DE102008014249A1 - Process for the combustion gas exchange (purging) in a two-stroke internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Um ein Verfahren für den Verbrennungsgaswechsel (Spülung) in einer aufgeladenen Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der jedem Zylinder (1) mindestens ein im Zylinderkopf (10) angeordnetes Ein- und Auslassventil (3, 4) zugeordnet ist, bei dem ein Kolben (2) im Zylinder (1) Hubbewegungen zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) ausführt und gegenüber dem Zylinderkopf (10) einen Zylinderraum (11) mit veränderlichem Volumen einschließt, der Gaswechsel (Spülung) mittels der Ein- und Auslassventile (3, 4) gesteuert wird und mittels eines Aufladesystems das Einlassdruckniveau über das Auslassdruckniveau angehoben wird, anzugeben, das eine effektive Spülung ermöglicht und bei dem die bei der Verbrennung anfallende Energie möglichst effektiv genutzt wird, also der Wirkungsgrad verbessert wird, ist vorgesehen, dass der Gaswechsel (Spülung) in der oberen Hälfte der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (9) endet.A method for the combustion gas exchange (purging) in a supercharged two-stroke internal combustion engine, in which each cylinder (1) at least one in the cylinder head (10) arranged inlet and outlet valve (3, 4) is assigned, in which a piston (2) in the cylinder (1) executes strokes between a top dead center (TDC) and a bottom dead center (UT) and relative to the cylinder head (10) includes a cylinder chamber (11) with variable volume, the gas exchange (flushing) by means of the inlet and outlet valves ( 3, 4) is controlled and by means of a charging system, the inlet pressure level is raised above the Ausdruckdruckniveau indicate that allows effective flushing and in which the energy produced during the combustion is used as effectively as possible, ie the efficiency is improved, it is provided that the Gas change (purge) in the upper half of the stroke movement of the piston from UT to OT (9) ends.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für den Verbrennungsgaswechsel (Spülung) in einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der jedem Zylinder mindestens ein im Zylinderkopf angeordnetes Ein- und Auslassventil zugeordnet ist, ein Kolben im Zylinder Hubbewegungen zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) ausführt und gegenüber dem Zylinderkopf einen Zylinderraum mit veränderlichem Volumen einschließt, der Gaswechsel (Spülung) mittels der Ein- und Auslassventile gesteuert und mittels eines Aufladesystems das Einlassdruckniveau über das Auslassdruckniveau angehoben wird.The The invention relates to a method for the combustion gas exchange (Flushing) in a two-stroke internal combustion engine, in the each cylinder at least one arranged in the cylinder head Ein- and An exhaust valve is assigned to a piston in the cylinder lifting movements between top dead center (TDC) and bottom dead center (TDC) executes and opposite the cylinder head one Includes cylinder space of variable volume, the gas exchange (flushing) by means of the inlet and outlet valves controlled and by means of a charging system, the inlet pressure level over the outlet pressure level is raised.

Zweitakt-Brennkraftmaschinen weisen gegenüber den im allgemeinen üblichen Viertakt-Brennkraftmaschinen wegen der nur halb so großen Zahl der Arbeitstakte, beziehungsweise Hubbewegungen des Kolbens pro Takt einen wesentlich geringeren Reibleistungsanteil (bezogen auf die abgegebene Leistung) auf. Sie können deshalb in diesem Zusammenhang mit den Bestrebungen, den Kraftstoffverbrauch zu optimieren, eine sinnvolle und vorteilhafte Antriebsvariante darstellen.Two-stroke internal combustion engines have compared to the generally conventional four-stroke internal combustion engines because of the only half the number of power strokes, respectively Strokes of the piston per clock a much lower friction power (related to the delivered power). You can therefore in this connection with the aspirations, the fuel consumption to optimize, a meaningful and advantageous drive variant represent.

Es ist auch schon bekannt geworden, die bei üblichen Zweitaktbrennkraftmaschinen verwendeten Schlitzsteuerungen für den Ein- und Auslass durch Ventile zu ersetzen, so dass, der grundsätzliche Aufbau einer derartigen Zweitakt-Brennkraftmaschine nicht mehr wesentlich von demjenigen einer Viertakt-Brennkraftmaschine abweicht.It is also already known, the usual two-stroke internal combustion engines used slot controls for the inlet and outlet to replace with valves, so that, the fundamental Structure of such a two-stroke internal combustion engine no longer essential deviates from that of a four-stroke internal combustion engine.

Um bei den notwendigerweise sehr kurzen Ventilöffnungs- und Schließzeiten noch einen ausreichend guten Ladungswechsel und eine zufrieden stellende Spü lung zu erzielen, ist es aber in jedem Fall erforderlich, das Einlassdruckniveau mit Hilfe eines Aufladesystems über das Auslassdruckniveau anzuheben.Around at the necessarily very short valve opening and Closing times still a sufficiently good charge change and to achieve a satisfactory rinse, it is but in any case required, the inlet pressure level with the help of a supercharger system above the outlet pressure level.

Das Problem bei derartigen Zweitakt-Brennkraftmaschinen ist unter anderem auch das Erreichen einer wirkungsvollen Spülung des Arbeits- bzw. Zylinderraums, wenn das unter Druck einströmende Frischgas während der nur kurzen Überschneidungsperioden zwischen den Ein- und Auslassventilen das verbrannte Gas über die Auslassventile aus zu schieben versucht. Beim Spülvorgang soll also verbranntes Gas möglichst weitgehend aus dem Zylinder entfernt werden, zugleich ist man jedoch bemüht, die Frischgasverluste, d. h. einen Verlust an Spülgas äußerst gering zu halten.The Problem with such two-stroke internal combustion engines is among others also achieving effective flushing of the working or cylinder space, when the incoming fresh gas under pressure during only short overlap periods between the intake and exhaust valves the burnt gas over the exhaust valves tried to push out. During the flushing process So burnt gas should be as much as possible from the Cylinders are removed, but at the same time, however, efforts are made the fresh gas losses, d. H. a loss of purge gas extremely to keep low.

Beispielsweise ist ein solcher Zweitaktverbrennungsmotor aus der DE 2701272 C2 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Gaswechsel werden die Verbrennungsgase am Ende der Expansion des Kolbens und zu Beginn des Kompressionshubes des Kolbens ausgewechselt. Es soll so zwar eine vollständige Ausspülung des Verbrennungsgases möglich sein, jedoch bestehen Zweifel, ob aufgrund der geometrischen Ausbildung des Zylinderraums während des wie voran beschriebenen Gaswechsels diese Forderung erfüllbar ist, insbesondere bei gleichzeitig minimalen Spülgasverlusten.For example, such a two-stroke internal combustion engine from the DE 2701272 C2 known. In the gas exchange described there, the combustion gases are replaced at the end of the expansion of the piston and at the beginning of the compression stroke of the piston. Although a complete flushing of the combustion gas should be possible in this way, however, there are doubts as to whether this requirement can be met due to the geometric design of the cylinder space during the gas exchange as described above, in particular with minimal flushing gas losses.

Um aber eine niedrige Schadstoffemission, einen niedrigen Kraftstoffverbrauch und auch ein akzeptables Leerlaufverhalten zu erzielen, ist eine gute Spülung des Zylinderraums, d. h. dass der Frischluftstrom vom Einlassventil den Abgasstrom effektiv über das Auslassventil aus dem Zylinderraum spülen kann, unbedingt erforderlich.Around but a low pollutant emission, a low fuel consumption and also to achieve an acceptable idling behavior is one good flushing of the cylinder space, d. H. that the fresh air flow from the inlet valve, the exhaust gas flow effectively via the outlet valve can flush out of the cylinder chamber, absolutely necessary.

Der Erfindung liegt dem gegenüber somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Abführung der Verbrennungsgase aus dem Zylinder anzugeben, das eine effektive Spülung ermöglicht und bei dem die bei der Verbrennung anfallende Ener gie möglichst effektiv genutzt wird, also der Wirkungsgrad der gattungsgemäßen Zweitakt-Brennkraftmaschine effektiv verbessert wird.Of the Invention is therefore the object of the opposite, a method for removing the combustion gases from the Specify cylinder that allows effective flushing and in which the energy produced during combustion energy as possible is used effectively, so the efficiency of the generic Two-stroke internal combustion engine is effectively improved.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.The Solution of this task is carried out according to the Mark of the patent claim 1.

Bisher wurden wie oben beschrieben beim Zweitaktverfahren also der Verbrennungsgaswechsel ohne einer zusätzlichen Kurbelwellenumdrehung realisiert, in dem die Verbrennungsgase am Ende der Expansion und zu Beginn des Kompressionshubes ausgewechselt werden. Damit ist der Expansionstakt des Kolbens, also die Hubbewegung des Kolbens von OT nach UT recht kurz und die bei der Verbrennung auftretende Energie nur eingeschränkt nutzbar.So far were as described above in the two-stroke process so the combustion gas exchange realized without an additional crankshaft revolution, in which the combustion gases at the end of the expansion and at the beginning be replaced the compression stroke. This is the expansion stroke of the Piston, so the stroke movement of the piston from OT to UT quite short and the energy occurring during combustion is limited available.

Dadurch, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren für den Verbrennungsgaswechsel (Spülung) im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik ausschließlich in der oberen Hälfte der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (also im Kompressionstakt) endet, kann der Expansionstakt wesentlich länger gestaltet werden als der Kompressionstakt. Damit verbessert sich der Wirkungsgrad. Die Geometrie des Zylinderraums ist hinsichtlich eines effektiven Spülvorgangs wesentlich verbessert, d. h. die Spülqualität ist wegen der vereinfachten Geometrie deutlich verbessert, ohne dass hinsichtlich der Ausbildung des Frischluft- und Abgasstroms aufwendige Maßnahmen vorgenommen werden müssen.Thereby, that in the inventive method for the combustion gas exchange (flushing) in contrast to the previous one State of the art exclusively in the upper half the stroke of the piston from BDC to TDC (ie in the compression stroke) ends, the expansion stroke can be made much longer be considered the compression stroke. This improves the efficiency. The geometry of the cylinder space is in terms of an effective Rinsing process significantly improved, d. H. the rinsing quality is significantly improved because of the simplified geometry without that with regard to the formation of the fresh air and exhaust gas flow costly measures must be taken.

In bevorzugter Weise beginnt der Verbrennungsgaswechsel (Spülung) im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik ebenfalls in der oberen Hälfte der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (also im Kompressionstakt), wobei in der weiterhin bevorzugten Ausführung der Zylinderraum während des Gaswechsels (Spülung) bezüglich der Kolbenachse breiter ist als hoch.In a preferred manner, the combustion gas exchange (flushing) begins in contrast to the prior art also in the upper half of the stroke movement of the piston from UT to OT (ie in the compression stroke), wherein in the further preferred embodiment of the cylinder chamber currency the gas exchange (flushing) is wider than high with respect to the piston axis.

Die Unteransprüche beinhalten zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.The Subclaims include appropriate Further developments of the invention.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben.The Invention will hereinafter be understood without limitation of the general Invention idea using an embodiment below Reference to the drawing described by way of example.

Die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Gaswechsels (Spülung) in einer Zweitakt-Brennkraftmaschine sind in der einzigen Figur mit der Detailnummerierung 1 bis 5 aufeinander folgend von links nach rechts dargestellt.The individual process steps of the gas exchange (flushing) according to the invention in a two-stroke internal combustion engine are in the single figure with the detail numbering 1 to 5 consecutively from left to right.

Kennzeichnung 2 stellt einen in üblicherweise an der Kurbelwelle mittels eines Pleuels angelenkten Kolben dar, der in dem Zylinder 1 auf- und abgleitend geführt ist und gegenüber dem Zylinderkopf 10 einen Zylinderraum 11 mit veränderlichem Volumen einschließt. In diesen Zylinderraum 11 mündet ein durch ein Einlassventil 3 gesteuerter Einlasskanal sowie ein durch ein Auslassventil 4 gesteuerter Auslasskanal. Die Ventile 3 und 4 werden in an sich bekannter Weise von einer Nockenwelle betätigt, die jedoch im Gegensatz zu der Nockenwelle einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit der gleichen Drehzahl wie die Kurbelwelle dreht.Labelling 2 represents a piston which is usually articulated on the crankshaft by means of a connecting rod, which piston in the cylinder 1 is guided up and down sliding and opposite the cylinder head 10 a cylinder space 11 with variable volume. In this cylinder room 11 flows through an inlet valve 3 controlled intake passage as well as through an exhaust valve 4 controlled outlet channel. The valves 3 and 4 are operated in a conventional manner by a camshaft which, however, in contrast to the camshaft of a four-stroke internal combustion engine rotates at the same speed as the crankshaft.

Um nun zu erreichen, dass das über das Einlassventil 3 einströmende Frischgas beziehungsweise die Frischluft möglichst gut den Zylinderraum 11 durchströmt und, ohne sich mit dem verbrannten Abgas des vorausgehenden Arbeitstaktes (Detail 1) allzu sehr zu vermischen, dieses Abgas bei geöffnetem Auslassventil 4 möglichst vollständig aus dem Zylinderraum 11 hinaustreibt, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden. Dazu dient zum einen eine Einlassdruckerhöhung mittels eines hier nicht weiter dargestellten Aufladesystems, das als Abgasturbolader oder als Kompressor ausgebildet sein kann.To now achieve that via the inlet valve 3 incoming fresh gas or the fresh air as well as possible the cylinder space 11 flows through and, without dealing with the burned exhaust gas of the previous power stroke (detail 1 ) Too much to mix, this exhaust with open exhaust valve 4 as completely as possible out of the cylinder chamber 11 special measures have to be taken. Serves for an intake pressure increase by means of a charging system not shown here, which may be configured as exhaust gas turbocharger or as a compressor.

Dabei ist es je nach Größe der Brennkraftmaschine möglich, jeweils mehrere Ein- und Auslassventile 3, 4 im Zylinderkopf 10 anzuordnen, die einen entsprechenden großflächigen Ein- und Auslass bilden.It is possible depending on the size of the internal combustion engine, in each case a plurality of inlet and outlet valves 3 . 4 in the cylinder head 10 to arrange, which form a corresponding large-scale inlet and outlet.

Mit OT ist der obere Totpunkt des Kolbens 2 bezeichnet, mit UT der untere Totpunkt.With OT is the top dead center of the piston 2 denotes, with UT the bottom dead center.

Um die Erfindung besser zu verdeutlichen ist hier exemplarisch ein Zweitaktmotor skizziert, bei dem ein Zylinder 1 einen Kolbenhub von 44 cm mit einem Kolbendurchmesser von 32 cm erlaubt.To better illustrate the invention, an example of a two-stroke engine is sketched here, in which a cylinder 1 allowed a piston stroke of 44 cm with a piston diameter of 32 cm.

Detail 1 der Figur zeigt den Expansionstakt (Pfeil 8), beziehungsweise den so genannten Arbeitshub, bei dem der Kolben 2 sich von OT nach UT bewegt und die Ein- und Auslassventile 3, 4 geschlossen bleiben.detail 1 The figure shows the expansion stroke (arrow 8th ), or the so-called working stroke, in which the piston 2 moving from OT to UT and the intake and exhaust valves 3 . 4 stay closed.

Detail 2 zeigt den Kolben 2 in UT, Pfeil 9 deutet jedoch an, dass die Hubbewegung des Kolbens 2 von UT nach OT beginnt, wobei während der Hubbewegung 9 das Auslassventil 4 öffnet (A), während das Einlassventil 3 noch geschlossen bleibt. Die Auspuffgase entspannen sich dabei bis in die Nähe des Abgasgegendrucks.detail 2 shows the piston 2 in UT, arrow 9 However, it indicates that the stroke movement of the piston 2 starting from UT to OT, being during the lifting movement 9 the outlet valve 4 opens (A) while the inlet valve 3 still closed. The exhaust gases relax until they are close to the exhaust backpressure.

Detail 3 zeigt die den Zylinderraum 11 begrenzende Oberseite des Kolbens 2 während der Hubbewegung 9 in einer Position, die 9,2 cm vor UT liegt, d. h., bei der der Zylinderraum 11 eine Höhe von 9,2 cm aufweist. In dieser Position des Kolbens 2 öffnet das Einlassventil 3 (B). Das heißt, dass bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung 9 des Kolbens 2 von UT nach OT von ca. 25%, was hier in guter Näherung, wenn man davon ausgeht, dass die Hubbewegung 9 von UT nach OT (genauso wie die Hubbewegung 8 von OT nach UT) 180° Kurbelwinkel umfasst, etwa 54° Kurbelwinkel vor OT entspricht, das Einlassventil 3 bei gleichzeitig bereits geöffnetem Auslassventil 4 geöffnet wird. Die unter Druck eintretende Frischluft beziehungsweise das Frischgas verdrängt die Auspuffgase, wobei eine teilweise Vermischung der Frischgase mit dem Abgas eintritt und Teile der Frischluft beziehungsweise der Mischgase über das Auslassventil entweichen. Es entsteht ein U-förmiger Strom aus Frischluftstrom 6 und Abgasstrom 7 vom Einlassventil 6 zum Auslassventil 7 über die Breite des Zylinderraums 11.detail 3 shows the cylinder space 11 limiting top of the piston 2 during the lifting movement 9 in a position that is 9.2 cm before UT, ie, at the cylinder space 11 has a height of 9.2 cm. In this position of the piston 2 opens the inlet valve 3 (B). That means that with approximately one remaining stroke movement 9 of the piston 2 from UT to OT of about 25%, which here in a good approximation, assuming that the lifting movement 9 from UT to OT (as well as the lifting movement 8th from OT to UT) 180 ° crank angle, approximately 54 ° crank angle before TDC corresponds to the intake valve 3 at the same time already open exhaust valve 4 is opened. The incoming fresh air under pressure or the fresh gas displaces the exhaust gases, with a partial mixing of the fresh gases with the exhaust gas occurs and escape parts of the fresh air or the mixed gases through the exhaust valve. The result is a U-shaped stream of fresh air 6 and exhaust gas flow 7 from the inlet valve 6 to the exhaust valve 7 across the width of the cylinder space 11 ,

Detail 4 zeigt den Kolben 2 während der Bewegung 9 in einer Position, bei der wiederum die Oberseite des Kolbens 2 eben 7,2 cm vor UT liegt, d. h., bei der der Zylinderraum 11 eine Höhe von 7,2 cm aufweist, wobei bei dieser Position des Kolbens 2 das Auslassventil 4 geschlossen wird (C), d. h. dass das Auslassventil 4 bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung des Kolbens 2 von UT nach OT von ca. 16%, was in guter Näherung jetzt analog zu den voran gemachten Ausführungen etwa 48° Kurbelwinkel vor OT entspricht, bei gleichzeitig noch geöffnetem Einlassventil 3 geschlossen wird. Es tritt damit weiter unter erhöhtem Ladedruck stehende Frischluft ein, die den Zylinderraum 11 auffüllt. Durch das noch geöffnete Einlassventil 3 wird weiter vorverdichtetes Gas in den Zylinder gepresst, so dass dieser eine kräftige Aufladung erfährt.detail 4 shows the piston 2 during the movement 9 in a position where in turn the top of the piston 2 just 7.2 cm before UT is, ie, at the cylinder space 11 has a height of 7.2 cm, wherein at this position of the piston 2 the outlet valve 4 is closed (C), ie that the exhaust valve 4 at about a remaining stroke of the piston 2 from UT to OT of approx. 16%, which corresponds to approx. 48 ° crank angle before TDC in a good approximation analogous to the previous versions, with intake valve still open at the same time 3 is closed. It thus continues under increased boost pressure standing fresh air, the cylinder space 11 fills. Through the still open inlet valve 3 Further pre-compressed gas is pressed into the cylinder, so that this undergoes a powerful charge.

Detail 5 zeigt den Kolben 2 während der Hubbewegung 9 in einer Position, bei der die Oberseite des Kolbens 2 etwa bei 4,2 cm vor UT liegt, also die Höhe des Zylinderraums 11 eben 4,2 cm beträgt, wobei bei dieser Position des Kolbens 2 auch das Einlassventil 3 geschlossen ist (D), d. h. dass das Einlassventil 3 bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung des Kolbens 2 von UT nach OT von ca. 10%, das analog zum voran gesagten etwa 36° Kurbelwinkel vor OT entspricht, ebenfalls wieder geschlossen wird.detail 5 shows the piston 2 during the lifting movement 9 in a position where the top of the piston 2 is about 4.2 cm before UT, so the height of the cylinder chamber 11 just 4.2 cm, being at this position of the piston 2 also the inlet valve 3 is closed (D), ie that the intake valve 3 at about a remaining stroke of the piston 2 from UT to TDC of about 10%, which corresponds to the above-mentioned approximately 36 ° crank angle before TDC, is also closed again.

Detail 1 zeigt wieder den eigentlichen Beginn der Kompressionsphase, d. h., das Einlassventil 3 schließt kurz vor OT, der Kolben 2 verdichtet dann das Gas weiter, bis am UT die Zündung erfolgt, entweder durch eine Zündkerze oder durch das Einspritzen von Dieselkraftstoff. Detail 1 zeigt also wieder wie ganz links der Figur den Arbeitshub 8 von OT nach UT, bei dem Ein- und Auslassventile 3, 4 während der Hubbewegung 8 geschlossen bleiben.detail 1 again shows the actual beginning of the compression phase, ie, the inlet valve 3 closes shortly before TDC, the piston 2 then compresses the gas until the ignition is at the UT, either by a spark plug or by injecting diesel fuel. detail 1 shows again like the far left of the figure the working stroke 8th from OT to UT, at the inlet and outlet valves 3 . 4 during the lifting movement 8th stay closed.

All diese Schritte, d. h. die spezielle Steuerung der Ein- und Auslassventile 3, 4 tragen dazu bei, einen Frischluftstrom 6 zu erzeugen, der in der Lage ist, innerhalb kurzer Zeit, nämlich des für den Spülvorgang zur Verfügung stehende Kurbelwinkelbereichs die in den Zylinder 11 vorhandenen Abgase durch das geöffnete Auslassventil 4 durch einen Abgasstrom 7 in den Auslasskanal zu drängen.All these steps, ie the special control of the intake and exhaust valves 3 . 4 contribute to a fresh air flow 6 to generate, which is able, within a short time, namely the available for the rinsing crank angle range in the cylinder 11 existing exhaust gases through the open exhaust valve 4 through an exhaust gas flow 7 to push into the outlet channel.

Der gesamte Gaswechsel (Spülung) findet beim angegebenen Ausführungsbeispiel in einem Zylinderraum 11 statt, dessen Breite immer 32 cm beträgt und dessen Höhe sich zwischen 9,2 cm und 7,2 cm bewegt, also der Zylinderraum 11 während des Gaswechsels (Spülung) bezüglich der Kolbenachse immer breiter ist als hoch.The entire gas exchange (flushing) finds in the specified embodiment in a cylinder chamber 11 instead, whose width is always 32 cm and whose height varies between 9.2 cm and 7.2 cm, so the cylinder space 11 during the gas exchange (purge) with respect to the piston axis is always wider than high.

Desweiteren wird der Gaswechsel (Spülung) im oberen Drittel der Hubbewegung 9 des Kolbens 2 von UT nach OT begonnen und beendet.Furthermore, the gas exchange (flushing) in the upper third of the stroke movement 9 of the piston 2 started from UT to OT and finished.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mittels eines Regelkreises aus Sensoren und mindestens eines Stellgliedes das Auslassdruckniveau in Abhängigkeit des Einlassdruckniveaus geregelt.In a further preferred embodiment of the present invention Invention is by means of a control loop of sensors and at least of an actuator, the outlet pressure level as a function of Regulated inlet pressure levels.

Im einfachen Fall verfügt die Brennkraftmaschine über einen ausreichend bekannten Regelkreis, der mindestens jeweils einen Sensor zum Erfassen des Druckniveaus vor dem Einlassventil 3 und nach dem Auslassventil 4 umfasst, wobei die Sensoren per Kennlinienvergleich und Regelkreis mit einem Stellglied kommunizieren, das in bekannter Weise durch ein Regelverfahren aktivierbar ist. Im Ausführungsbeispiel wird der Druck also auf eine bestimmte Größe geregelt, um die Spülung konstant zu halten.In the simple case, the internal combustion engine has a sufficiently known control circuit, which has at least one sensor each for detecting the pressure level upstream of the inlet valve 3 and after the exhaust valve 4 comprises, wherein the sensors communicate by characteristic comparison and control circuit with an actuator which can be activated in a known manner by a control method. In the exemplary embodiment, the pressure is thus regulated to a certain size in order to keep the flushing constant.

Bevorzugt wird das Verhältnis von Einlass- und Auslassdruckniveau konstant gehalten.Prefers becomes the ratio of inlet and outlet pressure levels kept constant.

Als Stellglied kann eine Drosselklappe im Zustrom zum Einlassventil 3 zur Regelung des Einlassdruckniveaus oder eine variable Turbinengeometrie oder ein Wastegate des Aufladesystems zur Regelung des Auslassdruckniveaus verwendet werden.As an actuator, a throttle may be in the influx to the intake valve 3 for controlling the inlet pressure level or a variable turbine geometry or a wastegate of the supercharging system for controlling the Auslassdruckniveaus be used.

Bevorzugt kann eine Lastregelung durch die Regelung des Auslassdruckniveaus vorgenommen werden. Für die Lastregelung gilt, dass bei halber Motorleistung die gleichen Druckverhältnisse wie bei Volllast gelten sollen. Als Stellglied zur Rege lung des Auslassdruckniveaus kann natürlich auch eine Drosselklappe im Abgastrakt verwendet werden.Prefers can be a load control by regulating the outlet pressure levels be made. For the load control applies that at half engine power the same pressure conditions as to apply at full load. As an actuator to regulate the outlet pressure level Of course, a throttle in the exhaust system can also be used become.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann eine bezüglich des Zylinders 1 interne Abgasrückführung (AGR) der Brennkraftmaschine durch die Regelung des Abgasdruckniveaus in Abhängigkeit des Einlassdruckniveaus dahingehend beeinflusst werden, dass die AGR zur Lastregelung oder zum Anwärmen eines Brenngases verwendet wird, so dass eben heißes Abgas in Abhängigkeit des geregelten Auslassdruckniveaus gezielt im Zylinderraum 11 belassen werden kann.In another preferred embodiment, one may relate to the cylinder 1 Internal exhaust gas recirculation (EGR) of the internal combustion engine can be influenced by the regulation of the exhaust gas pressure level as a function of the inlet pressure level that the EGR is used for load control or for heating a fuel gas, so just hot exhaust gas depending on the regulated Auslaßdruckniveaus targeted in the cylinder chamber 11 can be left.

Beim Gaswechsel (Spülung) verbleiben in etwa 40 Volumen-% des Abgases im Zylinderraum 11, d. h. der Abgasstrom 7 der durch den Frischluftstrom 6 ausgespült wird, umfasst ca. 60 Volumen-% des Abgasvolumens. Somit kann man durch die Druckniveauregelung die interne AGR hinsichtlich der Motorleistung beeinflussen. Die Richtgröße ist hier das Verhältnis von Abgasdruck zu Frischgasdruck. Auf diese Weise werden die Spülverluste niedrig gehalten.When changing the gas (flushing) remain in about 40% by volume of the exhaust gas in the cylinder chamber 11 ie the exhaust gas flow 7 by the fresh air flow 6 is flushed out, comprises about 60% by volume of the exhaust gas volume. Thus, one can influence the internal EGR in terms of engine performance by the pressure level control. The benchmark here is the ratio of exhaust pressure to fresh gas pressure. In this way, the flushing losses are kept low.

11
Zylindercylinder
22
Kolbenpiston
33
Einlassventilintake valve
44
Auslassventiloutlet valve
55
Einspritzdüse, bzw. Zündvorrichtunginjector, or ignition device
66
FrischluftstromFresh air flow
77
Abgasstromexhaust gas flow
88th
Hubbewegung des Kolbens von OT nach UTstroke movement of the piston from OT to UT
99
Hubbewegung des Kolbens von UT nach OTstroke movement of the piston from BDC to TDC
1010
Zylinderkopfcylinder head
1111
Zylinderraumcylinder space
OTOT
oberer Todpunktupper dead center
UTUT
unterer Todpunktlower dead center
AA
Öffnen des Auslassventilsto open the exhaust valve
BB
Öffnen des Einlassventilto open the inlet valve
CC
Schließen des AuslassventilsShut down the exhaust valve
DD
Schließen des EinlassventilsShut down of the inlet valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 2701272 C2 [0006] DE 2701272 C2 [0006]

Claims (13)

Verfahren für den Verbrennungsgaswechsel (Spülung) in einer aufgeladenen Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der jedem Zylinder (1) mindestens ein im Zylinderkopf (10) angeordnetes Ein- und Auslassventil (3, 4) zugeordnet ist, bei dem ein Kolben (2) im Zylinder (1) Hubbewegungen zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) ausführt, und gegenüber dem Zylinderkopf (10) einen Zylinderraum (11) mit veränderlichem Volumen einschließt, der Gaswechsel (Spülung) mittels der Ein- und Auslassventile (3, 4) gesteuert wird und mittels eines Aufladesystems das Einlassdruckniveau über das Auslassdruckniveau angehoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswechsel (Spülung) in der oberen Hälfte der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (9) endet.Method for the combustion gas exchange (purging) in a supercharged two-stroke internal combustion engine, in which each cylinder ( 1 ) at least one in the cylinder head ( 10 ) arranged inlet and outlet valve ( 3 . 4 ), in which a piston ( 2 ) in the cylinder ( 1 ) Executes strokes between a top dead center (TDC) and a bottom dead center (TDC), and with respect to the cylinder head ( 10 ) a cylinder space ( 11 ) with variable volume, the gas exchange (flushing) by means of the inlet and outlet valves ( 3 . 4 ) and the intake pressure level is raised above the outlet pressure level by means of a charging system, characterized in that the gas exchange (purging) in the upper half of the stroke movement of the piston from UT to OT ( 9 ) ends. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswechsel (Spülung) in der oberen Hälfte der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (9) beginnt.A method according to claim 1, characterized in that the gas exchange (flushing) in the upper half of the stroke movement of the piston from UT to OT ( 9 ) begins. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswechsel (Spülung) im oberen Drittel der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (9) endet.A method according to claim 1, characterized in that the gas exchange (flushing) in the upper third of the stroke movement of the piston from UT to OT ( 9 ) ends. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswechsel (Spülung) im oberen Drittel der Hubbewegung des Kolbens von UT nach OT (9) beginnt.A method according to claim 3, characterized in that the gas exchange (flushing) in the upper third of the stroke movement of the piston from UT to OT ( 9 ) begins. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum (11) während des Gaswechsels (Spülung) bezüglich der Kolbenachse breiter ist als hoch.A method according to claim 1 to 4, characterized in that the cylinder space ( 11 ) during the gas exchange (purge) with respect to the piston axis is wider than high. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung (9) des Kolbens (2) von UT nach OT von ca. 25% das Einlassventil (3) bei gleichzeitig bereits geöffnetem Auslassventil (4) geöffnet wird, das Auslassventil (4) bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung (9) des Kolbens (2) von UT nach OT von ca. 16% bei gleichzeitig noch geöffnetem Einlassventil (3) geschlossen wird, und dass das Einlassventil (3) bei etwa einer verbleibenden Hubbewegung (9) des Kolbens (2) von UT nach OT von ca. 10% ebenfalls wieder geschlossen wird und Ein- und Auslassventil (3, 4) während der Hubbewegung (8) des Kolbens (2) von OT nach UT geschlossen bleiben.A method according to claim 1, characterized in that at about one remaining stroke movement ( 9 ) of the piston ( 2 ) from UT to OT of approx. 25% the inlet valve ( 3 ) at the same time already open exhaust valve ( 4 ), the exhaust valve ( 4 ) at about one remaining stroke ( 9 ) of the piston ( 2 ) from UT to TDC of approx. 16% with inlet valve still open ( 3 ) and that the inlet valve ( 3 ) at about one remaining stroke ( 9 ) of the piston ( 2 ) from UT to TDC of about 10% is also closed again and inlet and outlet valve ( 3 . 4 ) during the lifting movement ( 8th ) of the piston ( 2 ) remain closed from OT to UT. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Regelkreises aus Sensoren und eines Stellgliedes das Auslassdruckniveau in Abhängigkeit des Einlassdruckniveaus geregelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by means of a control loop of sensors and an actuator the outlet pressure level in dependence the inlet pressure level is regulated. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Einlass- und Auslassdruckniveau konstant gehalten wird.Method according to claim 7, characterized in that that the ratio of inlet and outlet pressure levels is kept constant. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellglied eine Drosselklappe im Zustrom zum Einlassventil (3) verwendet wird.A method according to claim 7 or 8, characterized in that as an actuator, a throttle valve in the influx to the inlet valve ( 3 ) is used. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lastregelung der Brennkraftmaschine durch die Regelung des Auslassdruckniveaus vorgenommen wird.Method according to claim 7 or 8, characterized that a load control of the internal combustion engine by the scheme the outlet pressure level is made. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellglied eine variable Turbinengeometrie oder ein Wastegate des Aufladesystems in Form eines Turboladers zur Regelung des Auslassdruckniveaus verwendet wird.Method according to claim 7, 8 or 10, characterized that as an actuator variable turbine geometry or a wastegate the turbocharger charging system for controlling the exhaust pressure level is used. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet dass als Stellglied zur Regelung des Auslassdruckniveaus eine Drosselklappe im Abgastrakt verwendet wird.A method according to claim 7, 8 or 10, characterized that as an actuator for controlling the Auslaßdruckniveaus a throttle valve used in the exhaust tract. Verfahren nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine bezüglich des Zylinderraums (11) interne Abgasrückführung (AGR) durch die Regelung des Abgasdruckniveaus in Abhängigkeit des Einlassdruckniveaus dahingehend beeinflusst wird, dass die interne AGR zur Lastregelung oder zum Anwärmen eines Brenngases verwendet werden kann.A method according to claim 7 to 12, characterized in that a with respect to the cylinder space ( 11 Internal exhaust gas recirculation (EGR) is influenced by the regulation of the exhaust gas pressure level as a function of the inlet pressure level so that the internal EGR can be used for load regulation or for heating a fuel gas.
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