DE3685884T2

DE3685884T2 - Steuerungsverfahren fuer zweitaktbrennkraftmaschinen.

Info

Publication number: DE3685884T2
Application number: DE9090106127T
Authority: DE
Inventors: Jean Frederic Melchior
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-06
Filing date: 1986-11-05
Publication date: 1993-02-04
Anticipated expiration: 2006-11-06
Also published as: ATE57991T1; FR2589518A1; EP0245331A1; JPH0784847B2; ATE77870T1; KR880700892A; FR2589518B1; WO1987003043A1; KR940009681B1; IN167357B; EP0384492A2; BR8606960A; DE3685884D1; US4995348A; DE3675388D1; AU6620286A; EP0384492B1; JPS63501304A; EP0384492A3; EP0245331B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen mit mindestens einer von einem Kolben begrenzten Arbeitskammer variablen Volumens, die mindestens einen Lufteinlass sowie einen Gasauslass aufweist und im Zweitaktzyklus betrieben wird.
Die Erfindung betrifft insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - durch eine Turbo-Kompressor-Gruppe aufgeladene Motoren; besagte Gruppe besteht aus einer Turbine, die von den Auspuffgasen des Motors betrieben wird und mechanisch an den Aufladekompressor angechlossen ist; der Ausgang des Kompressors ist verbunden mit dem/den Lufteinlass/Lufteinlässen der Arbeitskammer, bzw. den einzelnen Arbeitskammern.
Bekannt ist, daß der Betrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Arbeitskammer variablen Volumens, d.h., einer Kammer, begrenzt vom einer beweglichen Einrichtung (wie einem Kolben), die mit einer stationären Anordnung (wie einem Zylinder) zusammenarbeitet, stets zwei unterscheidbare Phasen umfasst:
- Eine sogenannte Schließphase, während der die Arbeitskammer durch den simultanen Schließzustand der Verteilerorgane von Einlass und Auslass von den Systemen der Luftzufuhr und des Gasauslasses isoliert ist und in deren Verlauf Kompression, Verbrennung und Expansion erfolgen, wodurch der wesentliche Teil der auf die Motorwelle gerichteten positiven Arbeit geleistet wird, und
- eine Offenphase des Gasaustausches, in der die Arbeitskammer mit den Systemen der Zufuhr und/oder des Auspuffs verbunden ist.
Bei allen Motoren dieser Art umfasst die Offenphase eine Periode der Druckentlastung in der/den Arbeitskammer/n; diese wird am Ende des Expansionshubes der Schließphase bewirkt durch das Herstellen einer Verbindung zwischen Arbeitskammer und dem einzigen Auspuffsystem durch Öffnen des Verteilerorgans für den Auspuff. Diese Entlastungsperiode wird häufig "Verpuffungsausstoß" oder englisch "pulse" genannt. Aufgrund des in der Arbeitskammer herrschenden Drucks, der durch die Erhitzung der durch die Verbrennung erzeugten Gase noch erhöht wird und der weit über dem im Auspuffsystem herrschenden Druck liegt (in der Regel im Verhältnis 2:3) erfolgt in dieser Phase eine Expansion zunächst im Schallbereich und später dann im Unterschallbereich, im Rahmen derer ein Großteil der in der Arbeitskammer enthaltenen Gase (mehr als die Hälfte) in das Auspuffsystem geleitet wird.
Bei einem Viertaktmotor wird nach der Entlastungsperiode wenigstens ein Teil des verbleibenden Gases durch den Kolben zum Auspuff hin verdrängt, wobei besagter Kolben in der Folge die Frischluft während der Phase des zunehmenden Volumens der Arbeitskammer ansaugt. Dagegen erfolgt bei einem Zweitaktmotor die Entleerung der nach der Entlastungperiode in der Arbeitskammer verbliebenen Gase und das Ersetzen derselben durch Frischluft, auf aerodynamischem Wege durch den simultanen Offenzustand der Verteilerorgane des Ein- und Auslasses und zwar in der sogenannten Spülungsperiode. Die Effizienz der Spülung wirkt bestimmend für den Wirkungsgrad und die Leistung des Zweitaktmotors. Es wurden daher bereits verschiedene Spülsysteme vorgeschlagen, darunter insbesondere die Verwendung von Ventilen beim Zweitaktmotor, um so Einlass- und Auslassorgane verfügbar zu machen.
Zur effizienten Durchführung dieser Spülung ist es jedoch erforderlich, daß der unmittelbar vor der/den Arbeitskammer/n, d.h., im Zuführsystem, herrschende Druck im Schnitt höher ist als jener, der während der Spülung unmittelbar dahinter im Auspuffsystem herrscht, und zwar bei allen Drehzahlbereichen des Motors. Bisher benötigten die Zweitaktmotoren daher Druckerzeugungseinrichtungen, um diesen Druckunterschied während der besagten Spülperiode auf einem positiven Durchschnittswert zu halten.
Diese Druckerzeugungseinrichtungen können entweder vom beweglichen Kolben selbst gebildet sein, indem dieser einen Doppeleffekt zeitigt und beispielsweise mit einer Kammer zusammenarbeitet, die unter seiner Unterfläche liegt (z. B. bei Kolben mit Kreuzkopf) oder mit dem stationären Gehäuse der Hauptwelle und zugeordneten Verteilerorganen, die so ausgelegt sind, daß sie die Vorkompression der Luft vor ihrer Einführung in die Arbeitskammer gewährleisten, oder besagte Druckerzeugungseinrichtungen werden durch ein hilfsweises Überdruckorgan gebildet, das mechanisch mit der Hauptwelle verbunden ist, wie z. B. ein Drehkolbenverdichter oder ein Roots-Gebläse, oder unabhängig von der Rotation der Hauptwelle - beispielsweise elektrisch - angetrieben wird.
Wirtschaftlich gesehen, wirken sich diese unterschiedlichen Druckerzeugungseinrichtungen in der Praxis sowohl in bezug auf die Dimensionierung des Motors mit seinen Zusatzeinrichtungen als auch bezüglich des Energieverbrauchs negativ aus.
Im Falle von Zweitaktmotoren, die durch einen Turbo-Kompressor aufgeladen werden, wird die zwischen den Positionen vor und nach der Arbeitskammer gegebene positive Druckdifferenz, die zur Spülung der betreffenden Kammer während der Spülperiode erforderlich ist, bei Betrieb mit erhöhter Leistung auf natürliche Weise durch den Turbolader gewährleistet. Wenn der Kompressor mit einem ausreichenden Druckverhältnis arbeitet, ist das für einen stabilen Antrieb des Turbo-Kompressors nötige Expansionsverhältnis in der Tat umso geringer, je grösser der Gesamtwirkungsgrad desselben und je höher die verfügbare Gastemperatur am Ausgang der Arbeitskammern. Ein moderner Turbo-Kompressor, mit einem Gesamtwirkungsgrad von beispielsweise 60%, bei dem die Turbine mit Gasen von einem Druck unter 4 bar bei 600ºC versorgt wird, liefert Luft unter 5 bar, ausgehend von einer Atmosphäre von 20ºC; die Arbeitskammer ist so auf natürliche Weise einer positiven Druckdifferenz von 1 bar unterworfen.
Dagegen reicht bei Betrieb dieser aufgeladenen Zweitaktmotoren mit geringer Leistung, die für den Auspuff aus den Arbeitskammern verfügbare Enthalpie nicht aus, daß die Aufladeturbine den Kompressor mit einer Geschwindigkeit antreiben könnte, mittels derer gewährleistet wäre, daß die vorgenannte Druckdifferenz positiv bliebe. Diese Umkehrung der Druckdifferenz, durch die ein erneutes Einführen von Frischluft in die Arbeitskammer verhindert würde, hätte zur Folge, daß der Motor - ohne zusätzliche Mittel - stehenbliebe, und um so mehr wäre auch der Start des Motors unmöglich.
Diese zusätzlichen Mittel können von der Art der vorbeschriebenen Druckgeneratoren sein. Sie können jedoch ebenso von einer Art sein, die den Betrieb des Turbo-Kompressors unabhängig vom Motor gestattet, und zwar mit einer Geschwindigkeit, durch die die Umkehrung der Druckdifferenz vor und nach der Arbeitskammer verhindert wird. So kann beispielsweise eine Nebenschlussleitung angeordnet werden, der eine Hilfsverbrennkammer zugeordnet ist und die den Ausgang des Kompressors mit dem Eingang der Turbine verbindet; gleichzeitig können Regeleinrichtungen vorgesehen werden, mittels derer verhindert wird, daß die Geschwindigkeit des Turbo- Kompressors unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt. Als Variante kann dem Turbo-Kombressor ein zusätzliches, mit einer Druckflüssigkeit versorgtes Turbinenrad beigefügt werden, z. B. eine hydraulische Pelton-Turbine.
Diese bekannten zusätzlichen Mittel sind jedoch komplex und kostenintensiv und bedingen in der Praxis zudem eine Erhöhung des Brennstoffverbrauchs.
Ziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu realisieren, im Rahmen dessen Zweitaktmotoren - abgesehen, gegebenenfalls, von einem Turbolader - ohne externe Spüleinrichtung arbeiten können, um so den Start und den Betrieb bei geringer Leistung zu gewährleisten.
Ziel der Erfindung ist es ferner, die Einführung von Frischluft in die Arbeitskammer/n von Zweitaktmotoren auf natürliche Weise zu sichern, insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - bei aufgeladenen Motoren, während deren Betrieb bei geringer Leistung und beim Start, und dies ohne Hinzufügen der vorgenannten zusätzlichen Mittel.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die hinter der/den Arbeitskammer/n vorhandene Energie zumindest teilweise zu nutzen, um so besagte Einführung von Frischluft zu erleichtern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Beschleunigung des Rotors eines Turboladers - sofern vorgesehen - zu erleichtern, indem die vor der/den Arbeitskammer/n bei Öffnung des Auspuffverteilerorgans verfügbare Energie erhöht wird.
Ziel der Erfindung ist es ferner, die Antriebsmomentkurve des Motors zu verbessern.
Die Erfindung hat außerdem zum Ziel, den Start des Motors, insbesondere den Kaltstart, zu erleichtern.
Gegenstand der Erfindung ist eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit mindestens einer, durch einen Kolben in einem Zylinder begrenzten Arbeitskammer variablen Volumens, ohne Seitenschlitze; besagte Maschine wird vorzugsweise - jedoch nicht ausschließlich - von einem Turbo-Kompressor aufgeladen, wobei der Gasleinlass der Turbine mit dem Gasauslass der Arbeitskammer und der mechanisch durch die Turbine geregelte Luftauslass des Kompressors mit dem Lufteinlass der Arbeitskammer verbunden ist; bei dieser Maschine sind Lufteinlass und Gasauslass der Arbeitskammer mit Einlass- und Auslassventilen versehen, die mit der Rotation der Motorwelle synchronisiert sind. Die Maschine benötigt keine externe Spüleinrichtung zur Gewährleistung des Startvorganges und des Betriebes bei geringer Leistung.
Der Rahmen der Erfindung schließt also inaktive Verteilerorgane von jener Art aus, wie sie bei fast allen bekannten Zweitaktmotoren angetroffen werden, bestehend aus in die starre Zylinderwand angebrachten Schlitzen, die vom Kolben im Laufe seiner Verschiebung zyklisch freigegeben werden. In diesem Falle werden die Öffnungs- und/oder Schließwinkel in der Tat notwendigerweise ein für alle Mal durch die Position des beweglichen Kolbens festgelegt und sind symmetrisch zu der dem Maximalvolumen der Arbeitskammer entsprechenden Kolbenposition, dem sogenannten unteren Totpunkt (PMB); besagte Schlitze gewährleisten die Verbindung zwischen Arbeitskammer und Außenwelt.
Die Ventile können - in besonders vorteilhafter Weise - wie in dem am 15. Januar 1976 eingereichten französischen Patent Nr. 2.338.385 beschrieben, ausgelegt sein.
Gemäß der hier vorliegenden Erfindung zeichnet sich das Arbeitsverfahren der vorgenannten Maschine im wesentlichen wie folgt aus:
a. Sofern mindestens einer ihrer leistungsabhängigen Betriebsparameter Werte aufweist, die dem Normal- oder Nominalbetrieb entsprechen, arbeitet die Maschine - wie an sich bekannt - im Zweitakt, wobei dieser wie folgt umfasst:
- Eine Kompressions-Verbrennungs-Expansionsphase, während der die Ein- und Auslassventile geschlossen sind;
- eine Auspuffperiode am Ende der Expansionsphase, während der nur die Auslassventile geöffnet sind;
- eine Spülperiode, während der die Ein- und Auslassventile gleichzeitig geöffnet sind und die Verbrennungsgase - bedingt durch die innerhalb und außerhalb der Arbeitskammer/n herrschenden, im Durchschnitt positiven Druckunterschiede, zumindest teilweise durch Frischluft ersetzt werden.
b. Dagegen verfügt die Maschine, gemäß der Erfindung, nicht über eine externe Spüleinrichtung zur Gewährleistung des Startvorgangs und des Betriebs bei schwacher Leistung; sofern der/die Betriebsparameter Werte aufweist/en, im Rahmen derer ein ordnungsgemäßes Drehen oder Funktionieren der Maschine nicht gewährleistet ist, wird die Winkelposition der Ventilöffnungen in bezug auf die Position bei maximalen Volumen der Arbeitskammer/n so vorgeschoben, daß die Verbindung zwischen dieser/n und dem Einlaßsystem der Maschine während, oder hauptsächliche während eines Teils jenes Zeitraumes erfolgt, in dem das Volumen in der Arbeitskammer zunimmt. Dabei können die Rohre, die die Verbindung zwischen Arbeitskammer und Auspuff- Sammelrohr gewährleisten, dergestalt angeordnet sein, daß - insbesondere während einer Phase, in der die Einlass- und Auslassventile gleichzeitig geöffnet sind, keine wesentliche Gegenströmung vom Auspuff-Sammelrohr zur/zu den Arbeitskammer/n entstehen kann.
Die Änderung der Arbeitswinkelpositionen der Einlass- und Auslassventile kann abrupt erfolgen, wenn der Parameter einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Gegebenenfalls können mehrere aufeinanderfolgende Schwellenwerte vorgesehen werden, so daß mehrere abrupte Änderungen der vorgenannten Ventilstellungen realisiert werden.
Als Variante dazu können die genannten Winkelpositionen nach der fortlaufenden oder quasi-fortlaufenden Funktion des vorgenannten Parameters geändert werden, um Schritt für Schritt zwischen der Position, die einem günstigen Leistungsbereich entspricht bis zu der, die dem ungünstigsten entspricht, zu wechseln.
Unter dem leistungsbezogenen Betriebsparameter versteht man, im Sinne der Erfindung, einen feststellbaren Parameter, der mit dem Betrieb des Motors verknüpft ist und wenigstens zwei Werte annehmen kann, deren einer einem Betrieb des Motors entspricht, während dessen der Wert der Druckdifferenz vor, bzw. einlasseitig der Kammer und hinter, bzw. auslasseitig, positiv und ausreichend bleibt, um den einwandfreien Betrieb des Motors dergestalt zu gewährleisten, daß dieser in gewohnter Weise eines herkömmlichen Zweitaktmotors im Normalbetrieb drehen kann, wogegen der andere Wert einer Betriebsweise des Motors entspricht, bei der zu befürchten steht, daß besagte Druckdifferenz nicht groß genug ist oder negativ wird oder bei der sie einfach nicht existiert, wie dies bei Stillstand des Motors der Fall ist.
Dieser Parameter kann beispielsweise wie folgt sein:
- der Wert des Aufladungsdrucks im Falle eines aufgeladenen Zweitaktmotors;
- die pro Zyklus in die Arbeitskammer/n eingeführte Brennstoffmenge;
- die Drehgeschwindigkeit der Motorhauptwelle;
- die im Auspuft-Sammelrohr herrschende Temperatur;
- der Effektivwert der Differenz zwischen Ein- und Auslassdruck und - vorzugsweise - zwischen den unmittelbar vor und nach der Arbeitskammer herrschenden Drücken.
Die beispielsweise durch einen Messfühler für den besagten Parameter empfindlich gemachten Steuereinrichtungen steuern die Funktion der Einlass- und Auslassventile und können beliebiger Art sein. Sie können z. B. mechanischer Art sein und direkt von der Hauptwelle des Motors über eine kinematische Kette angetrieben werden, beispielsweise im Falle einer Nockenwelle. In diesem Falle sind mechanisch oder anders angeordnete Regeleinrichtungen dazu vorgesehen, die Öffnungs- und Schließwinkel der Einlass- und Auslassventile zu verändern.
Die vorgenannten Steuereinrichtungen können ebenso elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Art und mit der Drehung der Hauptwelle des Motors synchronisiert sein; für den besagten Parameter empfindliche Regeleinrichtungen erlauben es dabei ebenfalls, die Öffnungs- und Schließwinkel der Einlass- und Auslassventile zu verändern.
Auf diese Weise funktioniert der Motor dank der Erfindung im normalen Betriebsbereich wie jede andere Brennkraftmaschine der verschiedenen bekannten, aufgeladenen oder nicht aufgeladenen Arten. Dagegen ist sein Betrieb dergestalt modifiziert, daß die Spülung effizient gesichert oder ersetzt wird, wenn er sich außerhalb des besagten normalen Betriebsbereichs befindet.
Dies kann dadurch erreicht werden, daß im wesentlichen ein Teil des anwachsenden Hubvolumens der Arbeitskammer/n als Luftansaughub benutzt wird und die Winkellagen des Öffnens und Schliessens der Einlass- und Auslassventile entsprechend variiert werden.
Zu diesem Zwecke wird innerhalb des Zyklus das Öffnen zumindest des Einlassventils merklich vorverlegt, z. B. in die Nähe des halben Hubes des beweglichen Kolbens der Arbeitskammer, wobei in der Folge die Verteilung für das Auslassventil verändert wird. So erhält man eine Erhöhung der für die Verbrennung verfügbaren Frischluftmenge und, indem man das Schließen der Einlass- und Auslassventile vorverlegt, eine Verbesserung des volumetrischen Kompressionsverhältnisses; dadurch wird zudem - falls gewünscht - im bevorzugten Falle eines Dieselmotors eine Selbstentzündung erleichtert.
Die Vorverlegung des Auspufftaktes innerhalb des Zyklus erhöht zudem die Energie des Verpuffungsstosses, der mit höherem Druck und höherer Temperatur erfolgt. Im Falle einer von einer Turbo- Kompressor-Gruppe aufgeladenen Zweitaktbrennkraftmaschine, deren den Kompressor antreibende Turbine ihrerseits vom Auspuffgas angetrieben wird, kann das Auspuffsystem vorteilhafterweise eine sehr direkte Verbindung zwischen dem Auslassventil und dem Turbinenrad aufweisen. Man stellt dabei fest, daß die Auspuffimpulse bei sehr geringer Geschwindikgeit eine langsame Rotation der Turbo- Kompressor-Gruppe bewirken; dadurch wird die Arbeitskammer ausreichend ventiliert, um die Verbrennungsgase daraus abführen und die Frischluft zuführen zu können, ohne eine Überversorgung des Motors mit Luft nach sich zu ziehen.
Diese direkte Verbindung kann einfach dadurch gewährleistet werden, daß regelmäßig gekrümmte Auspuffrohre verwendet werden, die in ein Auspuff-Sammelrohr münden, dessen Durchlaßquerschnitt - angepaßt an große Durchflussmengen bei Bereichen erhöhter Leistung - die Verpuffungsimpulse in Axialrichtung des Sammelrohres nicht behindert; dabei mündet das Sammelrohr ohne Zwischenschaltung eines Verteilers am Turbinenrad ein.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung können Winkelpositionen derart angeordnet sein, daß sich die Einlass- und Auslassventile - zumindest annhähernd - nicht gleichzeitig im effektiven Offenzustand befinden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können sich die Einlass- und Auslassventile gleichzeitig im offenen Zustand befinden; in diesem Falle sind Einrichtungen für eine Strömung in einer Richtung am Auspuff vorgesehen, mittels derer ein mögliches Rückströmen von Gas aus dem Auspuffsystem in die Arbeitskammer/n verhindert oder begrenzt wird.
Bei dieser weiteren Ausführungsform der Erfindung können Klappen oder andere mechanische Rückschlageinrichtungen am Auspuff eingesetzt werden: ferner kann entweder das Trägheitsmoment der Gassäule genutzt werden, die in einem den Gasauslass der Arbeitskammer mit dem Gassammler verbindenden Rohr in Bewegung gesetzt ist, oder der Strahleffekt, den ein von einer Arbeitskammer kommender Gasstoss auf die Entleerung einer anderen, in der Spülphase befindlichen Arbeitskammer zeitigt; dazu sind mehrere, vorzugsweise mehr als drei Arbeitskammern vonnöten.
Vorteilhafterweise können unter Ausnutzung der Trägheit der Auspuffgase Einrichtungen flir eine Durchströmung in nur einer Richtung im Auspuffsystem vorgesehen werden, vor allem in den Rohren, die die Verbindung zwischen den Gasauslässen der Arbeitskammer/n und dem Gassammler bilden; dabei können besagte Einrichtungen z. B. von starren, ausreichend langen Auspuffrohren gebildet werden, deren Mündung vorzugsweise gleich ausgerichtet ist, wie die Gasströmung im Sammler.
Ebenso kann der vom Gasimpuls hervorgerufene Strahleffekt ausgenutzt werden, insbesondere dann, wenn mehr als drei Arbeitskammern vorhanden sind; dies geschieht, indem Rohre mit konvergenter oder konvergent/divergenter Rohrform vorgesehen werden, um die Verbindung zwischen dem Gasauslaß der Arbeitskammer/n und dem Gassammler zu gewährleisten, wobei der Auslass gleich ausgerichtet ist, wie die Gasströmung im Sammler - vorzugweise konzentrisch zu demselben -.
Im letzteren Falle kann der Gassammler einen im wesentlichen konstanten und ausreichend geringen Druchlaßquerschnitt besitzen, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gases bei Nominalbetrieb am hinteren Ende des Sammlers die Mach-Zahl 0,4 übersteigt. Der hintere Auslass des Gassammlers kann mit dem Einlass der Turbine des Turbo-Kompressors eines aufgeladenen Motors über einen Diffusor verbunden sein, der die Geschwindigkeit auf eine Mach-Zahl unter 0,4 herabsetzt. Als Variante dazu kann der hintere Auslass des Gassammlers unmittelbar mit dem Gaseinlass der Turbine eines Turboladers in Verbindung stehen, dessen Verteiler-Spiralgehäuse dergestalt angeordnet ist, daß die Gasgeschwindigkeit zwischen dem Sammlerauslass und der Einführung in den Rotor der Turbine nicht verringert wird.
Anzumerken ist, daß Zweitaktmotoren, bei denen nur der Einlass oder nur der Auslass über ein Regelventil gesteuert wird, bereits bekannt sind; in diesen Fällen erfolgt der Einlass oder Auslass über fest angebrachte Schlitze, die durch den Kolben freigegeben werden.
Dagegen gestattet es die Erfindung, durch das vorverlegte, nach dem Öffnen des Auslaßventils erfolgende Öffnen des Einlassventils vorübergehend eine Viertakt-Wirkung zu erzeugen. Diese Wirkung ist zum einen nicht möglich bei Motoren mit Einlaßschlitz, deren Einlassöffnung starr ist und daher nicht vorverlegt werden kann (US-A- 2.097.883, ausgenommen Abb. 6) und zum anderen bei Motoren mit Auslassschlitz, bei denen das Öffnen des Einlasses zwar vorverlegt werden kann, jedoch nicht nach dem des Auslasses (US-A-2.097.883, Abb. 6)
Genauer gesagt, beträgt der Kompressionshub bei Normalbetrieb des Motors im Sinne der Erfindung, wenigstens 50% des Gesamthubes des/der einzelnen Kolben. Beim Starten oder bei Betrieb mit geringer Leistung beträgt der Ansaughub mindestens 50% des Gesamthubes, während der Kompressionshub bei 100% des Gesamthubes liegen kann; dabei ist die Winkelversetzung OE-OA grösser oder gleich 20º (Rotationsgrad der Kurbelwelle).
Bei den bekannten Zweitaktmotoren mit Einlassschlitzen und Auslassventilen variabler Steuerung, kann der Ansaughub aufgrund der stationären Einlassschlitze nicht vergrößert werden; aus demselben Grund vermag auch der Kompressionshub nur zum Teil vergrößert werden, d.h., ohne 100% zu erreichen.
Bei den bekannten Zweitaktmotoren mit Auspuffschlitzen und Einlassventilen mit variabler Steuerung, kann der Ansaughub zwar vergrößert werden, jedoch zum Nachteil des Versatzes von OE (Öffnen des Auslasses) - OA (Öffnen des Einlasses). Die Ausstossverpuffung entleert sich infolgedessen gegen den Einlass, was zum Abwürgen des Motors führt. Bedingt durch die stationären Auslassschlitze kann der Kompressionshub nicht 100% erreichen.
Es wurde bereits vorgeschlagen, einen Motor alternativ mit einem Zweitaktzyklus und einem Viertaktzyklus arbeiten zu lassen, d.h., ohne kontinuierliche oder graduelle Veränderung zwischen den beiden Betriebsarten (siehe JP-A-58 152 139).
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Arbeitsverfahren zum Starten eines solchen Motors, im Rahmen dessen der Motor, beim Startvorgang nach einem der vorbeschriebenen Verfahren arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem aufgeladenen Motor der Turbolader vor Anlassen des Motors in Gang gesetzt wird.
Weitere Vorteile und Charakteristika der Erfindung ergeben sich bei der Lektüre der folgenden Beschreibung; diese gilt als nicht eingrenzendes Beispiel und bezieht sich auf die im Anhang beigefügte Zeichnung, in der
- Abb. 1 eine schematische Ansicht einer an sich bekannten Arbeitskammer eines Zweitaktmotors im Sinne der Erfindung zeigt;
- Abb. 2 das Winkeldiagramm des Öffnens und Schließens der Einlass- und Auslassventile gemäß einem bekannten Zweitaktzyklus dieses Motors aufzeigt;
- Abb. 3 das Diagramm während des Betriebs bei geringer Leistung des Motors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- Abb. 4 das Diagramm während des Betriebs bei geringer Leistung des Motors gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- Abb. 5 eine schematische Ansicht eines anderen, für den Betrieb gemäß Abb. 4 konzipierten Motors darstellt;
- Abb. 6 eine schematische Ansicht eines anderen, für den Betrieb gemäß Abb. 4 konzipierten Motors darstellt.
Die Bezugnahme gilt zunächst den Abbildungen 1 und 2.
Der Motor, anhand dessen die Erfindung beschrieben wird, ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einer oder mehreren Arbeitskammern der im genannten französischen Patent Nr. 2.338.385 beschriebenen Art. Diese in Abb. 1 dargestellte Arbeitskammer zeichnet sich aus durch einen beweglichen Teil, nämlich einen verschiebbaren Kolben 1 mit seiner Pleuelstange 2 und einen stationären Teil, nämlich einen Zylinder 3, der an seiner Oberseite mit einem Zylinderkopf 4 versehen ist. Dieser weist Einlasspassagen 5 und Auslasspassagen 6 auf, die geöffnet und geschlossen werden können mit Hilfe eines Einlassventils 7, das mit einem Einlassventilsitz 8 kooperiert und mittels eines Auslassventils 9, das mit einem Auslassventilsitz 10 kooperiert. Der Zylinder 3 hat demzufolge keine Öffnungen in seiner Seitenwand, und die Ventilsitze 8 und 10 sind im Zylinderkopf 4 angeordnet.
Die anderen Teile des Motors, nämlich Hauptwelle, Nockenwelle und Ventilstößel werden nicht im einzelnen beschrieben, da sie herkömmlicher Art sind. Neigung und Gestaltung der Ventile sind bestmöglich angeordnet, wie z. B. im vorgenannten französischen Patent Nr. 2.338.385 beschrieben, um so die Leistung bei Normalbetrieb so effizient wie möglich zu gestalten.
Das Diagramm in Abb. 2 zeigt die bekannte Betriebsweise dieses Motors. Dieses Diagramm, dessen winkelmäßiger Ausgangspunkt durch den unteren Totpunkt PMB dargestellt ist, wird im Uhrzeigersinn durchlaufen. Die Winkelpositionen sind wie folgt:
- Öffnen des Auslasses OE: - 60º,
- Schließen des Auslasses FE: + 100º,
Öffnen des Einlasses OA: - 30º,
- Schließen des Einlasses FA: + 100º.
Daraus geht hervor, daß sich nach einem Abwärtshub von 120º, ausgehend vom oberen Totpunkt, das Auslassventil 9 öffnet (OE), während das Einlassventil 7 noch über 30º geschlossen ist, was der Auspuffperiode entspricht. Nach dem Öffnen des Einlasses OA, folgt der Auspuffperiode eine Spülphase von 130º, während der es unter der aerodynamischen Wirkung der zwischen Einlasspassage 5 und Auslasspassage 6 der Arbeitskammer gegebenen positiven Druckdifferenz zur Erneuerung der Luftaufladung kommt. Die Geschlossenphase dauert danach 200º und ist im betrachteten Beispiel mit einem eigentlichen Kompressionshub von 80º, der einem volumetrischen Kompressionsverhältnis von 8/1 entspricht, asymmetrisch verteilt, da der Verbrennungs-Expansionshub 120º dauert und einem volumetrischen Expansionsverhältnis von 12,9/1 entspricht.
Dieser asymmetrische Zyklus erlaubt in bekannter Weise einen höheren Wirkungsgrad in Verbindung mit einer ebenfalls höheren spezifischen Leistung.
Ein solches Verteilungsdiagramm kann in bekannter Weise insbesondere mit Hilfe einer Nockenwelle gewährleistet werden, die mechanisch mit der Welle bzw. der Kurbelwelle verbunden ist und direkt oder indirekt mit den Ventilen und ihren elastischen Rückholeinrichtungen zusammenwirkt; dabei kann das Zusammenwirken zwischen der Nockenwelle und den Ventilen mechanisch (Stangen-Stößel, Schwenkhebel, etc..) oder mittels jeder anderen Einrichtung, wie z. B. einer hydraulischen Übertragung etc., erfolgen.
Besagtes Diagramm kann ebenso durch einfache Steuereinrichtungen (z. B. hydraulische, pneumatische oder auch elektromagnetische Aggregate), die in ihrer Winkelpositionen modifiziert werden können, erreicht werden.
Gemäß der hier vorliegenden Erfindung sind diese Steuereinrichtungen dergestalt angeordnet, daß sie im Laufe des Motorbetriebs die Öffnungs- und/oder Schließwinkel der Einlass- und Auslassventile verändern können, und dies mit beträchtlichen Winkelabweichungen.
So kann z. B. die Verbindung zwischen Nockenwelle und den einzelnen Ventilen variable Regeleinrichtungen (z. B. hydraulische Veränderung des Spiels oder Verschiebung der Schwinghebelachsen etc. .) aufweisen;
- oder es kann auch die Verbindung zwischen Nockenwelle bzw. Nocke und Motorwelle in an sich bekannter Weise variabel sein;
- Nockenwellen mit doppeltem Nockenprofil können ebenfalls verwendet werden; sie müssen so ausgelegt sein, daß im Laufe des Betriebes durch Verschiebung der Nockenwelle von einem zum anderen Profil gewechselt werden kann;
- im Falle der direkten Steuerung der Ventile durch hydraulische, pneumatische oder elektromagnetische Stellglieder kann der Öffnungs- und Schließwinkel des Ventils durch an sich bekannte Feinregulierungseinrichtungen variiert werden, indem beispielsweise Positionsgeber für die Motorwelle verwendet werden.
Im folgenden beziehen wir uns auf Abb. 3 und beschreiben eine erste Ausführungsform der Erfindung.
Erfindungsgemäß arbeitet der im Beispiel aufgeführte Motor entsprechend dem in Abb. 2 dargestellten Zweitaktzyklus, sofern sich ein Betriebsparamter des Motors oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes bewegt. Als Parameter gilt beispielsweise die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Wenn diese Geschwindigkeit unter besagten Schwellenwert fällt, veranlassen die erfindungsgemäßen Ventilsteuereinrichtungen sofort eine Veränderung der Öffnungs- und Schließwinkel der Einlass- und Auslassventile gemäß Abb. 3. Dort sind die Winkel D.K. (Drehwinkel der Kurbelwelle) wie folgt:
OE: - 120º
FE: - 90º
OA: - 90º
FA: + 20'
Daraus geht hervor, daß das Öffnen des Auslassventils 9 (OE) um 60º gegen den oberen Totpunkt vorverschoben ist und nur 30º dauert - in dieser Periode findet die teilweise Entleerung der Verbrennungsgase in Form einer Verpuffung während der Auspuffperiode durch die Expansion statt - wobei letztere auf das Öffnen des Auslassventils 9 folgt. Am Ende dieser 30º schliesst sich das Auspuffventil 9 (FE).
Der Winkelversatz (an der Kurbelwelle gesehen) zwischen OA und OE - er beträgt in diesem Beispiel 30º - ist größer als der vorstehend definierte Grenzwert von 20º.
Die Spülperiode wird somit unterdrückt und bei Öffnen des Einlassventils 7 (OA), das gleichzeitig mit dem Schließen des Auspuffventils (FE) vonstatten geht, durch eine 110º dauernde Ansaugperiode für Frischluft ersetzt; volumenmäßig entspricht dies der Hälfte des Maximalvolumens der Arbeitskammer und massemäßig einem Verhältnis von 2/3 Frischluft; im verlangsamten Betriebsbereich reicht dies bei weitem für die Verbrennung der entsprechenden Brennstoffmenge.
Nach dem Schließen des Einlassventils (FA) kommt es zur Kompressionsphase, danach, nahe des oberen Totpunktes (PMH), zur Verbrennung, und der Zyklus beginnt erneut.
Da Einlass und Auslass niemals gleichzeitig geöffnet sind, ist die Höhe des im Auspuff-Sammelrohres herrschenden Drucks überhaupt nicht mehr von Bedeutung, und der so konzipierte Motor kann starten und auch verlangsamt stabil arbeiten, selbst wenn er nicht aufgeladen wird.
Im übrigen zeigt sich, daß der Kompressionshub in der Nähe des unteren Totpunktes PMB ansetzt und das volumetrische Kompressionsverhältnis auf einen erhöhten Wert von 15,6/1 (anstelle von 8/1) gebracht wird; dadurch wird die Selbstzündung der Luft- Brennstoff-Mischung sogar mit atmosphärischer Ansaugung gewährleistet, wenn es sich um einen Dieselmotor handelt.
Bei der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform kann das Verteilungsdiagramm der Abb. 3 leicht realisiert werden, wenn direkt wirkende Steuereinrichtungen für die Ventile durch den Gebrauch hydraulischer oder elektromagnetischer Stellglieder verwendet werden.
In der Tat ist es möglich - sofern die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle unter dem vorbeschriebenen Schwellenwert liegt - grosse Winkelgeschwindigkeiten des Öffnens und des Schliessens der Ventile und inbesondere des Auspuffventils 9 zu erbalten. Besagte Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit kann durch die Verwendung von hydraulischen Verbindungselementen zwischen dem Stellaggregat und dem Ventil noch erhöht werden; besagte Verbindungselemente ermöglichen es, zusammen mit bekannten hydraulischen Verteileinrichtungen, den Hub des Ventils zu verkürzen oder zu beschneiden.
Wird eine herkömmliche Ventilsteuerung (Nockenwelle, die mit elastischen Rückholeinrichtungen zusammenarbeitet) verwendet, so läßt sich das Verteilungsdiagramm der Abb. 3 teilweise nur schwer realisieren, vor allem bei relativ hohen Geschwindigkeiten, da die Nocke für das Heben und Senken des Schließventils eine besonders starke Neigung vorweisen muß.
Im Falle eines Motors mit einer Nockenwelle, ist daher die in der Folge unter Bezugnahme auf das Diagramm in Abb. 4 beschriebene Ausführungsform vorzuziehen.
Bei dieser Ausführungsform wird die Nockenwelle um 60º zurück verschoben, d.h. gegen den Uhrzeigersinn, sobald die Drehgeschwindigkeit unter den vorgegebenen Schwellenwert fällt, so daß man das besagte Diagramm erhält, in dem wie folgt gilt:
OE: - 120º
FE: + 40º
OA: - 90º
FA: + 40º
Wie bei der in Abb. 3 dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkelversatz zwischen OA und OE 30º. Im Gegensatz zu dem in Abb. 3 gezeigten Motor folgt der Auspuffperiode - ab dem Öffnen des Einlasses OA - jedoch eine gemischte Phase, bei der Einlassventil 7 und Auslassventil 9 gleichzeitig geöffnet sind.
Um einen eventuellen schädlichen Rückfluss von Auspuffgasen aus dem Auspuff-Sammelrohr während des Abwärtshubs des Kolbens zu vermeiden, falls beispielsweise der Druck im Auspuff-Sammelrohr über dem Einlassdruck liegt, was einen stabilen verlangsamten Betrieb des Motors verhindern würde, sind bei dieser Ausführungsform am Auspuff Einrichtungen für eine Strömung in nur einer Richtung vorgesehen - beispielsweise Rückschlagventile unmittelbar nach dem/den Auspuffentil/en - und zwar in einem Rohr, das die Arbeitskammer/n mit dem Auspuff-Sammelrohr verbindet.
Gemäß einer ersten Variante dieser weiteren Ausführungsform der Erfindung, wird der Rückfluß vermieden, indem das Trägheitsmoment der Gassäule genutzt wird, die in einem den Gasauslass der Arbeitskammer mit dem Gassammler verbindenden Rohr in Bewegung gesetzt ist, und zwar bedingt durch den während der Entleerung (Verpuffung) entstehenden Impuls am Ende des Expansionshubes bei Öffnen des Auspuffventils 9.
Diese Wirkung ist unter dem Namen Kadenacy-Eftekt bekannt und erfordert eine besondere Anordnung des Rohres (in bezug auf den Durchmesser und die Lange), um optimal zu sein.
Wenn die Rohre 11 so angeordnet sind, daß sie in Richtung der Gasströmung in ein gerades Auspuff-Sammelrohr 12 münden, wie aus Abb. 5 ersichtlich wird, so erhält man, selbst bei sehr geringen Geschwindigkeiten des Motors und bei fehlendem Kadenacy-Effekt, Verpuffungsstösse in Form von Impulsen, die das Auspuff-Sammelrohr 12 frei durchlaufen. Für den Fall, daß der Motor am Ende des Sammlers die Turbine 29 einer Turbo-Kompressor-Gruppe 28-29 - wie in Abb. 6 dargestellt - aufweist, sind die Verpuffungsstösse insbesondere dann ausreichend, eine Art Pelton-Turbinen-Effekt zu bewirken, wenn kein Hindernis, wie Krümmung, Spirale oder Verteiler vor dem Turbinenrad angeordnet ist, wobei mittels besagtem Effekt innerhalb der Einlaßsammelleitung 27 die Ventilation der Kammer 3 gewährleistet und dadurch ein sicherer und sanfter Betrieb des Motors bei tiefer gelegenen Drehzahlen und inbesondere auch beim Start ermöglicht wird.
Aus Abb. 5 wird zudem das Schema der Brennkraftmaschine im Sinne der Erfindung ersichtlich, die im Block 13, in dem die Motorwelle oder Kurbelwelle 14 dreht, drei Arbeitskammern oder Zylinder 3 aufweist; diese werden von einem Luftsammler 15 gespeist, dessen Einlass mit einem Luftfilter 16 ausgestattet ist. Die Einlass- und Auslassventile 17 bzw. 18 werden über Nockenwellen 19, 20 durch Steuereinrichtungen 21 angetrieben. Besagter Motor verfügt über einen Drehgeschwindigkeitsmesser 22 für die Welle 14, einen Druckmesser 23 für die Luftzufuhr, einen Sensor 24 für die pro Zyklus in die Arbeitskammern 3 durch Brennstoffeinführeinrichtungen 25 eingeführte Brennstoffmenge sowie - gegebenenfalls - einen Sensor 34 für die Auspufftemperatur. Elektronische Regeleinrichtungen 26 der Steuereinrichtungen 21 reagieren auf die Sensoren 22 und/oder 23 und/oder 24 und/oder 34 und regeln den Zustand der Steuereinrichtungen 21 für den normalen Zweitaktbetrieb oder den im Sinne der Erfindung veränderten Betrieb je nach Resultat des Vergleichs zwischen dem einfachen oder komplexen, von dem/den Sensor/en ermittelten Parameterwert und dem Schwellenwert.
Im Rahmen einer anderen Variante dieser Ausführungsform der Erfindung wird der Strahleffekt genutzt, hervorgerufen durch den aus einer Arbeitskammer oder einem Zylinder 3 herrührenden Impuls auf die Entleerung einer anderen Arbeitskammer, die sich im Zuge der Spülung befindet. Angesichts der winkelmässigen Dauer dieses Vorganges bedingt diese Variante, daß mehr als 3 Arbeitskammern verfügbar sind.
Ein solcher Motor wird in Abb. 6 dargestellt; falls nicht anders angegeben, tragen alle Elemente, die denen in Abb. 5 vergleichbar sind, dieselben Bezugszeichen.
Der dargestellte Motor weist fünf Arbeitskammern 3 auf, die durch einen Lufteinlaßsammler 27 mit Luft versorgt werden, wobei besagter Sammler Luft unter Aufladedruck aus einem Kompressor 28 einer Turbo-Kompressor-Gruppe erhält, deren Turbine 29 durch die Auspuffgase angetrieben wird; dabei wird die unter Druck stehende Luft zunächst durch einen Luftkühler 30 abgekühlt. Das Auspuffsystem 31 nutzt den Strahleffekt der Gase.
Dieser Strahleffekt kann mit bekannten Einrichtungen der in den französischen Patenten Nr. 2.378.178, 2.415.200 und 2.478.736 beschriebenen Art erzielt werden.
Eine solche, wie in Abb. 6 dargestellte Anordnung, bedingt folgende konstruktive Merkmale:
A. Eine extrem kurze Verbindung geringen Volumens zwischen dem Auslass der Arbeitskammern und dem Gassammler 31, dies bedingt durch Rohre 32 in Form konvergierender oder konvergierender/divergierender Düsen, deren Auslass in Richtung der im Gassammler herrschenden Strömung ausgerichtet ist.
Das sehr geringe Volumen und die Einschnürung des Durchlaßquerschnitts dieser Rohre 32 begünstigen die Rückgewinnung der in den Arbeitskammern zu Beginn der Verpuffungsphase verfügbaren Energie. Der Druck im Rohr steigt in der Tat nach dem Öffnen des Auspuffventils sehr rasch an und nähert sich so dem in der Arbeitskammer herrschenden Druck, was den durch Laminage im Durchlass des Auspuffventils bewirkten Energieverlust beträchtlich verringert.
Die verwendbare, am Ende der Expansion in den Arbeitskammern verfügbare Energie wird so maximal erhalten. Die Beschleunigung in den konvergierenden Rohren 32 und die Ausrichtung besagter Rohre in Richtung der im Gassammler 31 herrschenden Strömung ermöglichen die wirksame Umsetzung dieser potentiellen Energie in kinetische Energie, wobei letztere dazu beiträgt, die in den Sammler 31 strömende Gassäule zu beschleunigen.
B. Anordnung des Auspuffs mehrerer Arbeitskammern in einen Gassammler 31, dessen Durchmesser in bezug auf den Kolbendurchmesser gering ist (in der Regel die Hälfte).
Die Dimensionierung des Sammlers läßt sich wie folgt ausdrücken:
Se = (n.Sp) x Vp/Ve x P'2/P5 xα; dabei ist
Se = Querschnitt des Gassammlers
Sp = Querfläche jedes Kolbens
n = Anzahl der Kolben
n. Sp = Gesamtfläche der Kolben, deren Zylinder an denselben Gassammler angeschlossen sind
Vp = mittlere Geschwindigkeit jedes Kolbens
Ve = Gasgeschwindigkeit am abflusseitigen Ende
P'2 = Dichte der Zuluft
P5 = Dichte der Auspuffgase
α = Leistungskoeffizient des Motors (zwischen 0,5 und 1,2)
Die Mach-Zahl am auslaßseitigen Ende des Sammlers beträgt:
m = Ve/a5 dabei gilt
a5 = 1,33 x 287 x T5 , mit
T5 = Auspufftemperatur in ºK
Si T5 = 873ºK (600ºC), a5 = 577 m/s = 0,3 und Ve = 173 m/s
C. Regelung der Zündfolge der verschiedenen am selben Gassammler angeschlossenen Arbeitskammern so, daß vor jeder Arbeitskammer eine Bewegungsmenge injiziert wird, die so regelmäßig wie möglich verläuft und den Auspuff von einer Kammer zur anderen so wenig wie möglich stört.
D. Eine möglichst einfache und kurze Verbindung 33 zwischen dem auslaßseitigen Ende des Sammlers (in Richtung der Gasströmung) und dem Einlass der Turbine 29, um den Gesamtdruckverlust der mit grosser Geschwindigkeit fliessenden Strömung durch Reibung, Durchflußhindernisse (Krümmung oder plötzliche Veränderung des Querschnitts) so gering wie möglich zu halten; so bewegt sich z. B. der gesamte durch Reibung einer Gasströmung mit einer Mach-Zahl von 0,7 entstehende Druckverlust im Rahmen einer Grössenordnung von 1% pro Längeneinheit/gleich dem Sammlerdurchmesser.
E. Gegebenenfalls Zwischenschaltung eines Diffusors, mittels dessen die Strömung auf eine Mach-Zahl um 0,25 verlangsamt werden kann, zwischen das abströmseitige Ende des Gassammlers und den Turbineneinlass.
Stellt man jedoch fest, daß die Strömung erneut bis auf eine Mach-Zahl um 1 beschleunigt wird (im allgemeinen in einem starren, "Verteiler" genannten Düsenring) bevor sie in das Turbinenrad eintritt, so ist klar, daß es vorzuziehen sein könnte, diese Verlangsamung im Diffusor und dann die Beschleunigung im Verteiler wegzulassen, indem das vorgenannte Merkmal E wie folgt ersetzt wird:
E. Anordnung des Gaseinlassgehäuses an der Turbine, um die Gasgeschwindigkeit bis zum Eintritt in das Expansionsrad der Turbine im wesentlichen konstant zu halten.
Es wird deutlich, daß das vorverlegte Öffnen des Auspuffventils bei Betrieb mit geringer Motorleistung im Sinne der Erfindung - in den vorgenannten Beispielen beträgt das Vorverlegen 60º, was dazu fährt, daß das Öffnen des Auspuffventils (OE) 120º vor dem PMB erfolgt, d.h., weit vor Ende des Expansionshubs des Kolben - viele Vorteile bietet, so etwa die folgenden:
- Der Druck und die Temperatur, die zum Zeitpunkt des Öffnens des Auspuffventils in der Arbeitskammer herrschen, sowie die Masse des entleerten Gases sind höher, der Verpuffungsäusstoss aktiver: Antrieb und Beschleunigung des Turboladers werden stark verbessert, dies insbesondere, wenn das Auspuffsystem gemäß der vorbeschriebenen zweiten Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist,
- aus demselben Grund wird die Selbstspülung der Zweitaktbrennkraftmaschine bei geringer Betriebsleistung des Motors verbessert,
- für eine gegebene Leistung auf der Hauptwelle bewirkt die Reduzierung des Expansionshubes einen grösseren Brennstoffverbrauch und damit eine Erhöhung der Temperatur der aus den Arbeitskammern strömenden Gase; dies ist ebenfalls als günstiger Faktor für den Antrieb des Turboladers zu werten.
Die direkte Verbindung 33 zwischen dem geraden Sammler und dem Einlass der Turbine 29 erlaubt zudem, im unteren Betriebsbereich von den durch die Verpuffungsstösse bedingten Impulsen zu profitieren - und dies auch in Abwesenheit jeglicher Strahl- oder Trägheitseffekte - um mit Hilfe der Turbo-Kompressor-Gruppe eine für eine gute Spülung ausreichende Ventilation der Arbeitskammer zu bewirken.

Claims

1. Arbeitsverfahren einer Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Brennraum (3) von variablem Volumen, der begrenzt wird durch einen Kolben in einem Zylinder ohne Seitenschlitze, wobei das Arbeitsspiel als Zweitakt-Verfahren ausgelegt ist; das Ansaugen der Luft in den Brennraum (3) und das Ausschieben der Gase erfolgt über Einlass- (7) und Auslaßventile (9), die synchron mit der Rotation der Motorantriebswelle gesteuert werden; sofern mindestens ein leistungsabhängiger Betriebsparameter des Motors Werte aufweist, die dem Normal- oder Nominalbetrieb entsprechen, arbeitet der Motor bei diesem Verfahren - wie an sich bekannt - im Zweitakt, wobei die Takte wie folgt umfassen:

- Verdichtungs-/Ausdehnungsperiode, die Ein- und Auslaßventile (7, 9) sind geschlossen;

- Auspuffperiode am Ende der Ausdehnungsperiode; nur die Auslußventile (9) sind geöffnet;

- Spülungsperiode; die Ein- (7) und Auslaßventile (9) sind gleichzeitig geöffnet und die Verbrennungsgase werden zumindest teilweise durch Frischluft ersetzt bedingt durch die innerhalb und außerhalb des Brennraums herrschenden, im Durchschnitt positiven Druckunterschiede.

Arbeitsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor nicht über eine externe Spülungsvorrichtung zur Gewährleistung des Startvorgangs und des Betriebes bei schwacher Motorleistung verfügt;

sofern der/die Betriebsparameter Werte aufweist/en, im Rahmen derer ein ordnungsgemäßes Drehen oder Funktionieren des Motors nicht gewährleistet ist, wird die Winkelposition der Ventilöffnungen (7, 9) im Verhältnis zur Position bei bei maximalem Volumen des Brennraumes so vorgeschoben, daß die Kommunikation zwischen Brennraum und Einlaßsystem des Motors zumindest innerhalb eines Teils jenes Zeitraumes erfolgt, in dem das Volumen im Brennraum zunimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungswinkel besagter Ein-/Auslaßventile vorgeschoben werden, um in der Hauptsache einen Teil des Ausdehnungshubes des Brennraumes als Ansaughub zu nutzen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einseitig gerichtete Mittel im Auslaßsystem eingesetzt werden - insbesondere in den Kanälen - so daß vom Auslaßsystem in Richtung Brennraum keine wesentliche Gegenströmung entstehen kann.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließwinkel des Auslaßventils und der Öffnungswinkel des Einlaßventils nebeneinander positioniert werden, so daß die Ein(7)- und Auslaßventile (9) nicht gleichzeitig geöffnet sein können.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Öffnungs- und Schließpositionen der Einlaß- und Auslaßventile im selben Winkel verschoben werden, insbesondere durch die Phasenverschiebung einer Nockenwelle.

6. Verfahren nach einem beliebigen Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß ein asymmetrisches Steuerwinkeldiagramm in bezug auf die Öffnung und Schließung der Einlaß- und Auslaßventile verwendet wird, in dem die Schließwinkel der Einlaß- und Auslaßventile weiter vom unteren Totpunkt PMB entfernt sind als die Öffnungswinkel besagter Einlaß- und Auslaßventile.

7. Verfahren nach einem beliebigen Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem durch einen Turbolader gespeisten Motor der Turbolader vor Anlassen des Motors in Gang gesetzt wird.