<Desc/Clms Page number 1>
Auspuffvorriehtung für Zwpitakt-BrNmkraftmaschinen.
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
ohne jedoch den ungehinderten Durchgang des restlichen Teiles der Verbrennungsgase zu beeinträchtigen, wodurch ein rotierender gasförmiger Pfropfen gebildet wird, der die zum Zylinder zurückkehrende Verbrennungsgaswelle auffängt und in die Auspuffriehtung zurückwirft.
Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Ablenkflächen derart angeordnet, dass sie die rückkehrenden Verbrennungsgase in Wirbelbewegung versetzen, wodurch diese Gase in der Aus-
EMI2.1
In diesen beiden Ausführungsbeispielen versetzen die Ablenkflächen die Verbrennungsgase un- unterbrochen und stossfrei, sowie ohne plötzliche Änderung in Wirbelbewegung, wodurch die hohe
Geschwindigkeit der Gasmasse und die oben erwähnten Eigenschaften der Elastizität und des Zusammen- hanges erhalten bleiben, so dass der entstandene Pfropfen mindestens für eine gewisse Zeit nicht be- einflusst wird.
Zusammenhang und Beständigkeit des rotierenden Pfropfens verringern sich mit dem Nach- lassen des Druckes der abströmenden Verbrennungsgase, doch stellt der Einlass von Frischluft oder von frischem Verbrennungsgemisch in den Zylinder den Gleichgewichtszustand zwischen den auf den beiden Seiten der Vorrichtung herrschenden Drücken wieder her.
Prallt die Verbrennungsgasmasse nach ihrem in Richtung gegen den Zylinder erfolgten Rückprall von der Aussenluft infolge der Anordnung der erfindungsgemässen Vorrichtung wieder in der Auspuff- richtung zurück, so erzeugt die Gasmasse eine zusätzliche Saugwirkung, die das Spülen und Laden des Zylinders noch weiter verbessert.
Wie oben erwähnt, befindet sieh die erfindungsgemässe Einrichtung vorzugsweise knapp neben der Auspufföffnung des Zylinders, weil die Geschwindigkeit der Verbrennungsgase bei der Auspuff- öffnung des Zylinders am grössten ist, weshalb der sieh bildende rotierende Gaspfropfen das Auffangen der rüekströmenden Verbrennungsase am wirksamsten besorgt.
Die Verwendung der zum Abfangen und Führen der Gasmenge dienenden feststehenden Wände ermöglichen eine einfache, billige und feste Bauart. Insbesonders sind keine Störungen zu befürchten, wie dies meist bei beweglichen Teilen, wie beispielsweise bei eingebauten Rückschlagventilen, der Fall ist, deren Verwendung meist wegen ihrer Trägheit, ihres Reibungswiderstandes oder ihrer Neigung zum Verklemmen erschwert oder unmöglich gemacht wird.
Die feststehenden Wände werden einerseits durch die Wärme der Auspuffgase und anderseits durch die Reibung der sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Gase erwärmt. Bei feststehenden Wänden ist das jedoch praktisch bedeutungslos und überdies kann es ohne Schwierigkeit, z. B. durch einen Wassermantel, Kühlrippen od. dgl., verhindert werden.
Wie später näher beschrieben wird, finden erfindungsgemäss auch Wände oder Ablenkplatten von veränderlicher Form oder Lage Anwendung, um die Vorrichtung den verschiedenen Arbeitsbedingungen des Motors anzupassen, damit letzterer eine grosse Beweglichkeit in der Funktion erhält.
Es wird jedoch bemerkt, dass die Beweglichkeit dieser Teile keinen der dem Ventil oder ähnlichen Abschlüsse anhaftenden Nachteil aufweist, denn diese Teile werden nur bei der Verstellung und nur mit geringer Geschwindigkeit bewegt.
Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung, die sich insbesondere für Maschinen von sehr kleinen Drehzahlen eignet. In diesem Falle ist die Geschwindigkeit der Auspuffgase eine verhältnismässig kleine, weshalb der rotierende Gaspfropfen für die rüekkehrenden Verbrennungsgase keinen genügend sicheren Abschluss mehr bildet. Diese Schwierigkeit steigert sich noch, wenn auch die Steuerung des Motors derart geregelt wird, dass der Zeitraum zwischen Auspuffbeginn und dem Öffnen des Einlasses für die nächste Ladung entsprechend verzögert wird, denn dann müsste der rotierende Gaspfropfen noch länger wirksam bleiben, um das Füllen des Zylinders zu ermöglichen.
Eine erfindungsgemässe Einrichtung zur Beseitigung dieses Nachteiles besteht daher in der Kombination der oben erwähnten Wände mit einem Rückschlagventil oder einer gleichwertigen Vorrichtung, die auch bei sehr geringen Arbeitsgeschwindigkeiten wirksam ist.
Sollte sich dieses Ventil am Anfang des Auspuffes nicht mit der erforderlichen Geschwindigkeit schliessen, so sichert der Pfropfen den zeitgerechten Abschluss der Auspuffleitung, worauf auch bei frühzeitigem Zerfall des Pfropfens das Ventil geschlossen und der Abschluss während eines genügenden Zeitraumes aufrecht bleibt.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel im teilweisen Schnitt. Fig. 2 ist ein Schnitt nach X-X in Fig. 1 im grösseren Massstab. Die Fig. 3 bis 11 zeigen verschiedene erfindungsgemässe Ausführungsbeispiele im Schnitt.
In den Figuren veranschaulichen die voll ausgezogenen Pfeile die Bewegungsrichtung des den Zylinder verlassenden Gasstromes und die strichpunktierten Pfeile die durch den Rückprall von der Aussenluft verursachte rückläufige Bewegung der Gasmasse.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Motor ist mit 1 der Zylinder bezeichnet, in welchem der Kolben 2 mittels der Schubstange 3 von der Kurbelwelle hin-und herbewegt wird. 4 bezeichnet die Einlassleitung und 5 das beispielsweise durch die Stossstange und den Schwinghebel 6 betätigte Einlassventil. 7 bezeichnet die Auspuffleitung, die mit dem Zylinder durch einen oder mehrere Schlitze in Verbindung steht, die durch den Kolben 2 bei Annäherung an seine untere Totpunktlage freigegeben werden.
<Desc/Clms Page number 3>
Diese Maschine kann entweder als gemischverdichtende Maschine (Verpuffungsmasehine) ausgebildet sein, d. h. die Füllung mit dem von einem Vergaser gelieferten Gemisch erfolgt durch die Leitung 4, oder sie kann auch als Einspritzmaschine (Gleichdruckmaschine) gestaltet werden, in welchem Falle sie einerseits durch die Leitung 4 mit Luft, anderseits mittels eines Einspritzventiles mit Brennstoff gespeist wird.
Die Achse X-X der Auspuffleitung 7 ist vorzugsweise nach abwärts geneigt, d. h. sie schliesst mit der Zylinderachse Y-Y einen verhältnismässig spitzen Winkel (J. ein, wie in der Zeichnung angegeben. Die Auspuffleitung verläuft daher in einer derartigen Richtung zum Zylinder, dass die Bewegungsrichtung der Gasmasse gegenüber den den Zylinder verlassenden Auspuffgasen möglichst wenig geändert und daher auch der Strom der Gasmasse möglichst wenig behindert wird.
Die innere Ausbildung der Auspuffleitung 7 ist in Fig. 2 im Schnitt dargestellt. Die Innenwand der Leitung 7 weist eine ringwulstförmige Aushöhlung 9 auf, die mit einem in der Achse X-X verlaufenden Ablenkkörper 10 zusammenwirkt. Dieser Ablenkkörper 10 besitzt einen konischen Teill0a, dessen Spitze gegen den Zylinder 1 gerichtet und der so gestaltet ist, dass die von dem Zylinder aus- strömenden Verbrennungsgase gegen den Hohlraum 9 geleitet werden, wie durch den Pfeil Fi ange-
EMI3.1
in den Hohlraum 9 hinein und bilden, in der Pfeilrichtung P2 sich drehend, einen Abschlusspfropfen.
Nachdem durch den ersten Teil der Gase diese sich drehende Masse entstanden ist, kann der andere Teil der Gase unmittelbar durch den Raum 11 in der Pfeilriehtung Fa abströmen, ohne in den
Hohlraum 9 einzutreten. Bei seinem Zusammentreffen mit der Aussenluft prallt dieser Teil zurück und strömt in der umgekehrten Richtung, nämlich in der Pfeilrichtung pi ; die zurückströmenden Gase treffen gegen die SchrägfIiiche 10e des Ablenkkörpers und strömen in der Pfeilrichtung F'2 gegen den
Ringwulsthohlraum 9 ; sie stossen dann gegen den in der Pfeilrichtung F2 sich drehenden Pfropfen, von dem sie in der Auspuffrichtung zurückgeworfen werden. Der sich drehende Pfropfen sperrt somit das Rückströmen der Gase in den Zylinder.
Ist die Drehbewegung beendet, so streichen die Gase durch den zwischen dem Ablenkkörper 10 und dem ihn umgebenden Gehäuse 9 verbleibenden freien Raum 11 nach auswärts.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Wandung der Auspuffleitung ebenfalls ein ringwulstförmiger Hohlraum 9 vorgesehen und ihm gegenüber befindet sich ein Ablenkkörper 12, dessen zwei Wände 12a, 12b die Gase in der Pfeilriehtung Ft-Fa leiten.
Von der vorher beschriebenen Ausführungsform unterscheidet sich das nunmehr behandelte Ausführungsbeispiel dadurch, dass die rückwärtige Seite des Ablenkkörpers bei 12e ebenfalls einen
Teil eines Ringwulsthohlraumes bildet, welcher die an dem Ringwulsthohlraum 9 in der Pfeilrichtung Fg vorbeistreichenden und in der Pfeilrichtung F'l zurückprallenden Gase abfängt und diese zwingt, einen zweiten Pfropfen Tg zu bilden oder in der Pfeilrichtung fez tangential zum ersten sieh drehenden Abschlusspfropfen abzugleiten und letzteren zu verstärken, im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel, wo die ruckläufige Gasmasse radial auf den sich drehenden Pfropfen stösst und ihn unter Umständen zerstören kann.
Gemäss Fig. 4 weist die Vorderseite des Ablenkkörpers 14 die Teile 14a, 14b auf, welche das Gas zwingen, in den Pfeilrichtungen Fl, F2 zu strömen, um in dem Ringwulsthohlraum 9 den sich drehenden Pfropfen zu erzeugen. Die rückwärtige Wand 14e des Ablenkkörpers verläuft so, dass sie mit der Wand 13 der Auspuffleitung einen sich in Richtung vom Zylinder weg sachte erweiternden Ringkanal bildet.
Der in der Pfeilriehtung Fg abgeströmt und in der Pfeilrichtung F'l zurückströmende Teil der Gase wird zwischen den beiden Wänden 14e und 13 in der Pfeilrichtung tu geführt, so dass er tangential in die ringförmige Aushöhlung 9 gelangt und einen mit dem Wirbel P2 gleichsinnig umlaufenden Wirbel P'6 bildet, wodurch der Abschlusspfropfen verstärkt wird.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde der gasförmige Absehlusspfropfen durch die vom Zylinder abströmenden Auspuffgase gebildet. Nunmehr werden Vorrichtungen beschieben, bei denen die Ablenlrwände erfindungsgemäss derart angeordnet sind, dass sie den freien Durchgang der ganzen vom Zylinder abströmenden Gasmasse gestatten und diese erst bei ihrer rückläufigen Bewegung abfangen und den Absehlusspfropfen bilden.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 5 besteht aus einem in der Ausbauehung 16 der Auspuffleitung untergebrachten Ablenkkörper 15, der den Gasen an seiner vorderen Seite eine glatte und ununterbrochene Oberfläche 15a von konischer Form bietet, während die rückwärtige Seite des Ablenkkörpers einen ankerringförmigen Hohlraum 15b bildet.
Nach dem Verlassen des Zylinders gelangen die Gase in den durch die Wände 15a und 16 gebildeten Ringkanal 17. Die Gase strömen mit hoher Geschwindigkeit in der Pfeilrichtung F-T, treffen mit der Aussenluft zusammen, prallen zurück und strömen in der Form eines elastischen Körpers M mit grosser Geschwindigkeit zurück. Der Gaskörper. 1. 11 wird durch den Hohlraum 15b abgefangen und bildet in diesem einen in der Pfeilrichtung F'. 7 sieh drehenden Abschlusspfropfen.
Bei dieser Ausführungsform kann auch eine Einstellvorrichtung für den Ablenkkörper vorgesehen sein. Wenn sich nämlich die Drehzahl des Motors erhöht, so ist es von Vorteil, den Querschnitt des Ringkanals 17 zu vergrössern, damit die nunmehr ein grösseres Volumen einnehmenden und gegebenen-
<Desc/Clms Page number 4>
falls auch eine grössere Geschwindigkeit besitzenden Gase nicht gedrosselt werden. Nimmt hingegen die Drehzahl ab, so wird der Querschnitt des Ringkanals 17 wieder verringert.
Zu diesem Zweck sitzt der Ablenkkörper 15 in der Auspuffleitung axial verschiebbar auf einem Bolzen 18, so dass durch seine Verschiebung in der Pfeilrichtung F die Querschnittsfläche des Ring- kanals 17 verringert wird. Das Verschieben des Ablenkkörpers 15 erfolgt von aussen her mittels eines
EMI4.1
und gegebenenfalls in jeder gewünschten Stellung, beispielsweise durch eine im geschlitzten Träger 21 gleitende Klemmschraube 22, gesichert werden kann.
Fig. 6 veranschaulicht eine der oben beschriebenen Einrichtung ähnliche Vorrichtung, bei der der Ablenkkörper 23 aus zwei hintereinanderliegenden Teilen besteht, von denen jeder eine vordere, glatte und ununterbrochene Wand 23a, 23a' aufweist, die ein ungehindertes Vorwärtsströmen der
Gase in der Pfeilrichtung Fa ermöglichen, an der rückwärtigen Seite hingegen mit zwei ringwulst- förmigen Hohlräumen 23b, 23'b ausgestattet ist. Jeder dieser ringwulstförmigen Ablenkkörperteile ruht in einer ihm zugeordneten Ausbauchung ? bzw. 16'der Auspuffleitung.
Die Auspuffgasmasse wird bei ihrer ruckläufigen Bewegung in der Pfeilrichtung Fus'dutch den hinteren Ringw1tlsthohlraum 23'b abgefangen und bildet durch Drehung in der Pfeilriehtung F, einen Absehlusspfropfen. Streicht jedoch ein Teil der rückläufigen Gasmasse bei dem Hohlraum 23'b vorüber, so strömt er in der Pfeilrichtung Fl'ab und wird durch den vorderen Ringwulsthohlraum 23b abgefangen und bildet durch Umdrehung in der Pfeilrichtung F'll einen zweiten Abschlusspfropfen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Rückkehr der Gase in den Zylinder unter allen Umständen zu verhindern.
Die Wände der Vorrichtung können auch gekühlt werden. Zu diesem Zweck umgibt der Kühl- mantel 24 des Zylinders mit seinem verlängerten Teil 24a die Auspuffleitung. Wenn erforderlich, kann auch der Ablenkkörper durch Umlauf von Wasser gekühlt sein.
Den Umständen entsprechend, können die Ablenkeinrichtungen auch in mehrfacher Hinter- einanderschaltung angeordnet werden. Fig. 7 zeigt beispielsweise eine derartige Anordnung mit dreifacher Hintereinanderschaltung.
Weiters ist bei diesem Ausführungsbeispiel auch die Innenwand der Auspuffleitung mit nach rückwärts gerichteten Hohlräumen versehen, in denen durch die Hohlräume des Ablenkkörpers nicht abgefangene Gase eingefangen werden. Diese mit 26, 26' und 26"bezeichneten Vertiefungen an der Innenwand der Auspuffleitung liegen den einzelnen konischen Flächen des Ablenkkörpers gegenüber und gehen in glatte Wandungen 27, 27'bzw. 27" über, um den freien Durchgang der in der Pfeilrichtung F7 vorwärtsströmenden Gase nicht zu behindern.
Während ihrer in der Pfeilrichtung F' stattfindenden rückläufigen Bewegung werden die Gase insbesonders durch die hinterste Aushöhlung des Ablenkkörpers abgefangen. Ein weiterer Teil der Gase verfängt sich in der hintersten Vertiefung 26"der Auspuffleitungswand, wie dies durch den Pfeil F'ii, angedeutet ist. Derjenige Teil der Gase, dem es gelungen ist, bei diesen beiden Aushöhlungen vorüber zu kommen, wird durch die nächsten Aushöhlungen im Ablenkkörper und in der Auspuffleitungswandung abgefangen.
Durch die Kombination dieser beiden Arten von Aushöhlungen kommen auf einen äusserst beschränkten Raum sechs, einen sehr hohen Wirkungskrad der Vorrichtung gewährleistende Aushöhlungen.
Bei der in Fig. 8 veranschaulichten Vorrichtung, die eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung gemäss Fig. 5 zeigt, ist hinter dem Ablenkkörper 15 in der Auspuffleitung eine Hülse 28 konzentrisch eingebaut.
Die den Zylinder verlassenden Gase durchstreichen den zwischen der Hülse 28 und der Innenwand der Auspuffleitung verbleibenden Ringraum 29 in der Richtung des Pfeiles Fg. Bei ihrer rück- läufigen Bewegung gelangt die Gasmasse M in die Hülse 28 und streicht durch diese in der Pfeilrichtung F'14 gegen den Hohlraum 15b ; diese Bauart ermöglicht das Abfangen der Gasmasse mit grösserer Sicherheit.
Die Fig. 9,10 und 11 veranschaulichen Vorrichtungen mit die Gase abfangendem Ablenkkörper und mit Abschlussventilen. Wie bereits erwähnt, sind diese Vorrichtungen insbesondere für Motoren mit sehr niederen Drehzahlen geeignet.
Gemäss dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Auspuffleitung ein Tragkörper 30 angeordnet, in dessen in der Vorderseite vorgesehenen axialen Bohrung die Spindel 31 eines selbsttätig abschliessenden Ventils 31 gleitet. Dieses Ventil 31 wird durch einen bei 35 angelenkten, unter der Einwirkung einer nicht dargestellten Rückholfeder stehenden Daumen 34 mittels eines bei 33 angelenkten Hebels 32 in die Schliesslage gedrängt. Die Drehzapfen 33,35 sowie die Rückholfeder sind in einem ausserhalb der Auspuffleitung angeordneten Gehäuse 36 untergebracht. Das Ende des Hebels 32 ruht auf dem das Ende der Ventilspindel 31 a bildenden, verstellbaren Druckkörper 37.
Ein Ölkanal 38 ermöglicht die Schmierung der Ventilspindel.
Der Tragkörper 30 ist an seiner hinteren Seite mit einer die in der Pfeilrichtung F'ils rückläufigen Gase abfangenden Aushöhlung 39 versehen, die zur Bildung des Gaspfropfens F'i, dient.
<Desc/Clms Page number 5>
Dieser Abschluss wird noch durch die Anordnung des Ventils 31 erhöht : dieses besitzt die Gestalt eines nach rückwärts sich erweiternden Hohlkegels, dessen Höhlung 40, selbst bei noch nicht wieder- geschlossenem Ventil, die rückläufige Gasmasse abfängt. Die Einwirkung der Gasmasse gegen den
Boden der Höhlung 40 hat eine Beschleunigung der Schliessbewegung des Ventils zur Folge.
Bei der in der Fig. 10 dargestellten Ausführungsform besteht das Ventil aus nachgiebigen
Zungen 41, deren eines Ende zwischen der Innenwand der Auspuffleitung und einem feststehenden
Träger 42 festgeklemmt ist. In der Abschlussstellung liegen die freien Enden der Zungen 41 auf der Lagerfläche 43a eines axial angeordneten Ablenkkörpers 43 auf. Dieser Ablenkkörper 43 ist an seiner hinteren Seite mit einer ringwulstförmigen Aushöhlung 44 ausgestattet, welche die rückläufige Gas- masse abfängt und in der Pfeilrichtung F'17 zum Umlauf bringt.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 11 ist mit dem Ablenkkörper 15', so wie in Fig. 8, eine
Hülse 28'verbunden. Am Ablenkkörper 15'gleitet in dessen Längsrichtung verschiebbar ein Abschluss- ventil 45, das durch eine Feder 46 in seine Abschlussstellung gedrängt wird. Dieses Ventil 45 sowie die an der rückwärtigen Seite des Ablenkkörpers 15'ausgebildete ringwulstförmige Aushöhlung 15'b ge- währleistet den Abschluss der Auspuffleitung auch bei niederer Drehzahl.
Bei normaler Drehzahl ist der Abschluss ausschliesslich durch den die rückläufige Gaswelle leitenden und abfangenden Ablenkkörper gesichert, wobei das Ventil 45 mittels eines Hebels 47 in der strichpunktiert angedeuteten Offenlage festgehalten wird. In dieser Stellung befindet sich die Rückhol- feder 46 in der abgeschlossenen Ausnehmung 48 und ist nicht der Einwirkung der Gase ausgesetzt.
Anderseits kann die Stellung des Ablenkkörpers 15'auch durch eine beispielsweise der beschriebenen ähnliche Hebeleinrichtung (nicht dargestellt) verändert werden.
Die Vereinigung eines Abschlussventils mit einem den Abschluss durch Bildung von rotierenden
Gaspfropfen gewährleistenden Ablenkkörper kann auch in anderer Weise durchgeführt werden. Bei- spielsweise können diese beiden Vorrichtungen in zwei getrennten Auspuffleitungen oder in zwei in eine gemeinsame Leitung mündenden Kanälen angeordnet sein, wobei die eine oder die andere dieser
Vorrichtungen abwechselnd durch eine selbsttätige Regelvorrichtung oder von Hand aus in oder ausser
Tätigkeit gesetzt werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Auspuffvorrichtung für Zweitaktbrennkraftmaschinen, bei denen der Auslass und nach diesem der Einlass zu einem solchen Zeitpunkt freigegeben werden, dass durch die Wirkung der Verbrennungsgase, die den Brennraum als Masse und mit höherer Geschwindigkeit verlassen, als der adiabatische Ausdehnung entspricht, ein Unterdruck oder Vakuum im Zylinder hervorgerufen wird, der das Ansaugen der neuen Ladung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass im Auspuffrohr vor der Umkehrstelle der Verbrennungsgase ein Ablenkkörper und in der Wand des Auspuffrohres und (oder) im Ablenkkörper ein Hohlraum vorgesehen ist, in welchen die den Zylinder verlassenden oder die im Auspuffrohr in Richtung zum Zylinder zurückprallenden Verbrennungsgase eintreten und in wirbelnde Bewegung versetzt werden,
so dass in beiden Fällen die zum Zylinder zurückströmenden Verbrennungsgase abgefangen werden.