DE10127988A1 - Operating method for 2-stroke engines esp. with turbochargers with action of scavenging pump used to generate pre-compressed scavenging air, has buffer store communicating with crankcase - Google Patents

Operating method for 2-stroke engines esp. with turbochargers with action of scavenging pump used to generate pre-compressed scavenging air, has buffer store communicating with crankcase

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Abstract

The engine has a scavenging pump formed by crankcase (10) and piston (7), which communicates with at least one buffer store (20) via a connection aperture (29) and/or line or shaft (28). During a compression stroke, the underside of the piston sucks scavenging air into the buffer store via the connection line and through an open intake channel (22). During an expansion stroke and with closed intake channel, the piston pre-compresses the air in the buffer store, and before the lower dead center is reached, presses the pre-compressed air from the buffer store via an opening overflow channel (19) above the piston, into the cylinder (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Zweitaktmotoren aller Leistungsbereiche, insbesondere für aufgeladene Zweitaktmotoren durch Abgasturbolader.The invention relates to a method for operating two-stroke engines of all Performance ranges, especially for supercharged two-stroke engines Turbocharger.

Zweitaktmotoren werden mit Leistungen von etwa 1,5 kW bis etwa 15000 kW gebaut.Two-stroke engines are available with power from about 1.5 kW to about 15000 kW built.

Bei den Motoren mit geringer Leistung ist der einfache, schlitzgesteuerte Zweitaktmotor mit Umkehrspülung vorherrschend, belastet mit dem Nachteil eines hohen Kraftstoffverbrauches durch die bedingten Spülverluste eines symmetrischen Steuerdiagramms.For the low-power motors, the simple, slot-controlled one Mainly two-stroke engine with reverse purge, burdened with the disadvantage a high fuel consumption due to the conditional flushing losses symmetrical control diagram.

Der Leistungsbereich bis etwa 3000 kW wird vom Viertaktmotor beherrscht mit seinem günstigeren Kraftstoffverbrauch. Durch die Aufladetechnik hat der Viertakt-Ladermotor zur spezifischen Leistung des Zweitaktmotors aufge­ schlossen. Im oberen Segment dieser Leistungsklasse bis 3000 kW handelt es sich um große Viertakt-Kreuzkopfmaschinen.The power range up to about 3000 kW is dominated by the four-stroke engine with its cheaper fuel consumption. Thanks to the charging technology Four-stroke supercharger engine added to the specific performance of the two-stroke engine closed. In the upper segment of this performance class up to 3000 kW large four-stroke crosshead machines.

Bemerkenswert ist jedoch auch, daß im Leistungsbereich von etwa 3300 kW bis etwa 15 000 kW wiederum fast ausschließlich Zweitaktmotoren gebaut werden. Dabei handelt es sich um einfach oder doppelt wirkende Großdiesel­ motoren mit externen Spülpumpen bzw. Spülgebläsen und mit einer Bauhöhe von mehreren Metern.It is also noteworthy that in the power range of about 3300 kW Up to around 15,000 kW, almost exclusively two-stroke engines were built become. These are single or double-acting large diesel motors with external flushing pumps or flushing fans and with one construction height of several meters.

Speziell im untersten Leistungsbereich kann der schlitzgesteuerte Zweitakt­ motor mit geringer Zylinderzahl und kleinem Hubraum seine Vorteile als leichter und preisgünstiger Antriebsmotor ausspielen. Neben dem bereits erwähnten höheren Kraftstoffverbrauch sind jedoch noch weitere Nachteile zu nennen:
Der konventionelle Zweitaktmotor benötigt zum Betrieb vorverdichtete Spül­ luft, die von der aus Kurbelraum und Kolben gebildeten Spülpumpe erzeugt wird. Der bei einem Kompressionshub des Kolbens in den Kurbelraum ein­ strömenden Spülluft wird sowohl Kraftstoff zum Betrieb des Motors, als auch hochwertiges Schmieröl zur Schmierung der Triebwerksteile zugemischt. Dieses Luft-Kraftstoff-Öl-Gemisch wird im Kurbelraum an den Triebwerksteilen vorbeigeleitet, wobei sich nur geringste Ölmengen an den Lagern absetzen können, weshalb bei Kurbelwellen- und Pleuellagern der Einsatz von teuren, schmutzempfindlichen und geräuschaktiven Rollenlagern erforderlich ist. Der überwiegende Ölanteil, der nicht an den Lagern abgesetzt wurde, gelangt mit der Spülluft in den Zylinder und wird dort verbrannt, wodurch sich ein hoher Ölverbrauch und eine hohe Schadstoffemission einstellen. Die erfor­ derliche Kühlung des Kolbenbodens bei einem aufgeladenen Motor durch intensive Beaufschlagung der Kolbenbodenunterseite mit Schmieröl zur Wärmeabfuhr ist beim herkömmlichen Zweitaktmotor nicht gegeben.Especially in the lowest performance range, the slot-controlled two-stroke engine with a small number of cylinders and small displacement can show its advantages as a light and inexpensive drive motor. In addition to the already mentioned higher fuel consumption, there are other disadvantages:
The conventional two-stroke engine requires pre-compressed purge air to operate, which is generated by the purge pump formed from the crankcase and piston. The flushing air flowing into the crank chamber during a compression stroke is mixed with both fuel for operating the engine and high-quality lubricating oil for lubricating the engine parts. This air-fuel-oil mixture is directed past the engine parts in the crankcase, whereby only the smallest amounts of oil can settle on the bearings, which is why the use of expensive, dirt-sensitive and noise-active roller bearings is required for crankshaft and connecting rod bearings. The majority of the oil, which was not deposited on the bearings, enters the cylinder with the purge air and is burned there, which results in high oil consumption and high pollutant emissions. The necessary cooling of the piston crown in a supercharged engine through intensive application of lubricating oil to the underside of the piston crown for heat dissipation does not exist in the conventional two-stroke engine.

Bei Viertaktmotoren ist der Kurbelraum als Naßraum ausgebildet, wobei der Ölraum als Teil eines geschlossenen Ölkreislaufes nicht mit Verbrennungs­ luft und Kraftstoff in Kontakt gerät. Die Lager werden durch eine Ölpumpe mit Drucköl versorgt und es können preiswerte, schmutzunempfindliche und geräuschdämmende Gleitlager verwendet werden. Gute Schmier- und Kühl­ verhältnisse sind gegeben, das Schmieröl ist wesentlich billiger, der Schmier­ ölverbrauch ist minimal und das Abgas nicht belastet.In four-stroke engines, the crank space is designed as a wet space, the Oil room as part of a closed oil circuit with no combustion air and fuel come into contact. The bearings are powered by an oil pump supplied with pressure oil and it can be inexpensive, dirt-resistant and noise-reducing plain bearings can be used. Good lubrication and cooling Conditions are there, the lubricating oil is much cheaper, the lubricant Oil consumption is minimal and the exhaust gas is not polluted.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Aufgabe, für einen Zweitaktmotor ein Betriebsverfahren anzugeben, das zu geringerem Schmierölverbrauch und zu geringerer Schadstoffemission führt, wobei der Zweitaktmotor seine kom­ pakte Bauweise und seine geringeren Herstellkosten in etwa beibehalten sollte. Die Aufladung des Zweitaktmotors muß gewährleistet sein.The present invention is based on the task for a two-stroke engine to specify an operating method that leads to lower lubricating oil consumption and leads to lower pollutant emissions, the two-stroke engine its com compact construction and its lower manufacturing costs approximately maintained should. The charging of the two-stroke engine must be guaranteed.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is achieved by the features of claim 1 solved.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und den zugehörigen Figurenbe­ schreibungen.Further important features and advantages of the invention result from the Subclaims, from the drawings and the associated figures descriptions.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Gedanken, einerseits die Pumpwirkung der aus Kurbelraum und Kolbenboden-Unterseite gebildeten Spülpumpe zur Erzeugung einer vorverdichteten Spülluft für den Betrieb des Zweitakt-Saugmotors oder zum Starten des Zweitakt-Abgasturboladermotors zu nutzen, andererseits die Strömung der Spülluft so zu führen, daß diese nicht durch den Kurbelraum geleitet wird.The method according to the invention is based on the idea that the  Pumping effect of those formed from the crankcase and the piston crown underside Flushing pump for generating a pre-compressed purge air for the operation of the Two-stroke naturally aspirated engine or to start the two-stroke turbocharger engine to use, on the other hand to guide the flow of the purge air so that this is not passed through the crankcase.

Erfindungsgemäß wird dies durch einen Zwischenspeicher realisiert, der mit dem Kurbelraum kommuniziert, wobei bei einem Kompressionshub des Kolbens und geöffnetem Einlaßkanal Spülluft in den Zwischenspeicher ein­ strömt. Bei einem Expansionshub des Kolbens und geschlossenem Einlaß­ kanal wird durch die Spülpumpenwirkung die Spülluft im Zwischenspeicher vorverdichtet und strömt bei geöffnetem überströmkanal in den Zylinder. Bei geeigneter Gestaltung von Zwischenspeicher und Verbindungsöffnung zum Kurbelraum wird erreicht, daß kein oder kaum Medium aus dem Kurbel­ raum sich mit der Spülluft im Zwischenspeicher vermischt.According to the invention, this is implemented by means of an intermediate store, which with communicates the crankcase, with a compression stroke of the Piston and open intake port purge air in the buffer flows. With an expansion stroke of the piston and closed inlet The purging air in the buffer is channeled by the flushing pump effect pre-compressed and flows into the cylinder when the overflow channel is open. With a suitable design of the buffer and connection opening to the crankcase it is achieved that no or hardly any medium from the crank room mixes with the purge air in the buffer.

Der Zwischenspeicher ermöglicht beim erfindungsgemäßen Verfahren, den Kurbelraum als Naßraum auszubilden, Schmierung und Kühlung des Trieb­ werkes eines Zweitaktmotors dem Viertaktmotor anzugleichen, damit die Aufladung des Zweitakters zu ermöglichen und gleichzeitig den Ölverbrauch und die Schadstoffemission des Zweitakters drastisch zu reduzieren.In the method according to the invention, the buffer memory enables the Training the crankcase as a wet room, lubrication and cooling of the drive works of a two-stroke engine to match the four-stroke engine so that To enable charging of the two-stroke engine and at the same time oil consumption and to drastically reduce the pollutant emissions of the two-stroke engine.

Es ist klar, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf eine bestimmte Zylinderzahl oder eine bestimmte Spülart des Zweitaktmotors begrenzt ist.It is clear that the method according to the invention is not limited to a specific one Number of cylinders or a specific flushing type of the two-stroke engine is limited.

Bei synchron laufenden Kolben von Mehrzylindermotoren ist es vorteilhaft, wenn die Kurbelräume dieser Kolben mit einem gemeinsamen Zwischenspei­ cher kommunizieren und aus dem gemeinsamen Zwischenspeicher die zuge­ hörigen Zylinder über zuführende überströmkanäle versorgt werden.In the case of synchronously running pistons of multi-cylinder engines, it is advantageous if the crankcases of these pistons share a common spider communicate and from the shared cache audible cylinders are supplied via supply overflow channels.

Je nach Spülart des Zweitakters (z. B. Umkehr-, Gleichstromspülung) und Steuerung der Kanäle (z. B. Schlitz-, Drehschieber-, Membran-, Ventilsteuerung) ist der Zwischenspeicher am Kurbelgehäuse, am Zylindergehäuse oder am Zylinderkopf angeordnet.Depending on the type of flushing of the two-stroke engine (e.g. reverse flushing, direct current flushing) and Control of the channels (e.g. slot, rotary slide valve, membrane, valve control) is the buffer on the crankcase, on the cylinder housing or on Cylinder head arranged.

Grundsätzlich funktioniert das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die Spülluft am Einlaßkanal mit Umgebungsdruck anliegt. Beim aufgeladenen Zweitakt­ motor hat die Spülluft am Einlaßkanal einen über dem Umgebungsdruck lie­ genden Ladedruck.Basically, the method according to the invention works when the purge air at the inlet duct with ambient pressure. With the charged two-stroke engine has the purge air at the inlet duct above the ambient pressure  boost pressure.

Bei Aufladung durch einen mechanischen Lader könnte auf die interne Spül­ pumpe und auf den Zwischenspeicher verzichtet werden, da der mechanische Lader bereits beim Start des Motors eine ausreichende Förderleistung auf­ weist.When recharged by a mechanical charger, the internal rinse could pump and the intermediate storage can be dispensed with, since the mechanical Loaders have sufficient delivery capacity right from the start of the engine has.

Es gibt jedoch gute Gründe, auch die mechanische Aufladung mit der internen Spülpumpe des Zweitaktmotors zu kombinieren.However, there are good reasons, including mechanical charging with the internal one Combine the flushing pump of the two-stroke engine.

So bildet die interne Pumpwirkung ein redundantes Pumpsystem, das bei Ausfall des mechanischen Laders den Weiterbetrieb des Motors als Saug­ motor gewährleistet. Weiters führt die interne Pumpwirkung vorteilhaft zu einer zusätzlichen Anhebung des Druckniveaus, insbesondere beim Starten des Zweitaktmotors und bei niedrigen Drehzahlen und schließlich läßt sich bei einem mechanisch aufgeladenen Zweitakter mit interner Spülpumpe das ver­ brauchsgünstigste Konzept verwirklichen, in dem der von der Kurbelwelle an­ getriebene mechanische Lader über eine Schaltkupplung nur dann zugeschal­ ten wird, wenn die Mehrleistung auch benötigt wird, denn mit dem mechani­ schen Lader verringert sich die Nutzleistung des Motors bekanntlich um die Antriebsleistung des Laders.The internal pumping action thus forms a redundant pumping system that Failure of the mechanical charger to continue operating the engine as a suction motor guaranteed. Furthermore, the internal pumping action advantageously leads to one additional increase in pressure level, especially when starting the Two-stroke engine and at low speeds and finally can be a mechanically charged two-stroke engine with an internal flushing pump ver Realize the most cost-effective concept in which the crankshaft only then driven mechanical loaders via a clutch is when the additional power is also needed, because with the mechani As is known, the useful power of the engine is reduced by the Drive power of the loader.

Ein aufgeladener Zweitaktmotor mit Abgasturbolader benötigt zwingend eine Spülpumpe, da der Zweitakter zum Start für die erste Zündung bereits Spül­ luft benötigt und ein Abgasturbolader erst durch den Abgasdruck der heißen Auspuffgase angetrieben wird.A supercharged two-stroke engine with turbocharger absolutely needs one Flushing pump, since the two-stroke engine is already flushing for the start of the first ignition air is required and an exhaust gas turbocharger only by the exhaust gas pressure of the hot Exhaust gases is driven.

Damit im Brennraum ein brennbares Gas oder Gemisch vorliegt, muß der Spülluft Brennstoff zugeführt werden. Die Brennstoffzugabe kann dabei vor dem Einlaßkanal, aber auch im überströmkanal oder im Brennraum erfolgen.So that there is a flammable gas or mixture in the combustion chamber, the Purge air fuel can be supplied. The fuel can be added the inlet duct, but also in the overflow duct or in the combustion chamber.

Zur Lastregelung des Zweitaktmotors kann eine hier nicht gezeigte Drossel­ klappe vorgesehen sein, die stromauf des Einlaßkanals angeordnet ist. Beim aufgeladenen Zweitakter kann die Drosselklappe stromauf der jeweili­ gen Aufladevorrichtung angeordnet sein.A throttle, not shown, can be used to control the load of the two-stroke engine flap may be provided, which is arranged upstream of the inlet channel. With a charged two-stroke engine, the throttle valve can be upstream of the respective gene arranged charging device.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the foregoing and those below are added explanatory features not only in the specified combination,  but can also be used in other combinations or alone without departing from the scope of the present invention.

Als Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Zweitaktmotor mit Zwischen­ speicher und Umkehrspülung mit im Zylinderkopf gesteuerten überström- und Auslaßkanälen in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.As an embodiment of the invention, a two-stroke engine with intermediate memory and reverse flushing with overflow controlled in the cylinder head and outlet channels shown in the drawings and in the following Description explained.

Es zeigen, jeweils schematisch,Each shows schematically

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Zweitaktmotor mit Zwischenspeicher und Fig. 1 shows a longitudinal section through an inventive two-stroke engine with intermediate storage and

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Motor gemäß den Schnittlinien X-X in Fig. 1. Fig. 2 shows a cross section through the motor according to the section lines XX in FIG. 1.

Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich, sind in der dargestellten Ausführungs­ form der Einlaßkanal (22) und der überströmkanal (19) im Zylinderkopf (3) angeordnet, also bezüglich der Zylinder (6) oben. Da der Kurbelraum (10) im Kurbelgehäuse (5), also bezüglich der Zylinder (6) unten angeordnet ist, sind Einlaßkanal (22) und überströmkanal (19) relativ weit vom Kurbelraum (10) entfernt. Außerdem befindet sich die über den Einlaßkanal (22) in den Zwi­ schenspeicher (20) eintretende Spülluft relativ weit vom Kurbelraum (10) entfernt, so daß die Spülluft im Betrieb des Zweitaktmotors (1) sich nur gering erwärmt und dadurch Füllungsgrad und Motorleistung verbessert werden.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, in the illustrated execution the inlet channel (22) and the overflow channel (19) arranged in the cylinder head (3), ie with respect to the cylinder (6) form above. Since the crank chamber ( 10 ) is arranged at the bottom in the crankcase ( 5 ), that is to say with respect to the cylinders ( 6 ), the inlet duct ( 22 ) and overflow duct ( 19 ) are relatively far away from the crank chamber ( 10 ). In addition, the purge air entering through the inlet channel ( 22 ) into the intermediate storage ( 20 ) is relatively far from the crank chamber ( 10 ), so that the purge air during operation of the two-stroke engine ( 1 ) heats up only slightly, thereby improving the degree of filling and engine performance ,

In Fig. 2 ist erkennbar, daß überströmkanal (19) und Auslaßkanal (13) durch Ventile (14, 15) gesteuert werden. Es handelt sich hier um eine im Zylinder­ kopf (3) angeordnete, ventilgesteuerte Umkehrspülung eines Zweitakters. Durch die Ventilsteuerung ist ein asymmetrisches Steuerdiagramm möglich, das Spülverluste vermeidet, weil das Auslaßventil (15) vor dem überström­ ventil (14) über die Ventilnocken (18) der Nockenwelle (17) geschlossen wird.In Fig. 2 it can be seen that overflow channel ( 19 ) and outlet channel ( 13 ) are controlled by valves ( 14 , 15 ). This is a valve-controlled reverse flushing of a two-stroke engine arranged in the cylinder head ( 3 ). The valve control enables an asymmetrical control diagram that avoids flushing losses because the outlet valve ( 15 ) is closed before the overflow valve ( 14 ) via the valve cams ( 18 ) of the camshaft ( 17 ).

In Fig. 1 wird der Einlaßkanal (22) durch eine Drehschieberöffnung (27) im Drehschieber (26) gesteuert. Der Zwischenspeicher (20) kommuniziert über den Schacht (28) und den Verbindungsöffnungen (29) mit der aus Kurbel­ raum (10) und Kolben (7) gebildeten Spülpumpe. Die Spülluft wird durch die aufwärts gehenden Kolben (7) bei geschlossenen überströmventilen (14) über den Einlaßkanal (22) und der Drehschieberöffnung (27) des Drehschiebers (26) in den Zwischenspeicher (20) in Richtung Kurbelraum (10) angesaugt. Das Volumen von Zwischenspeicher (20) und Schacht (28) ist so bemessen, daß die angesaugte Spülluftmenge bei Stellung der Kolben (7) im OT maximal bis zur Verbindungsöffnung (29) reicht, damit eine Durchmischung im Kurbel­ raum (10) vermieden wird.In Fig. 1, the inlet channel ( 22 ) is controlled by a rotary valve opening ( 27 ) in the rotary valve ( 26 ). The intermediate store ( 20 ) communicates via the shaft ( 28 ) and the connection openings ( 29 ) with the rinsing pump formed from the crank chamber ( 10 ) and piston ( 7 ). The purging air is drawn in by the upward-moving pistons ( 7 ) with the overflow valves ( 14 ) closed, via the inlet channel ( 22 ) and the rotary slide valve opening ( 27 ) of the rotary slide valve ( 26 ) into the intermediate store ( 20 ) in the direction of the crank chamber ( 10 ). The volume of the intermediate store ( 20 ) and shaft ( 28 ) is dimensioned such that the amount of purge air sucked in when the piston ( 7 ) is in the TDC reaches a maximum of the connection opening ( 29 ) so that mixing in the crank chamber ( 10 ) is avoided.

Bei abwärts gehenden Kolben (7), geschlossenem Einlaßkanal (22) und ge­ öffneten überströmventilen (14) schieben die Kolben (7) durch Verdrängung des unter den Kolben (7) befindlichen Luftpolsters durch die Verbindungs­ Öffnung (29) die im Schacht (28) und im Zwischenspeicher (20) befindliche Spülluft durch den überströmkanal (19) in die Brennräume (11), wobei bei abgeschlossenem Überströmvorgang das von den Kolben (7) verdrängte Luftpolster bis zur Unterkante des Überströmkanals (19) reicht, um anschlie­ ßend bei aufwärts gehenden Kolben (7) wieder durch die Verbindungsöffnung (29) unter die Kolben (7) zurück zu strömen, wobei nun der zuvor vom Luft­ polster eingenommene Raum im Zwischenspeicher (20) und Schacht (28) mit Spülluft über den geöffneten Einlaßkanal (22) aufgefüllt wird.In down-going piston (7), closed inlet port (22) and ge opened overflow valves (14) pushing the piston (7) by displacement of the air cushion situated below the piston (7) through the connecting opening (29) in the shaft (28) and purging air in the intermediate store ( 20 ) through the overflow channel ( 19 ) into the combustion chambers ( 11 ), with the air cushion displaced by the pistons ( 7 ) reaching the lower edge of the overflow channel ( 19 ) when the overflow process is completed, and then when the overflow channel is upward Flowing the piston ( 7 ) back through the connecting opening ( 29 ) under the piston ( 7 ), the space previously occupied by the air in the intermediate store ( 20 ) and shaft ( 28 ) now being filled with purge air via the open inlet channel ( 22 ) becomes.

Aus der Wirkungsweise des Verfahrens ergibt sich automatisch die vorteil­ hafte Anordnung von auf gleicher Höhe gelegtem Einlaßkanal (22) und über­ strömkanal (19). Die Verbindungsöffnung (29) beginnt auf Höhe Unterkante Kolbenhemd im Kolben-UT.The mode of operation of the method automatically results in the advantageous arrangement of the inlet channel ( 22 ) placed at the same height and via the flow channel ( 19 ). The connection opening ( 29 ) begins at the lower edge of the piston skirt in the piston UT.

Wie bereits erwähnt, ermöglicht das erfindungsgemäße Zweitaktverfahren mit Zwischenspeicher auch Bauformen, die bisher nicht realisierbar waren. Beispielsweise kann aus dem angeführten Anwendungsbeispiel nach Fig. 2 ein Zweitaktmotor mit Gleichstromspülung abgeleitet werden:
Der Auslaßkanal (13) im Zylinderkopf (3) wird ersetzt durch einen kolbenge­ steuerten Auspuffschlitz im Bereich Kolben-UT. Damit ergibt sich eine Gleich­ stromspülung beginnend vom ventilgesteuerten überströmkanal im Zylinder­ kopf in Richtung UT.As already mentioned, the two-stroke method according to the invention with intermediate storage also enables designs that were previously not feasible. For example, a two-stroke engine with DC flushing can be derived from the application example shown in FIG. 2:
The exhaust port ( 13 ) in the cylinder head ( 3 ) is replaced by a piston-controlled exhaust slot in the piston UT area. This results in direct current flushing starting from the valve-controlled overflow channel in the cylinder head in the direction of the UT.

Diese erstmalig mögliche Bauweise ist besonders vorteilhaft für aufgeladene Zweitakt-Dieselmotoren. Um die zentrale Einspritzdüse können mehrere überströmventile gruppiert werden, die thermische Belastung des Zylinder­ kopfes ist durch das Fehlen der Auslaßventile gering.This construction, which is possible for the first time, is particularly advantageous for supercharged vehicles Two-stroke diesel engines. Several can be around the central injector relief valves are grouped, the thermal load on the cylinder  head is low due to the lack of exhaust valves.

Ebenso vorteilhaft ist diese Bauform der Gleichstromspülung für Zweitakt- Gasmotoren und Zweitakt-Ottomotoren:
Beste Wirtschaftlichkeit bzw. höchster Wirkungsgrad des Motors bedingt die bestmögliche Ausnutzung der Brennstoffladung. Dies wird im Motorbe­ trieb mit Luftüberschuß erreicht, wobei der Motor unterhalb seiner möglichen Maximalleistung betrieben werden muß.This type of direct current purging is equally advantageous for two-stroke gas engines and two-stroke gasoline engines:
The best economy and the highest efficiency of the engine require the best possible use of the fuel load. This is achieved in motor operation with excess air, the engine having to be operated below its possible maximum power.

Bei der Gleichstromspülung durch gesteuerte überströmkanäle im Zylinder kopf erreicht man sowohl für Gas-, als auch für Ottomotoren sehr einfach eine Ladungsschichtung durch getaktete Brennstoffzugabe im überströmkanal, wenn in die zweite Hälfte des durch den überströmkanal einströmenden Spül­ luftvolumens die Brennstoffzugabe erfolgt und damit automatisch der Brenn­ stoff in Zündkerzennähe verbleibt. Da sich der Auslaßkanal im unteren Bereich des Zylinders im Zylindergehäuse befindet, ergeben sich im Zylinderkopf nicht nur die Bauräume beispielsweise für eine Doppelzündung, sondern auch beste Kühlverhältnisse zur Verwirklichung einer Hochaufladung und dadurch die Kompensation der Leistungseinbuße bei Luftüberschußbetrieb, insgesamt gesehen also die bestmöglichen Voraussetzungen für einen Zweitaktmotor mit höchster spezifischer Leistung bei gleichzeitig höchstem thermischen Wirkungsgrad.With DC flushing through controlled overflow channels in the cylinder head is easily reached for both gas and gasoline engines Charge stratification by pulsed fuel addition in the overflow channel, if in the second half of the flushing flowing in through the overflow channel air volume, the fuel is added and thus the combustion automatically fabric remains near the spark plug. Because the outlet duct is in the lower area of the cylinder in the cylinder housing, result in the cylinder head not only the installation space for a double ignition, but also best cooling conditions to achieve a high charge and thereby the compensation of the loss of performance in excess air operation, overall seen the best possible conditions for a two-stroke engine with the highest specific performance with the highest thermal Efficiency.

Durch das erfindungsgemäße Zweitaktverfahren mit Zwischenspeicher werden Zweitaktmotoren mit getrennten Spülluft- und Schmierölkreisläufen geschaffen, die bezüglich Schmierölverbrauch und Abgas Viertaktniveau erreichen und sich durch die nun mögliche Kolbenkühlung mittels Ölspritzen als Ladermo­ toren bezüglich Gewicht, Herstellkosten und spezifischer Leistung wieder deutlich vom Viertakter durch ihre doppelte Zahl von Arbeitstakten absetzen. By the two-stroke method according to the invention with a buffer Two-stroke engines with separate purge air and lubricating oil circuits created, which achieve four-stroke levels in terms of lubricating oil consumption and exhaust gas and through the now possible piston cooling by means of oil spraying as loader gates in terms of weight, manufacturing costs and specific performance clearly differentiate from the four-stroke engine due to its double number of work cycles.  

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Zweitaktmotor
Two-stroke engine

22

Motorblock, bestehend aus Engine block consisting of

33

, .

44

, .

55

33

Zylinderkopf
cylinder head

44

Zylindergehäuse
cylinder housing

55

Kurbelgehäuse
crankcase

66

Zylinder
cylinder

77

Kolben
piston

88th

Pleuelstange
connecting rod

99

Kurbelwelle
crankshaft

1010

Kurbelraum
crankcase

1111

Brennraum
combustion chamber

1212

Steuergehäusedeckel
Timing cover

1313

Auslaßkanal
outlet channel

1414

überströmventil
overflow valve

1515

Auslaßventil
outlet valve

1616

Ventiltrieb
valve train

1717

Nockenwelle
camshaft

1818

Ventilnocken
valve cam

1919

überströmkanal
overflow channel

2020

Zwischenspeicher
cache

2121

Steuerkette, Zahnriemen
Timing chain, timing belt

2222

Einlaßkanal
intake port

2323

Ventilraum
valve chamber

2424

Zylinderkopfhaube
Cylinder head cover

2525

Öffnungsvorrichtung für Opening device for

2222

2626

Drehschieber
rotary vane

2727

Drehschieberöffnung
Rotary valve opening

2828

Verbindungsleitung, Schacht
Connection line, shaft

2929

Verbindungsöffnung
connecting opening

Claims (16)

1. Verfahren zum Betreiben eines Zweitaktmotors für alle Leistungsbereiche, insbesondere für aufgeladene Zweitaktmotoren mit Abgasturbolader, wobei der Zweitaktmotor für mindestens einen Zylinder mindestens einen gesteuerten überströmkanal und mindestens einen gesteuerten Auslaß­ kanal aufweist, ein Kurbelraum und ein Kolben eine Spülpumpe bilden und die Spülluft durch die Spülpumpe über einen gesteuerten Einlaßkanal in den Motorblock angesaugt wird, dadurch gekennzeichet, daß die aus Kurbelraum (10) und Kolben (7) gebildete Spülpumpe über mindestens eine Verbindungsöffnung (29) und/oder mindestens eine Ver­ bindungsleitung oder Schacht (28) mit mindestens einem Zwischenspeicher (20) kommuniziert, die Unterseite des Kolbens (7) bei einem Kompres­ sionshub über die Verbindungsleitung (28) durch einen geöffneten Einlaß­ kanal (22) Spülluft in den Zwischenspeicher (20) ansaugt, der Kolben (7) bei einem Expansionshub und geschlossenem Einlaßkanal (22) über die Verbindungsleitung (28) die im Zwischenspeicher (20) angesaugte Spülluft vorverdichtet und vor dem unteren Kolbentotpunkt die vorverdichtete Spül­ luft aus dem Zwischenspeicher (20) über mindestens einen sich öffnenden überströmkanal (19) oberhalb der Kolbens (7) in den Zylinder (6) drückt.1.Procedure for operating a two-stroke engine for all power ranges, in particular for supercharged two-stroke engines with an exhaust gas turbocharger, the two-stroke engine for at least one cylinder having at least one controlled overflow channel and at least one controlled outlet channel, a crank chamber and a piston forming a flushing pump and the purge air through the Flushing pump is sucked into the engine block via a controlled inlet channel, characterized in that the flushing pump formed from the crank chamber ( 10 ) and piston ( 7 ) has at least one connecting opening ( 29 ) and / or at least one connecting line or duct ( 28 ) with at least one Intermediate store ( 20 ) communicates, the underside of the piston ( 7 ) in a compression stroke via the connecting line ( 28 ) through an open inlet channel ( 22 ) sucks purge air into the intermediate store ( 20 ), the piston ( 7 ) during an expansion stroke and closed Inlet duct ( 22 ) (28) pre-compressed the sucked-in latch (20) scavenging air via the connecting line and before the piston bottom dead center, the pre-compressed purge air from the intermediate memory (20) via at least one opening overflow channel (19) above the piston (7) in the cylinder (6 ) presses. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Zwischenspeichers (20) etwa dem Volumen der beim Kompressionshab des Kolbens (7) durch den geöffneten Einlaßkanal (22) angesaugten Spülluft entspricht.2. The method according to claim 1, characterized in that the volume of the intermediate store ( 20 ) corresponds approximately to the volume of the purging air sucked in by the compression of the piston ( 7 ) through the open inlet channel ( 22 ). 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Zwischenspeicher (20) am Kurbelgehäuse (5), am Zylindergehäuse (4) oder am Zylinderkopf (3) angeordnet sind und jeder Zwischenspeicher (20) über Verbindungsleitungen (28) mit einem zuge­ hörigen Kurbelraum (10) kommuniziert.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that one or more intermediate stores ( 20 ) on the crankcase ( 5 ), on the cylinder housing ( 4 ) or on the cylinder head ( 3 ) are arranged and each intermediate store ( 20 ) via connecting lines ( 28 ) communicates with an associated crankcase ( 10 ). 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem am Zylinderkopf (3) angeordneten Zwischenspeicher (20) die Volumina von Zwischenspeicher (20) und Verbindungsleitung (28) etwa dem Volumen der beim Kompressionshub des Kolbens (7) durch den geöffneten Einlaßkanal (22) angesaugten Spülluft entsprechen.4. The method according to claims 1 and 3, characterized in that at a cylinder head ( 3 ) arranged intermediate store ( 20 ), the volumes of intermediate store ( 20 ) and connecting line ( 28 ) approximately the volume of the compression stroke of the piston ( 7 ) by the purge air drawn in corresponds to the open inlet duct ( 22 ). 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (22) durch eine Öffnungsvorrichtung (25) gesteuert wird, die an der Mündungsstelle des Einlaßkanals (22) in den Zwischen­ speicher (20) wirksam ist.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the inlet channel ( 22 ) is controlled by an opening device ( 25 ) which is effective at the mouth of the inlet channel ( 22 ) in the intermediate store ( 20 ). 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, . daß die Öffnungsvorrichtung (25) des Einlaßkanals (22) als Drehschieber (26), als Walzendrehschieber oder als Einlaßventil ausgebildet ist.6. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that. that the opening device ( 25 ) of the inlet channel ( 22 ) is designed as a rotary slide valve ( 26 ), as a rotary roller valve or as an inlet valve. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zweitakt-Saugmotor die Spülluft mit Umgebungsdruck in den Zwischenspeicher (20) einströmt.7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that in a two-stroke naturally aspirated engine, the purge air with ambient pressure flows into the intermediate store ( 20 ). 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Zweitakt-Ladermotor die Spülluft mit Ladedruck in den Zwischenspeicher (20) einströmt.8. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that in a two-stroke supercharged engine, the purge air with boost pressure flows into the intermediate store ( 20 ). 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündung von einem oder mehreren Überströmkanälen (19) in den Zwischenspeicher (20) sich in unmittelbarer Nähe der Mündungs­ stelle des Einlaßkanals (22) in den Zwischenspeicher (20) befindet.9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the confluence of one or more overflow channels ( 19 ) in the intermediate store ( 20 ) in the immediate vicinity of the mouth of the inlet channel ( 22 ) in the intermediate store ( 20th ) is located. 10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß einem im Zylinderkopf (3) angeordneten überströmkanal (19) mindestens ein Überströmventil (14) zugeordnet ist.10. The method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that in the cylinder head ( 3 ) arranged overflow channel ( 19 ) is assigned at least one overflow valve ( 14 ). 11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die getaktete oder kontinuierliche Brennstoffzugabe zur Spülluft im überströmkanal (19) erfogt.11. The method according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the clocked or continuous addition of fuel to the purge air in the overflow channel ( 19 ). 12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem im Zylinderkopf (3) angeordneten, ventilgesteuerten überströmkanal (19) und/oder ventilgesteuerten Auslaßkanal (13) die Nockenwelle (17) mit halber Kurbelwellendrehzahl läuft und die Nocken (18) als Doppelnocken mit 180 Grad Versatz ausgebildet sind.12. The method according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that in a cylinder head ( 3 ) arranged, valve-controlled overflow channel ( 19 ) and / or valve-controlled outlet channel ( 13 ), the camshaft ( 17 ) runs at half the crankshaft speed and the Cams ( 18 ) are designed as double cams with a 180 degree offset. 13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelraum (10) als Ölraum ausgebildet ist.13. The method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the crank chamber ( 10 ) is designed as an oil chamber. 14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnung (29) und/oder die Verbindungsleitung (28) vom Kurbelraum (10) zum Zwischenspeicher (20) im Kurbelraum (10) so positioniert und ausgestaltet ist, daß sie nur mit wenig Öl beaufschlagt wird.14. The method according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the connecting opening ( 29 ) and / or the connecting line ( 28 ) from the crank chamber ( 10 ) to the buffer ( 20 ) in the crank chamber ( 10 ) is so positioned and designed that only a little oil is applied to it. 15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrzylindrigen Zweitaktmotoren, insbesondere mit ungerader Zylinderzahl, jedem Zylinder (6) ein Kurbelraum (10) zugeordnet ist, der mit einem Zwischenspeicher (20) kommuniziert und der Zwischenspeicher (20) den Zylinder (6) mit Spülluft versorgt.15. The method according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that in multi-cylinder two-stroke engines, in particular with an odd number of cylinders, each cylinder ( 6 ) is assigned a crank chamber ( 10 ) which communicates with an intermediate store ( 20 ) and the intermediate store ( 20 ) supplies the cylinder ( 6 ) with purge air. 16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrzylindrige Zweitaktmotoren (1) mit gerader Zylinderzahl zwei Zylinder (6) mit synchron laufenden Kolben (7) über einen gemeinsamen Zwischenspeicher (20) mit Spülluft versorgt werden, dabei benachbarte Zylinder (6) mit synchron laufenden Kolben (7) einen gemeinsamen Kur­ belraum (10) bilden, der über eine Verbindungsleitung (28) mit dem Zwi­ schenspeicher (20) kommuniziert - bei nicht benachbarten Zylindern (6) mit synchron laufenden Kolben (7) dagegen zwei getrennte Kurbelräume (10) über zwei Verbindungsleitungen (28) mit dem Zwischenspeicher (20) kommunizieren.16. The method according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that for multi-cylinder two-stroke engines ( 1 ) with an even number of cylinders, two cylinders ( 6 ) with synchronously running pistons ( 7 ) are supplied with purge air via a common buffer store ( 20 ), adjacent cylinders ( 6 ) with synchronously running pistons ( 7 ) form a common cure belraum ( 10 ) which communicates with the intermediate storage ( 20 ) via a connecting line ( 28 ) - in the case of non-adjacent cylinders ( 6 ) with synchronously running pistons ( 7 ) on the other hand, two separate crank chambers ( 10 ) communicate with the intermediate store ( 20 ) via two connecting lines ( 28 ).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009010766A1 (en) * 2009-02-26 2010-12-16 Hyon Engineering Gmbh Environmentally-friendly, highly-supercharged two-stroke engine, includes slotted cylinder head covered internally with membrane to form air inlet valve

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009010766A1 (en) * 2009-02-26 2010-12-16 Hyon Engineering Gmbh Environmentally-friendly, highly-supercharged two-stroke engine, includes slotted cylinder head covered internally with membrane to form air inlet valve

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