DE19947728B4 - Exhaust system for a two-stroke internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Auspuffanlage für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Umkehrspülung, mit mindestens einem Zylinder (2), von welchen über mindestens einen Auslaßschlitz (9) ein zu einem Abgasrohr (11) führender Auslaßkanal (10) ausgeht, wobei der Anfangsbereich des Abgasrohres (11) mit mindestens einer einen einlaßseitigen Diffusor (16) aufweisenden Resonanzkammer (15) strömungsverbunden ist, an welche ein Abgas-Endrohr (19) anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß im Abgasrohr (11) mindestens eine erste Resonanzkammer (12) und mindestens eine zweite Resonanzkammer (15) in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei vorzugsweise zwischen erster und zweiter Resonanzkammer (12, 15) eine Querschnittsverengung (18) ausgebildet ist.exhaust system for one Two-stroke internal combustion engine with reverse purge, with at least one Cylinder (2), of which over at least one outlet slot (9) an exhaust duct (10) leading to an exhaust pipe (11) emanates, wherein the initial region of the exhaust pipe (11) with at least an inlet side Flow-connected to the diffuser (16) having resonance chamber (15) to which an exhaust tailpipe (19) adjoins, characterized that in the Exhaust pipe (11) at least a first resonance chamber (12) and at least a second resonance chamber (15) in the flow direction behind one another are arranged, preferably between the first and second Resonance chamber (12, 15) has a cross-sectional constriction (18) formed is.
Description
Die Erfindung betrifft eine Auspuffanlage für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Umkehrspülung, mit mindestens einem Zylinder, von welchen über mindestens einen Auslaßschlitz ein zu einem Abgasrohr führender Auslaßkanal ausgeht, wobei der Anfangsbereich des Abgasrohres mit mindestens einer einen einlaßseitigen Diffusor aufweisenden Resonanzkammer strömungsverbunden ist, an welche ein Abgas-Endrohr anschließt.The The invention relates to an exhaust system for a two-stroke internal combustion engine with reverse flush, with at least one cylinder, of which at least one outlet slot a leading to an exhaust pipe outlet channel starting, wherein the starting region of the exhaust pipe with at least one an inlet side Connected to the diffuser having resonance chamber, to which a Exhaust tailpipe connects.
Bei einer Auspuffanlage der eingangs genannten Art wird ein Abgasrohr mit anfänglich konstantem Querschnittsverlauf vom Auspuffschlitz über einen Auslaßkanal weggeführt. Zur Erzeugung einer rücklaufenden Saugwelle schließt daran ein Diffusor an, der, nach einem kurzen Übergangsstück, in einen Gegenkonus oder eine Blende mündet. In dieser Querschnittsverengung wird eine zum Zylinder laufende Druckwelle erzeugt, welche den Zylinderraum mit Frischluft versorgt, die während der Spülphase vom Einlaßschlitz durch den Zylinderraum in den Auspuff gelangt ist. Bei solchen Motoren mit hohen Nennleistungen ist die Fahrbarkeit meist auf ein sehr enges Drehzahlband beschränkt – die Motoren verlieren im unteren Drehzahlbereich sehr an Leistung. Der Grund dafür liegt in den gasdynamischen Vorgängen in der Auspuffanlage, welche in der Spülphase den Ladungswechsel, und damit die Motorleistung stark beeinflussen.at an exhaust system of the type mentioned is an exhaust pipe with initially constant cross section from the exhaust slot over one outlet channel led away. To generate a return Suction shaft closes a diffuser, which, after a short transition piece, into a counter cone or an aperture opens. In this cross-sectional constriction is a running to the cylinder Generated pressure wave which supplies the cylinder chamber with fresh air, the while the rinsing phase of inlet slot has passed through the cylinder chamber in the exhaust. In such engines With high power ratings, the drivability is usually on a very tight Speed range limited - the engines lose a lot of power in the lower rpm range. The reason for that lies in the gas dynamic processes in the exhaust system, which in the rinsing phase the charge exchange, and thus greatly affect engine performance.
Nach Öffnen des Auslaßschlitzes läuft eine starke Druckwelle in den Auspuff. Beim Durchlaufen des Diffusors wird eine rücklaufende Welle erzeugt, welche zu dem noch offenen Auslassschlitz zum Zylinder gelangt und den Druck im Zylinder senkt. Andererseits wird die durch den Diffusor laufende Druckwelle nach dem Erreichen des Gegenkonus, oder der Blende, als Druckwelle zurückgeworfen und erreicht den Zylinderraum zeitversetzt (später aufgrund der längeren Strecke) gegenüber der Saugwelle. Es kommt zu einer auspuffseitigen Nachladung des Zylinders.After opening the outlet slot runs a strong one Pressure wave in the exhaust. When passing through the diffuser is a returning Generated wave, which to the still open exhaust slot to the cylinder passes and reduces the pressure in the cylinder. On the other hand, the through the diffuser running pressure wave after reaching the counter cone, or the aperture, thrown back as a pressure wave and reaches the cylinder space with a time delay (later due to the longer distance) across from the suction wave. It comes to an exhaust-side recharge the Cylinder.
Die
Aus
der
Aus
der
In
der
Untersuchungen haben ergeben, daß allerdings bereits am Beginn der Spülphase große Überströmverluste dadurch auftreten, daß unmittelbar nach dem Öffnen der Spülkanäle der größte Überdruck in diesem Bereich anliegt, während der Auspuff durch die Sogwirkung des abgeströmten Gases bereits zu "Saugen" beginnt. Dies führt zu einer sogenannten "Kurzschlußspülung", wobei durch die beschriebenen Druckverhältnisse im Zylinder die klassische Umkehrspülung größtenteils umgangen wird. Die oben beschriebenen Auspuffanlagen mit Auspuff-Resonanzkammern können nur gegen Ende des gesamten Spülvorganges auftretende Spülverluste vermindern.Investigations have shown that, however, already at the beginning of the rinsing great overflow occur as a result that immediately after opening the Spülkanäle the greatest pressure in this area, while the exhaust already begins to "suck" by the suction effect of the gas stream. This leads to a soge called "short-circuit flushing", whereby the classic reverse flushing is largely bypassed by the described pressure conditions in the cylinder. The above-described exhaust systems with exhaust resonance chambers can only reduce flushing losses occurring towards the end of the entire flushing process.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden, und eine Auspuffanlage für Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit beliebiger Zylinderzahl vorzuschlagen, mit der die Spülverluste und der dadurch verursachte Emissionsausstoß effektiv vermindert werden können.task The invention is to avoid these disadvantages, and an exhaust system for two-stroke internal combustion engines to propose with any number of cylinders, with the flushing losses and the emission output caused thereby is effectively reduced can.
Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß im Abgasrohr mindestens eine erste Resonanzkammer und mindestens eine zweite Resonanzkammer in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, wobei vorzugsweise zwischen erster und zweiter Resonanzkammer eine Querschnittsverengung ausgebildet ist. Durch die der zweiten Resonanzkammer vorgelagerte erste Resonanzkammer wird erreicht, daß schon in der früheren Spülphase eine Auspuffreflexionswelle in Richtung Auspuffschlitz läuft, und dadurch schon am Beginn der Spülphase die vom Einlaßschlitz in den Auspuff gelangende Frischluft zurückdrängt. Besonders vorteilhaft für die Bildung einer wirksamen Abgasreflexionswelle während der frühen Spülphase ist es, wenn die erste Resonanzkammer eingangsseitig einen Diffusor und ausgangsseitig einen Gegenkonus aufweist, welche in die Querschnittsverengung mündet. Die erste Resonanzkammer, welche kleiner ausgebildet ist als die zweite Resonanzkammer, wird dabei möglichst nahe an den Auslaßkanal gelegt. Die erste Resonanzkammer ist in einer besonders bevorzugten Ausführung so bemessen, daß deren Volumen zwischen 1/5 und 1/2 der zweiten Resonanzkammer beträgt.According to the invention this by the fact that in the Exhaust pipe at least a first resonance chamber and at least one second resonance chamber in the flow direction are arranged one behind the other, preferably between the first and the second resonance chamber formed a cross-sectional constriction is. By the first resonance chamber upstream of the second resonance chamber is achieved that already in the earlier rinsing phase a Auspuffreflexionswelle runs in the direction of exhaust slot, and thereby already at the beginning of the rinsing phase the from the inlet slot forced back into the exhaust fresh air. Especially advantageous for education an effective exhaust gas reflection wave during the early rinse phase it, if the first resonance chamber input side, a diffuser and on the output side has a counter-cone, which in the cross-sectional constriction empties. The first resonance chamber, which is smaller than the second Resonance chamber is doing as possible close to the outlet placed. The first resonance chamber is in a particularly preferred Execution so measure that their Volume is between 1/5 and 1/2 of the second resonance chamber.
Durch die Volumen der ersten Resonanzkammer und der zweiten Resonanzkammer und die Querschnittsverengung zwischen den beiden Resonanzkammern kann das Leistungsprofil der Brennkraftmaschine an die jeweiligen Anforderungen angepaßt werden. In einer sehr vorteilhaften Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, daß die Strömungsquerschnittsfläche des Abgasrohres im Bereich der Querschnittsverengung zwischen 1/2 und 1/10 der Strömungsquerschnittsfläche im Anfangsbereich des Abgasrohres beträgt.By the volumes of the first resonance chamber and the second resonance chamber and the cross-sectional constriction between the two resonance chambers can the performance profile of the internal combustion engine to the respective Adapted requirements become. In a very advantageous embodiment variant can be provided be that the flow cross-sectional area of Exhaust pipe in the region of the cross-sectional constriction between 1/2 and 1/10 of the flow area in the initial area of the exhaust pipe is.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert.The The invention will be explained in more detail below with reference to FIG.
Es
ist schematisch eine Zweitakt-Brennkraftmaschine
An
den Gegenkonus
Das
Volumen der ersten Resonanzkammer
Beim
Abwärtsgang
des Kolbens
Am
Ende des Spülvorganges
wird hingegen in der zweiten Resonanzkammer
Durch
die der zweiten Resonanzkammer
Die
erfindungsgemäße Auspuffanlage
ist besonders für
gemischansaugende Brennkraftmaschinen geeignet. Sie kann aber auch
bei luftansaugenden Dieselmotoren verwendet werden, wobei anstelle
der in der Zeichnung eingetragenen Zündkerze
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