur 2. vid kolvunderkanten 14 finns vid kolven 2 en urtagning 6, som är delvis skymd av avgasportens 17 portunderkant 20. Vid kolvöverkanten 19 är anordnad en urtagning 6 som är utformad som en not, som kan ha rektangulär eller trekantigt tvärsnitt. avgasporten 17 är på känt sätt väsentligen Själva rektangulärt utbildad och innefattar en konvex portunderkant 20 och port- överkant 22.

Pà den i figur 3b framställda cylindern l är till skillnad från utförandeformen enligt figur 3a ingen urtagning gjord i kolvöverkanten 19. Avgasporten 17 uppvisar en förminskad porthöjd h men är på mitten försedd med en parallell med cylinderlängsaxeln 18 mot cylindertoppen sig sträckande längdslits ll, som ansluter sig till den vid den övre portbegränsningen 22 utformade portförstoringen 23.

Insugs- porten 5 och den vid kolvunderkanten 14 utbildade urtagningen 6 är likadana som i figur 3a.

Som visas i figur 3 - 3e, kan längdslitsen ll utformas i olika längder och bredder. Det är också möjligt att utforma en i tvärsnitt Veformad slitsförstoring 23 mellan den egentliga avgasporten 17 och längdslitsen ll, vars fria tvärsnittsyta kan anpassas till respektive karakteristik för cylindern 1.

I stället för en längdslits ll kan också en trekantsformad portutvidgning 24 på den egentliga avgasporten 17 utbildas, som är riktad parallellt med cylinderlängsaxeln 18 med sin spets 25 mot cylindertoppen. Slitsutvidgningen 24 kan vara olika lång (figur 3e och 3f), så att öppningstidpunkten kan varieras; Såsom visas i figurerna 4a - Sc, bildar längdslitsarna '11 resp. de trekantformade slitsförstoringarna 23, i den mot cylínderns inre vända utblåskanaldelen 26 en i utblâskanalen 27 övergående kanalutvidgning 28. Alltefter dess bottenytas 29 lutning kan kanalförstoringen 28 nå olika djupt in i 457 980 5 avgaskanalen 27.

Urtagningarna 6 i kolvöverkanten 19 kan utformas som kilspàr 30 med rektangulärt tvärsnitt och som kilspår 31 med V- formigt tvärsnitt (figur 6a - 7b). Det är också möjligt att välja andra tvärsnittsformer, som t.ex. halvrunt eller dylikt. Genom val av de motsvarande fasvinklarna, som t.ex. kan vara 450 - 800, kan olika långa urtagningar 6 erhållas.

Det är möjligt att förse vardera insugningsporten 5 och avgasporten 17 med därför anpassade kolvunderkanter 14 och kolvöverkanter 19. I figur Ba och 8b visas konfigurationen för en vanlig lämplig insugningsport 5 och avgasport 17, vars möjliga uppfinningsmässiga modifikation av insugnings- porten 5 (figur Bi - 81) och avgasportar (figur 8c - Bh) med motsvarande kolvunderkanter 14 resp. kolvöverkanter 19 är placerade mitt emot. Alltefter tvätaktsförbränningsmotorns karakteristik kan de olika portmodifikationerna som ansluter till kolvunderkanten 14 och kolvöverkanten 19 kombineras med varandra.

Ytterligare modifikationer av insugningsportar 5 och kolv- underkanter 14 visas i figurerna 9-ll. Härvid utgås från den kända portutformningen med höjden H. Därvid reduceras porthöjden H till höjden.h genom höjning av iportunderkanten på insugningsporten 5 resp.-sänkning av portöverkanten för avgasporten 17 och först dä' görs den från den nu högre liggande portunderkanten resp. lägre liggande portöverkanten utvidgningen i riktning mot cylinderns längdaxel 18. Som visas i figur 10, kan urtagningar 6 vid kolvunderkanten resp. kolvöverkanten 19 anpassas till portgeometrin enligt uppfinningen. I vissa fall kan det vara lämpligt, att låta de utvidgade delarna 10 utgå och erhålla den ljudminskande verkan framför allt genom motsvarande utbildning och anordning av urtagníngarna 6 i kolvunderkanten 14 och kolv- överkanten 19. Genom denna möjlighet att variera känne- tecknen av kombinationerna enligt uppfinningen är det möjligt, att vid enskilda förbränningsmotorer ta hänsyn till olika betingelser rörande kolvens termik resp. kolvens _.. 457 980 kinematik.

Portgeometrin enligt figur 9-ll kan också användas för avgasporten resp. kolvunderkanten 19, varvid portytan vikes 1800 runt en vågrät axel för att utbilda urtagningen 6 på kolvöverkanten 19. översikten visar att portmodifikationerna enligt uppfinningen möjliggör flerfaldiga kombinationer av portgeometrier för insugníngs- och avgasportarna 5, 17.

Endast vid insugningsportarna 5 är anordnade en kolv- ringavvisarnäsa 9.

Figur 12 visar insugnings- och utblàsningsstyrdiagram för olika portkonfígurationer.

I princip sker följande förlopp med insugningsporten S och avgasporten 17 vid drift av tvåtaktsförbränningsmotorn. vid kolvens 2 uppàtgàende rörelse frilägger denna med sin underkant den undre insugningsportkanten 21 och när vid övre dödpunkten den övre portbegränsningen 8 och när härvid över den fulla porthöjden H. Vid avgasporten 17 är förloppet analogt. vid kolvens 2 nedåtgående-rörelse frilägger med denna sin överkant 19 den övre portbegränsningen 22 på avgasporten och när efter att ha överskridit den fulla port- höjden H vid nedre dödpunkten den undre portbegränsníngen 20. De styrdiagram, .som _de hittills brukliga och serieproducerade utföringsformerna av insugningsportar 5 och avgasporrar 17 (figur aa, eb) ger uppgav tili, visas i figur 12 medelst kurvorna Ia, Ib, enligt vilka öppnings- och stängningstidpunkten vardera ligger ' vid 67,S°VV för insägningsporten 5 respektive efter ÖD (övre dödpunkt), vid 102 VV resp. efter ÖD för avgasporten l7. Kurvorna Ia, Ib visar den vid kolvslaget passerade portytan uttryckt i vev- vinkelgrader. Kurvformen erhåller en mycket stark fyllighet genom den av kurvorna omslutna ytan och tillåter på grund av den branta uppgången och nedgången den slutsatsen, att det plötsliga frigivandet resp. plötsliga stängandet av porten medför en förhöjd ljudutveckling. Denna undvikes enligt upp- finningen genom modifikationen av portgeometrin, kurvorna II-VIII visar. såsom Därvid reduceras derivatorna dA/dvv 457 980 7 för öppnings- och stängningsförloppen avsevärt, vilket slutligen leder till en reducering av de ljudalstrande insugnings- och utblàsgradienterna. kurvan II hänför sig till en insugningsport 5 av det slag, som visas i figur Bi. Den undre portbegränsningen 21 är förlagd till höjden 7. I detta område befinner sig portövergàngen 23, som väsentligen är V-formad och övergår i en längdslits ll. Porthörnen är utfyllda med fyllningar 12, så att ett jämnare förlopp erhålles på den undre portbegränsningen 21 resp. den övre portbegränsningen 22 vid övergången till sidbegrânsningarna. Ur kurva II framgår, att jämfört med den kända porten enligt figur Ba sker en tidigare öppning vid 87°VV före ÖD och på motsvarande sätt också en senare stängning. Kurvans uppgång är successiv, och även dess nedgång. Fylligheten är mindre, dock ligger effektförlusterna på grund av den minskade fylligheten i området 5 5%, d.v.s. i samma storleksordning som mätnoggrannheten för provbänken och är försumbar speciellt vid drift av kedjesågar.

I en portutförandeform enligt figur 8k är fyllningarna 12 avlägsnade. Vidare är längdslitsen ll från figur 8i förlängd. Dessutom är en urtagning 6 utformad vid kolvunderkanten 14, såväl som vid den icke utritade kolv- överkanten 19, som ligger' mitt emot längdslitsen ll. Vid denna portgeometri och i samband med den visade utförandeformen av kolvunderkanten, erhålles ett styrdiagram enligt kurva III. Detta avser alltså insugningsporten 5 som sådan. Av kurvan III framgår, att en större fyllning erhålles jämfört med det utförande på portarna som resultera i kurvan II, liksom en tidigare öppning resp. stängning.

Vid den i figur 81 visade konfigurationen av en port med en kolvunderkant 14 är portgeometrin, som i viss mån liknar porten i figur 8k, utformad med en urtagning 6 vid kolv- underkanten 14, som uppvisar en förstoring 16 vid urtagningens 6 kolvunderkant 14, till skillnad från utförandeformen enligt figur 8k. För denna portgeometri 457 980 gäller den i figur 12 visade kurvan IV, som uppvisar en extremt tidig öppning vid l02°VV före ÖD.

Kurvorna V-VIII visar utblàsningsstyrdíagram motsvarande av- gasportarna enligt figurerna 89, 8h, 8c och 8f. Kurvan V har O en öppningspunkt vid 102,5 VV efter ÖD, kurvan VII har en öppningspunkt vid 87,S°VV efter ÖD och kurvan VIII har en öppníngspunkt vid 70°VV efter ÖD.

Styrdiagrammen V=VIII visar principiella analogier till de förut diskuterade kurvorna II-IV. I alla fall erhålls ett öppningsförlopp resp. stängníngsförlopp för avgasporten 17, som leder till en reducering av utblåstryckgradienterna och -amplituderna, och tillhörande sänkning av ljudnivån. Allt efter portformen som används och öppningstíd _för utblàstvärsnittet blir vid övergång från kurva V, som är förbunden med obetydlig effektminskning, till kurvorna VI, VII och VIII, diagrammens fyllighet avsevärt förbättrad, vilket jämfört med kurva V motsvarar en effektökning samtidigt med en ljudminskning. Den mindre fylligheten hos kurvorna VI-VIII jämfört med utgàngstillstàndet Ib, som alla motsvarar samma effekt, kompenseras av det s.k. tidstvär- snittet, d.v.s. den totala öppningstiden genom tidigare' öppning och senare stängning.

De beroende på specifikationen för resp. tvåtaktför- bränningsmotor till varandra anpassade utformningarna av insugningsport 5, avgasport 17 liksom kolvunderkant 14 och kolvöverkant 19 möjliggör en väsentlig reducering av de dominerande ljudkällorna vid fullastdrift och drift utan last. Härigenom kan annars brukliga stora ljuddämpare undvaras, så att den erforderliga volymen och vikten på motorsâgar kan reduceras. Dessutom förenklas efterdämpningen av kvarvarande ljudkällor väsentligt, beroende på bortfallet av huvudljudkällan. De pà grund av utformningen". av V insugningsporten 5 och avgasporten 17 erhållna förändringarna i effektkarakteristiken på tvâtaktförbränníngsmotorer kan kompenseras genom efter- följande optimering av portformerna för den undersökta 457 980 e motortypen, såsom kompletterande variation av konstruktiva parametrar , anpassning av spol kanalerna för bättre spolningsbetíngelser, liksom en bättre kylning av kolven, så att effektminskníngen i praktisk användning av motorsågen inte blir märkbar.

Claims (1)

1. 457 980 w PÅTENTKRAV i 1. Anordning vid portstyrda tvåtakts förbrånningsmotorer inne- fattande minst en som vevhusspolpump utformad kolvcylinder (2,1) med minst en till vevhusets inre ledande insugningskanal försedd med en insugningsport (5) och minst en med avgasport (17) försedd avgaskanal samt spolkanaler med överströmnings- portar. varvid insugningsporten (5) år bildad av en rektangulär sektion, som begränsas av en övre portkant (8) och en undre portkant (21) försedd med en V-formad utvidgning (23). som sträcker sig bort från den undre portkanten (21). och vars avgasport (17) är bildad av en som begränsas (22) bort rektangulär sektion, av en undre portkant (20) och en övre portkant försedd med en V-formad utvidgning (23), som sträcker sig från den övre portkanten (22). och vilken kolv (2) i sitt övre dödpunktslâge med sin undre kant (14) år belägen ovanför (5) övre portkant (8) och i sitt nedre död- punktläge med sin övre kant (19) insugningsportens år belägen nedanför ut- sugningsportens (17) nedre portkant (20), _ I k å n n e t e c k n a d d ä r a v, att insugningsporten (5) och avgasporten (11) är konstruerade symmetriskt i cylinderlângsaxelns riktning, att de utvidgade att de buller-alstrande insugs- och avgastryckgradienterna och ~amplituderna områdena (23) år utformade så, reduceras under riktning. beroende på den successiva frilâggningen av insugsporten (5) (17). kolvens rörelse i lângsaxelns och' avgasporten varvid de utvidgade partierna (23) hos sagda insugnings- och avgasport (5.17) vardera omfattar en konvergerande sidor. som första sektion med sträcker sig utåt från insugnihgs- portens (5) undre portkant och från avgasportens (5.1?) portkant (22) och en andra. smalare övre sektion (11) med parallella sidor. som sträcker sig från sagda konvergerande sidor utåt från sagda insugs- resp. avgasport. och att vid kolvens (2) övre och undre kant (19,14) är anordnade urtagning (6) var sin placerad mitt för insugnings- och avgasportens (5,17) utvidgade partier (23). ,, 457 980 2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v. att insugníngsportens tvärsektion är utvidgad över den undre portkanten (21) och utformad att sträcka sig i rät vinkel mot cylinderns lângsaxel (18) och att avgasportens tvärsnitt år utvidgat över den övre portkanten (22) och utformad att sträcka sig i rät vinkel mot cylinderns längsaxel (18). 3. Anordning enligt patentkravet 2. k å n n e t e c k n a d d å r a v, att vid reducerad porthöjd, insugningsportens (5) tvärsnitt år vidgat över den undre portkanten (21) och tvärsnittet för avgasporten (17) år vidgat över den övre portkanten (22). 4. AnordningÉ enligt patentkravet 1. k å n n e t e c k n a d d å r a v, att avgasporten (17) är utformad med en relativt insugningsporten (S) i rät vinkel mot cylinderns längsaxel (18) anordnad spegelgeometri. 5. Anordning enligt patentkravet 1, k å n n e t e c k n a d d ä r a v, att urtagningen (5) i kolven (2) är konstruerad som ett kilspår (30) med rektangulär tvårsektion vid kolvkanten. 8. Anordning enligt patentkravet 1, k â n n e t e c k n a d d å r a v, att urtagningen (6) i kolven (2) är konstruerad som kilspâr (31) med V-formad tvârsektion vid kolvkanten. P13355SE-220382-MR.EM/880120