CS225970B1

CS225970B1 - Apparatus for regulating waste gas pressure in exhaust manifold of two-stroke internal combustion engines

Info

Publication number: CS225970B1
Application number: CS80582A
Authority: CS
Inventors: Karel Ing Jaros
Original assignee: Karel Ing Jaros
Priority date: 1982-02-05
Filing date: 1982-02-05
Publication date: 1984-03-19

Description

(54) Zařízení k regulaci tlaků výfukových plynů ve výfukovém potrubí dvoudobého spalovacího motoru(54) Equipment for regulating exhaust pressures in the exhaust manifold of a two-stroke internal combustion engine

Vynález se týká zařízení, které slouží k regulaci průběhu tlaků výfukových plynů ve výfukovém potrubí dvoudobého spalovacího motoru, které spolupracuje se stávajícími funkčními díly tohoto motoru.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for regulating the course of exhaust gas pressures in an exhaust manifold of a two-stroke internal combustion engine that cooperates with existing functional parts of the engine.

Při provozu motocyklů, opatřených dvoudobým spalovacím motorem, zvláště potom motocyklů k použití v terému, se vyskytují podmínky nestejnorodého charakteru, kterým má motor vyhovět. Obtíže nastávají zvláště tehdy, jestliže má jezdec dosahovat vysokou průměrnou rychlost v náročných kopcovitých terénech i v rychlostních silničních vložkách. V takových případech však motor není sohopen těmto zcela rozlišným provozním podmínkám vyhovět a proto splňuje podmínky jen jedné z nichf, zatímco výkony druhé jsou podprůměrné. Z tohoto důvodu je zapotřebí, aby provozní rozsah otáček motoru byl široký, to znamená, aby průběh jeho točivého mementu byl plochý.In the operation of motorcycles equipped with a two-stroke internal combustion engine, in particular motorcycles for use in the field, there are conditions of a heterogeneous nature which the engine is intended to satisfy. Difficulties arise especially when the rider is to achieve a high average speed in difficult hilly terrain and in high-speed road inserts. In such cases, however, the engine is unable to satisfy these completely different operating conditions and therefore meets the conditions of only one of them, while the performance of the other is below average. For this reason, the operating speed range of the motor needs to be wide, i.e. the course of its rotating mement is flat.

Uvedený problém těohto motorů, který spočívá v požadavku vyhovění oelé šíři podmínkám provozu motocyklů je znám a svým způsobem také řešen prostřednictvím některých konstrukčních uspořádání. Ve většině případů jsou uskutečňovány kompromisním řešením, především výfukového a sacího traktu motoru. Taková řešení se ale projevují, a to ve všech případech, zhoršením činnosti motoru v okrajových provozních oblastech, například při nízkých zatíženích a malých otáčkách a podobně. Jiná řešení stávající nedostatky řeší regulací výfukového potrubí otočným šoupátkem ve výfukovém motoru, nebo šoupátkem posuvným ve směru osy váloe anebo pomocným výfukovým kanálem. Vyskytují se také zařízení, která používají k tomuto účelu změny délky výfukového potrubí, popřípadě regulační klapky ve výfukovém tlumiči. Uvedená zařízení ee sice vyznačují příznivým vlivem na průběh točivého momentu, ale přitom se také vyznačují dalěí řadou nedostatků.Said problem of these engines, which consists in the requirement to comply with the wide range of conditions of motorcycle operation, is known and in some way also solved by means of some design arrangements. In most cases, they are made by a compromise solution, especially the engine exhaust and intake tracts. However, such solutions exhibit, in all cases, a deterioration in the operation of the engine in peripheral operating areas, for example at low loads and low speeds and the like. Other solutions address the existing shortcomings by regulating the exhaust manifold by a rotary slide in the exhaust engine, or by a slide sliding in the direction of the valve axis, or by an auxiliary exhaust channel. There are also devices which use, for this purpose, variations in the length of the exhaust pipe or the control flaps in the exhaust silencer. Although the ee devices have a favorable effect on the torque curve, they also have a number of drawbacks.

Tak v případě použití otočného šoupátka ve výfukovém otvoru se problémy projevují v tom, že nelze dosáhnout optimálního geometrického tvaru výfukového· kanálu při různém natočení šoupátka. U posuvného šoupátka se potom nedostatky projevují tak, že tlak na něj působíeí od výfukových plynů, a to zvláště před otevřením výfukového kanálu, nabývá takové hodnoty, že se zamezuje dosáhnutí požadované polohy regulace. Navíc tato síla nedovoluje udržet šoupátko v potřebných polohách jednoduchým způsobem. Mimo toho se jak u otočného šoupátka, tak i po.suvného, obtížně řeší teplotní poměry v okolí šoupátka následkem tenkých stěn mezi nimi, výfukovým kanálem a kanálem válce. Jestliže se použije pomocného výfukového kanálu, jsou značné problémy s tepelně namáhaným můstkem mezi oběma kanály, přičemž při obtékání plynů kolem přepážky dochází ke značným energetickým ztrátám. Při úpravě délky výfukového potrubí anebo klapky potom problémy spočívají v zajištění dostatečné regulační síly, která je v tomto případě značná.Thus, if a rotary slide is used in the exhaust port, the problem is that the optimum geometric shape of the exhaust duct cannot be achieved with different rotation of the slide. In the case of the sliding gate, the deficiencies are then such that the pressure exerted on it by the exhaust gases, especially before the exhaust duct is opened, is such that the desired control position is prevented. Moreover, this force does not allow the slide to be held in the required positions in a simple manner. Furthermore, the temperature conditions in the vicinity of the slide due to the thin walls between them, the exhaust duct and the cylinder duct are difficult to solve for both the rotary slide valve and the slide valve. If an auxiliary exhaust duct is used, there are considerable problems with the thermally stressed bridge between the two ducts, and considerable energy losses occur when gas flows around the bulkhead. When adjusting the length of the exhaust pipe and / or the flap, the problems then lie in providing sufficient control force, which in this case is considerable.

Uvedené nedostatky stávajících provedení odstraňuje a další zdokonalení při jejloh řešení přináší zařízení k regulaci tlaků výfukových plynů ve výfukovém potrubí dvoudobého spalovacího motoru podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do výfukového potrubí zasahuje přestavitelné regulační šoupátko přestavitelně uložené v prostoru za výfukovým kanálem váloe motoru ve směru od vnějšího prostoru váloe k jeho podélné ose, pod úhlem sklonu v rozmezí od 10° až 90°« kde spodní strana regulačního šoupátka zasahující do výfukového potrubí je umístěna v místech pístu váloe motoru a vytváří minimální mezeru mezi pístem a stěnami výfukového kanálu motoru, přičemž plooha spodní strany regulačního šoupátka přilehlá k pístu válce je ve směru pohybu pístu od horní úvratě ke spodní opatřena sešlkméním odvráceným od pístu. Sešikmení spodní strany regulačního šoupátka, to je jeho úhel odklonu od podélné osy váloe motoru, je větší než 0°. Regulační šoupátko je po celém spodním obvodě, a to na části sešikmení těsně přiléhající k pístu opatřené fazetkou. Uložení regulačního šoupátka je provedeno prostřednictvím pouzdra umístěného v drážoe vytvořené ve váloi motoru, v jehož průchozím vybrání a v odpovídajícím průchozím vybrání vytvořeném ve váloi motoru je regulační šoupátko suvně uloženo, přičemž konec zasahující do vnitřního prostoru pouzdra je opatřen osazením dosedajícím na dno osazeného otvoru navazujícího na průehozí vybrání a kde k pouzdru je upevněno uzavírací víko, v kterém je umístěna rozpěmá pružina, která jedním konoem dosedá na osazení regulačního šoupátka, druhým na dno uzavíracího víka, přičemž s regulačním šoupátkem je spojeno ovládací lanko vedené k ovládacímu zařízení, ktoré je spojeno například s ovládací plynovou rukojetí motoru. Regulační šoupátko je suvně uloženo přímo v drážoe váloe motoru. Pouzdro, popřípadě drážka, jsou vytvořeny v odnímatelné samostatné části váloe motoru spojené s částí výfukového potrubí.The above-mentioned disadvantages of the present embodiments are overcome and further improvements are provided by an apparatus for controlling exhaust gas pressures in the exhaust manifold of a two-stroke internal combustion engine according to the present invention in which the adjustable manifold extends into the exhaust manifold. of the engine in the direction from the outer space of the cylinder to its longitudinal axis, at an angle of inclination ranging from 10 ° to 90 ° «where the underside of the control valve extending into the exhaust pipe is located motor, wherein the bottom surface of the control slide adjacent the piston of the cylinder is provided with a slope facing away from the piston in the direction of movement of the piston from the top dead center to the bottom. The inclination of the underside of the control slide, that is, its angle of inclination from the longitudinal axis of the motor cylinder, is greater than 0 °. The control slider is all over the lower circumference, on the part of the bevel tightly adjacent to the piston provided with a chamfer. The control slide is supported by a sleeve located in a groove formed in the engine bead, in which the through bore and corresponding bore formed in the bead of the engine is slidably mounted, the end extending into the inner space of the sleeve is provided with a shoulder abutting the bottom on the opening of the recess and where the closing lid is fastened to the housing, in which an expansion spring is placed, which bears on one end of the regulating slide and the other on the bottom of the closing lid, the control slide connected to the regulating slide connected to the control device for example with the engine throttle handle. The control slide is slidably mounted in the groove of the motor shaft. The housing or groove is formed in a removable separate engine part connected to the exhaust pipe part.

Výhoda tohoto zařízení především spočívá v tom, že příznivé, a to podstatným způsobem, ovlivňuje průběh točivého momentu, takže motor dosahuje širokého provozního rozsahu otáček.In particular, the advantage of this device is that it has a beneficial, and substantially substantial, effect on the torque curve so that the engine reaches a wide operating speed range.

Pfcoto se v provozu výhodně projevuje jak při jízdě v namáhavých teréneoh, tak i při sil3 ničním způsobu jízdy. Těohto výhod bylo dosaženo regulováním tlaků výfukových plynů ve výfukovém potrubí prostřednictvím regulačního šoupátka, dosud neobvyklého provedení, kterým se mění výška výfukového otvoru a tím i časování výfukového traktu. Výhodně se projevilo uložení regulačního šoupátka oproti směru výtoku výfukových plynů, kterým se vyloučila posuvná síla působící od tlaku plynů na regulační šoupátko, které by jinak bylo z výfukového potrubí vytlačováno. Takto je ovládání regulačního šoupátka snadné a. lehké. Zcela zasunuté regulační šoupátko sleduje tvar výfukového kanálu, čímž příznivě ovlivňuje jeho tvarové uspořádání. Zařízení je v celkovém provedení jednoduché, nenáročné na prostor a přitom snadné pro výrobu, navíc je lze dodatečně namontovat na vyrobené motory. Nenáročné prostorové uspořádání také poskytuje možnost příznivého řešení teplotních poměrů v namáhaném místě motoru, to je na válci. Kromě toho lze pouhou výměnou regulačního šoupátka měnit časování výfůkového kanálu motoru. Podstatnou výhodou také je výrazné snížení spotřeby paliva, emise škodlivin ve výfukových plynech a hlučnost motoru při nízkých otáčkách.It is therefore advantageous in operation both when driving in strenuous off-road conditions and in road driving. These advantages were achieved by regulating the exhaust gas pressures in the exhaust pipe by means of a control slide, a hitherto unusual design that varies the height of the exhaust port and thus the timing of the exhaust tract. Advantageously, the positioning of the control slide opposite the direction of the exhaust outlet has been avoided, which avoids the displacement force exerted by the gas pressure on the control slide which would otherwise be forced out of the exhaust pipe. This makes the control slider easy to operate and light. The fully retracted control valve follows the shape of the exhaust duct, favorably affecting its shape. The overall design is simple, space-saving and easy to manufacture, and can be retrofitted to the engines produced. The undemanding spatial arrangement also provides the possibility of a favorable solution of the temperature conditions at the stressed point of the engine, i.e. on the cylinder. In addition, the timing of the engine exhaust duct can be changed simply by replacing the control slide. An important advantage is also a significant reduction in fuel consumption, exhaust emissions and low-speed engine noise.

Příklad provedení vynálezu je vyobrazen na připojených výkresech, kde na obr. 1 je sestava zařízení v řezu s regulačním šoupátkem ve výfůkovém potrubí, na obr. 2 je sestava s regulačním šoupátkem mimo výfulové potrubí, na obr. 3 je regulační šoupátko v axonometrickém pohledu, na obr. 4 je srovnávací diagram točivého momentu stávajících provedení motorů a nového motoru a na obr. 5 je srovnávací diagram maximální akcelerace u stávajících provedení motorů a nového motoru.An exemplary embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a sectional view of the device with a control slide in the exhaust pipe, Fig. 2 is an assembly with a control slide outside the exhaust pipe, Fig. 3 is a control slide in axonometric view; Figure 4 is a torque comparison chart of existing engine and new engine designs; and Figure 5 is a maximum acceleration comparison chart of existing engine and new engine designs.

S výfukovým potrubím 1 v místech za výfukovým kanálem 2 motoru je známými upevňovacími prostředky, například přivařením, závitovým spojením a podobně, spojeno pouzdro J. Pouzdro 2 je umístěno v drážce £ » která je vytvořena ve válci 2 motoru, a to ve směru od vnějšího prostoru válce 2 k jeho podélné ose X pod úhlem sklonu v rozmezí 10° až 90°. V tomto případě je skloněno pod úhlem 45°. V pouzdře 2» ve směru jeho podélné osy, je vytvořen jednak osazený otvor £, jednak průchozí vybrání 2 navazující na osazený otvor 6. Ve stejném směru je ve válci 2 vytvořeno odpovídající průchozí výbrání 2.’· V průchozích vybráních 2» l' j^esuvně uloženo regulační šoupátko 8, jehož konec zasahující do vnitřního prostoru pouzdra 2 je opatřen osazením 2 dosedajícím na dno 10 osazeného otvoru 6. Spodní strana zasunutého regulačního šoupátka 8.ve výfukovém potrubí 1 zasahuje do míst pístu 11,a to tak, že vytváří minimální mezeru mezi pístem 11 a stěnami výfukového kanálu 2. Regulační šoupátko 8 je z důvodů funkčních, zejména opalování, opatčeno po celé spodní straně fazetgou 12. Přitom plocha 13 spodní strany regulačního šoupátka 8 přilehlá k pístu 11 válce 2 Je ve směru pohybu pístu 11 od horní úvratě ke spodní opatřena sešikmením odvráceným od pístu 11. Velikost sešikmení plochy 13 je určena podle velikosti sklonu regulačního šoupátky 8. V každém případě musí být její úhel odklonu od podélné osy x válce 2 větší než 0°. Na pouzdro 2 dosedá uzavírací víko 14. které je s ním spojeno některým z upevňovacích prostředků, například šrouby. Uzavírací víko 14 jednak překrývá průchozí vybrání 2.» jednak je v něm uložena rozpěrná pružina 15. Jeden konec rozpěrné pružiny 15 dosedá na osazení 2 regulačního šoupátka 8, druhý na dno 16 uzavíracího víka 14. S regůlačním šoupátkem 8 je spojeno ovládací lanko 17 procházející přes uzavírací víko 14 a jeho dno 16 k neznázorněnému ovládacímu zařízení, které je dále spojeno například s ovládaoí plynovou rukojetí motoru, od které je také řízeno.A housing 1 is connected to the exhaust pipe 1 downstream of the engine exhaust duct 2, for example by welding, threaded connection and the like. The housing 2 is located in a groove 6 formed in the engine cylinder 2 away from the outer of the cylinder 2 to its longitudinal axis X at an angle of inclination of between 10 ° and 90 °. In this case it is inclined at an angle of 45 °. In the housing 2 »in the direction of its longitudinal axis, a stepped aperture 6 is formed and a through recess 2 is connected to the stepped aperture 6. In the same direction, a corresponding through recess 2 is formed in the cylinder 2. ^A control slide 8 is displaceably disposed, the end of which extends into the interior of the housing 2 is provided with a shoulder 2 abutting the bottom 10 of the stepped aperture 6. The bottom side of the inserted control slide 8 the minimum spacing between the piston 11 and the walls of the exhaust duct 2. For functional reasons, in particular sunburn, the control slide 8 is provided with a facet 12 over the entire lower side. from the top dead center to the bottom provided with a bevel facing away from the piston 11. Size of the bevel of the surface 13 is determined by the slope of the control slide 8. In any case, its angle of inclination from the longitudinal axis x of the cylinder 2 must be greater than 0 °. The housing 2 is supported by a closure cap 14 which is connected to it by one of the fastening means, for example screws. On the one hand, the lid 14 covers the through recess 2. »on the other hand, there is a spacer spring 15. One end of the spacer spring 15 abuts the shoulder 2 of the control slide 8 and the other via a closure cap 14 and its bottom 16 to a control device (not shown), which is further coupled, for example, to the engine throttle handle from which it is also controlled.

Alternativně může být uspořádání pouzdra 2, včetně spolupracujících částí vytvořeno přímo v drážce £ válce 2 motoru. Pouzdro 2 *nebo taká i drážka £ mohou být vytvořeny v odnímatelné samostatné části válce 2 motoru. Součástí této odnímatelné části je i část výfukového potrubí 1* Uvedená alternativní řeěení mohou také být řešena i jinými podobnými uspořádáními.Alternatively, the arrangement of the housing 2, including the cooperating parts, may be formed directly in the groove 6 of the engine cylinder 2. The housing 2 or such groove 6 may be formed in a detachable separate part of the engine cylinder 2. The removable part also includes a part of the exhaust pipe 1.

Funkce zařízení, zajištující regulaci tlaků výfukových plynů ve výfukovém potrubí motoru, spočívá v přestavování regulačního šoupátka 2 ve výfukovém potrubí 1. Přeetavování je prováděno například prostřednictvím ovládací rukojeti plynu ovládacím lankem 17 přes neznázorněné ovládací zařízení, které může být dle potřeb a charakteru motoru různého provedení. Toto ovládání je provedeno tak, že při nízkých otáčkách a malém zatížení motoru je regulační šoupátko g plně zasunuto do výfukového potrubí 1. Při zvyšování otáček a částečně zvýšeném zatížení zůstává regulační šoupátko 2 ještě ve stejné poloze. Při dosažení určených otáček a určeného zatížení, které může být stanoveno podle požadaovaných výkonovývh potřeb motoru individuálně, dochází k pozvolnému vysouváni regulačního šoupátka 8 z výfukového potrubí 1 směrem do pouzdra 2· Přitom dochází ke stlačování rozpěrné pružiny 15. Konec vysouvání regulačního šoupátka g lze uskutečnit při dosáhnutí určených otáček a určeného zatížení, které však nemusí být maximálními hodnotami. Také i toto ukončení vysunutí je možno provést individuálně podle požadovaných výkonových potřeb motoru.The function of the device for controlling the exhaust gas pressures in the engine exhaust pipe consists in adjusting the control slide 2 in the exhaust pipe 1. The remelting is carried out, for example, by the throttle control handle 17 via a control cable 17 not shown. . This operation is carried out in such a way that at low engine speed and low engine load, the control slide g is fully inserted into the exhaust pipe 1. As the speed is increased and the load is partially increased, the control slide 2 remains in the same position. When the specified rpm and the specified load, which can be determined individually according to the required power requirements of the engine, are reached, the control slide 8 is gradually ejected from the exhaust pipe 1 towards the housing 2 · The expansion spring 15 is compressed. when the specified speeds and specified loads are reached, which may not be the maximum values. This ejection termination can also be carried out individually according to the required power requirements of the motor.

Zpětný pohyb, to je zasouvání regulačního šoupátka 2 ůo výfukového potrubí 1 se děje například při uvolnění ovládací rukojeti plynu, při kterém stlačená rozpěrná pružina 12 se uvolňuje a odtlačuje regulační šoupátko β.The return movement, i.e. insertion of the control slide 2, of the exhaust pipe 1 takes place, for example, when the control handle of the gas is released, in which the compressed spacer spring 12 is released and pushes the control slide β.

Funkční vlastnosti motoru jsou vyjádřeny v porovnávacích diagramech na obr. 4, 5. Na obr. 4 jsoů porovnány točivé momenty, kde plná čára představuje motor nového provedeni, čárkovaná čára motory původních provedání. Obdobně na obr. 5, kde jsou porovnány maximální akcelerace, představuje plná čára motor nového provedení a čárkovaná čára motory původních provedení.The engine performance is expressed in the comparative diagrams of FIGS. 4 and 5. FIG. 4 compares the torques where the solid line represents the engine of the new embodiment, the dashed line of the engines of the original embodiments. Similarly, in FIG. 5, where the maximum accelerations are compared, the solid line represents the engine of the new embodiment and the dashed line represents the engines of the original embodiments.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Apparatus for regulating exhaust pressures in the exhaust pipe of a two-stroke internal combustion engine, characterized in that a removable control valve (8), adjustable in the space behind the exhaust channel (2) of the engine cylinder (5), extends into the exhaust pipe (1). the outer space of the cylinder (5) to its longitudinal oae (x) at an angle of inclination ranging from 10 ° to 90 °, where the lower edge of the control slide (8) extending into the exhaust pipe (1) is located at the piston (11) 5) of the engine and forms a minimum gap between the piston (11) and the walls of the engine exhaust duct (2), the bottom surface (13) of the control slide (8) adjacent to the piston (11) of the cylinder (5) being in the direction ) from the top dead center to the bottom provided with a bevel facing away from the piston (11).

Device according to claim 1, characterized in that the inclination of the underside of the control slide (8), that is to say its angle of inclination from the longitudinal axis (x) of the motor cylinder (5) is greater than 0 °.

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the control slide (8) is provided with a chamfer (12) on the part of the slope which is close to the piston (11).

Device according to Claims 1, 2 and 3, characterized in that the positioning of the regulating pin (8) is carried out by means of a housing (3) disposed in a groove (4) formed in the engine cylinder (5), through which recess (7) and in a corresponding through recess (7 ') formed in the cylinder (5) of the engine, the control slide (8) is slidably mounted, the end of the slide (8) extending into the inner space of the housing (3) having a shoulder (9) abutting the bottom (10) an opening (6) adjoining the through recess (7), and wherein a closure cap (14) is fastened to the housing (3), in which a spacer spring (15) is located which abuts one cone on the shoulder (9) of the control a slider (8), the second to the bottom (16) of the closure lid (14), the control slider (8) being connected to a control cable (17) leading to a control device which is connected to the engine throttle handle,

Device according to Claim 4, characterized in that the control slide (8) is slidably mounted directly in the groove (4) of the engine cylinder (5).

Device according to Claims 4 and 5, characterized in that the housing (3) or the groove (4) are formed in a removable separate part of the engine cylinder (5) connected to a part of the exhaust pipe (1).