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Die Erfindung betrifft eine Auspuffvorrichtung für Zweitaktbrennkraftmaschinen mit einem
Gehäuse und einem mittels eines Stellgliedes axial verschiebbaren Kolben, der eine Durchström- öffnung für die Auspuffgase aufweist und in Strömungsrichtung der Auspuffgase nach einem konischen Diffusor und vor Umlenkblechen in einem zylindrischen Abschnitt des Gehäuses angeordnet und geführt ist, und mit einem axial ausgerichteten, konisch geformten Drosselstück, das in die im Kolben vorgesehene Durchströmöffnung für die Auspuffgase hineinragt.
Zweitaktmotoren sind bekanntlich durch Spülungsverlust unwirtschaftlich und haben ein begrenzt wirksames Drehzahlband. Bei einer gegebenen Durchströmöffnung und einem Prallblech ergibt sich bei geringer Drehzahl ein geringerer Rückstau und ein langes Zeitintervall, um die Druckwelle am Prallblech zu reflektieren und die eingeströmten Frischgase vom Krümmer in den Verbrennungsraum des Motors zurückzuschieben, bevor der Auspuffschlitz ganz geschlossen wird. Bei hoher Drehzahl ergibt sich ein grösserer Rückstau und ein kurzes Zeitintervall, um die Druckwelle am Prallblech zu reflektieren und die eingeströmten Frischgase vom Krümmer in den Verbrennungsraum zurückzuschieben, bevor der Auspuffschlitz ganz geschlossen wird.
Da eine fast vollkommene Spülung des Zweitaktmotors nur in einem geringen Drehzahlbereich möglich ist, muss man einen erhöhten Benzinverbrauch und daher einen abfallenden thermischen Wirkungsgrad in Kauf nehmen.
Aus der DE-PS Nr. 611659 ist ein Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, bei welchem der Querschnitt des Austrittes der Abgase veränderlich ist, wobei zwischen einer verschiebbaren Muffe und einem in diese eingreifenden birnenförmigen Stosskörper ein Ringspalt gebildet wird, der bei Verschiebung der Muffe kleiner oder grösser gemacht und damit eine Dämpfung der hohen und niedrigen Lautfrequenzen erreicht wird. Eine Anpassung dieses bekannten Schalldämpfers an die speziellen Arbeitsbedingungen von Zweitaktbrennkraftmaschinen ist nicht möglich und auch nicht beabsichtigt.
Zur Lösung des aufgezeigten Problems wurde auch schon in der US-PS Nr. 3, 726, 092 eine Auspuffvorrichtung mit einem gegenüber dem Diffusor beweglich angeordneten, zylindrischen Blechkörper oder konischen Prallblech vorgeschlagen, wobei an den zylindrischen Blechkörper bzw. an das konische Prallblech ein Rohr zum Austritt der Abgase angeschlossen ist, das aber nicht in einem Rohr des Auspuffgehäuses geführt ist und somit der Rückstau (Durchflusswiderstand) durch eine Verlängerung oder Verkürzung der wirksamen Rohrlänge nicht erreicht wird. Die Verschiebung des Prallbleches kann direkt in Abhängigkeit vom Vergaser der Maschine erfolgen oder durch eine von Hand aus einstellbare Betätigungsvorrichtung, die aber nicht als genaue und rasch reagierbare Steuerung bezeichnet werden kann.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die eingangs erwähnte Vorrichtung so auszubauen, dass einerseits eine solide Konstruktion entsteht, anderseits eine präzise Steuerung des axial verschiebbaren Kolbens gewährleistet ist.
Die Erfindung besteht in erster Linie darin, dass das mit dem Gehäuse fest verbundene Drosselstück unterschiedlich konische Abschnitte aufweist und dass mit dem Kolben eine Zahnstange verbunden ist, in welche ein elektronisch gesteuerter Servomotor eingreift. Das Drosselstück bewirkt bei der jeweiligen Kolbenstellung den optimalsten Rückstaudruck.
Der elektronische Regelkreis wird nach erfolgten Versuchen am Motorprüfstand so programmiert, dass er bei der jeweiligen Drehzahl den Kolben in die Position bringt, welche den optimalsten Rückstaudruck und die optimalste Reflexionslänge ergibt.
Schliesslich besteht die Erfindung auch darin, dass als Servomotor ein elektrischer Stellmotor vorgesehen ist, der in einem elektronischen Regelkreis eingebaut ist, bei dem ein der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechender, von der Zündung abgeleiteter elektrischer Sollwert mit einem von einem mit der Zahnstange in festem Eingriff befindlichen Potentiometer erhaltenen elektrischen Istwert verglichen wird und die beim Vergleich erhaltene Differenz dem elektrischen Stellmotor verstärkt zugeführt wird, der seinerseits entsprechend der Regelabweichung eine Verschiebung der Zahnstange und somit des Kolbens herbeiführt.
Mit dieser elektronischen Schaltung wird vor allem für alle Drehzahlen des Zweitaktmotors diejenige Stellung des Kolbens in kürzester Zeit nachgeregelt, die jeweils eine optimale Leistung und den geringsten Kraftstoffverbrauch sicherstellt.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen näher veranschaulicht. Die Fig. 1 zeigt die erfindungs-
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gemässe Auspuffvorrichtung im Längsschnitt mit verschiebbarem Kolben, die Fig. 2 zeigt die erfin- dungsgemässe Auspuffvorrichtung im Querschnitt mit Draufsicht auf Drosselstück und verschiebbaren
Kolben, die Fig. 3 zeigt den elektrischen Stellmotor mit Zahnstange in Draufsicht, die Fig. 4 zeigt den elektrischen Stellmotor mit Zahnstange in Seitenansicht, die Fig. 5 zeigt das Schaltschema des elektronischen Regelkreises für die erfindungsgemässe Vorrichtung.
Der Fig. 1 bis 4 ist zu entnehmen, dass im zylindrischen Abschnitt - - der erfindungsgemä- ssen Auspuffvorrichtung in Strömungsrichtung der Auspuffgase nach einem konischen Diffusor --19- und vor Umlenkblechen --14-- ein Kolben --3-- unter Einschaltung von Dichtringen - verschiebbar gelagert ist, wobei in der dargestellten Lage die kürzeste Reflexionslänge veranschaulicht ist. Für die Verstellung des Kolbens --3-- sorgt eine an ihm befestigte Schub- stange --6--, die mit einer Zahnstange --7-- verbunden ist und die in das Ritzel --8-- eines elektrischen Stellmotors --9-- eingreift.
Der Kolben --3-- weist eine Durchströmöffnung --12-- auf, in welche ein konisch geform- tes Drosselstück --13--, das in der Stützwand --10-- befestigt ist, hineinragt. Die Schubstange --6-- wird in der Stützwand --10-- geführt und ist durch einen Ring abgedichtet. Die Zahn- stange --7-- wird mit dem Dichtring --11-- an der Schubstange --6-- und mit dem Blech --20-- abgedichtet und kommt mit den Auspuffgasen nicht in Berührung. Die Verschiebung des Kolbens - erfolgt über eine in Fig. 5 veranschaulichte elektronische Schaltung und zwar in Abhän- gigkeit von der Drehzahl der Zweitaktbrennkraftmaschine. Die Motordrehzahl wird von der Zün- dung --22-- abgeleitet und über ein Schaltglied --23-- in einen elektrischen Sollwert --24-- umgeformt.
Die Kolbenstellung des Kolbens --3-- wird über ein mit der Zahnstange --7-- in festem Eingriff befindliches Potentiometer --25-- erfasst und einem Soll-Ist-Vergleich --24, 26-- zugeführt.
Die aus dem Vergleich resultierende Regelabweichung wird in einem Regler --27-- erfasst und über einen Verstärker --28-- dem Elektromotor --9-- zugeführt, der die Zahnstange--7-- über das Ritzel --8-- entsprechend der Regelabweichung in die erforderliche Stellung bringt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Auspuffvorrichtung für Zweitaktbrennkraftmaschinen mit einem Gehäuse und einem mittels eines Stellgliedes axial verschiebbaren Kolben, der eine Durchströmöffnung für die Auspuffgase aufweist und in Strömungsrichtung der Auspuffgase nach einem konischen Diffusor und vor Umlenkblechen in einem zylindrischen Abschnitt des Gehäuses angeordnet und geführt ist, und mit einem axial ausgerichteten, konisch geformten Drosselstück, das in die im Kolben vorgesehene Durchströmöffnung für die Auspuffgase hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Gehäuse (1) fest verbundene Drosselstück (13) unterschiedlich konische Abschnitte aufweist und dass mit dem Kolben (3) eine Zahnstange (7) verbunden ist, in welche ein elektronisch gesteuerter Servomotor (9) eingreift.