SE529496C2 - Tvåtaktsförbränningsmotor - Google Patents

Description

20 25 30 35 529 496 2 kallstart, som kräver en fet bränsleluftblandning, efter- som det extra luftspjället tar in uteluft som är helt opåverkad av en eventuellt fetare bränsleluftblandning i vevhuset. Den andra nackdelen är att den kända lösningen är förhållandevis skrymmande. Detta beror inte bara på den funktionsbetingat långa luftkanalen, utan också på att luften, spjället, extra luftfilter utöver ett ordinarie luftfilter för mo- torn eller en extra luftledning från ett ordinarie luft- filter till nämnda luftspjäll.

Sammantaget gör detta motorn enligt US 4 481 910 som strömmar in i denna via det extra luft- först måste renas. mindre lämplig för användning som drivenhet speciellt i maskiner, vid vilka vikt och ytterdimensioner har stor betydelse, såsom i handhållna maskinverktyg. Ändamålet med uppfinningen är att undanröja den kända lösningens nackdelar samtidigt som dess fördelar bibehålls.

Kort sammanfattning av uppfinningen Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen vid en två- taktsförbränningsmotor enligt ingressen genom att luft- kanalen är ansluten till vevhuset via en avskiljare för "rening av luft som kommer från vevhuset från smörjolja och i förekommande fall bränsle, vilken avskiljare har en centrifugalkammare, i vilken smörjoljan och i förekomman- de fall bränslet genom en cirkulationsrörelse slungas .utåt mot en mantelvägg och således väsentligen renad luft via ett med avseende på nämnda cirkulationsrörelse radi- ~ellt inre kammarutlopp leds till nämnda luftkanal för in- matning i förbränningskammaren via luftinloppet.

Tack vare uppfinningen blir det således möjligt att driva motorn med ett enda luftintag och att för luften till cylindern använda en kort luftkanal. Detta innebär att endast ett ordinarie luftfilter behövs och ingen ex- tra luftledning och dessutom att luftkanalen mellan vev- huset och cylindern kan vara mycket kort.

'För detta krävs antingen ett 10 l5 20 25 30 35 529 496 3 Avskiljarens centrifugalkammare har lämpligen med avseende på nämnda cirkulationsrörelse ett axiellt första ändparti, som via en inloppskanal är anslutet till vev- huset. Anslutningen vid ett ändparti av centrifugalkam- maren underlättar effektiv uppbyggnad av nämnda cirkula- tionsrörelse i denna avsevärt, i synnerhet om inlopps- kanalen dessutom ansluter väsentligen tangentiellt till centrifugalkammaren. Då försätts nämligen en i kammaren“ inströmmande blandning av luft och smörjolja och i före- kommande fall bränsle i denna kammare på ett mycket na- turligt sätt i en cirkulationsrörelse utmed kammarens mantelvägg och erhålles i ett radiellt inre parti av kam- maren en mycket mager bränsleluftblandning för uttag via det radiellt inre kammarutloppet.

Vid en alternativ utföringsform ansluter dock in- loppskanalen väsentligen axiellt till centrifugalkam- maren. I så fall är i centrifugalkammarens första änd- parti en turbulator är inrättad så att en i kammaren in- strömmande blandning av luft och smörjolja och i före- kommande fall bränsle försätts i den önskade cirkula- tionsrörelsen utmed kammarens mantelvägg.

Vid en variant av motorn med bränsleinsprutning, vid vilken variant inget bränsle förekommer i vevhuset, är inloppskanalen anordnad att med hjälp av tyngdkraften dränera i nämnda smörjolja tillbaka till vevhuset.

Företrädesvis har avskiljarens centrifugalkammare med avseende på nämnda cirkulationsrörelse ett axiellt andra ändparti, i vilket det radiellt inre kammarutloppet är utformat. Denna lösning bidrar till kompakt utformning av centrifugalkammaren och kan förbättras ytterligare om från nämnda andra ändparti en krage sträcker sig in i kammaren, vilken krage omger det radiellt inre kammarut- loppet. Kragen förhindrar effektivt att olja och i före- kommande fall bränsle utmed en kammarändvägg strömmar in i detta kammarutlopp.

Vid en variant av motorn, vid vilken variant bränsle förekommer i vevhuset, har nämnda andra ändparti med av- 10 15 20 25 30 35 Å 529 496 4 seende på nämnda cirkulationsrörelse ett radiellt yttre kammarutlopp, som via en insugskanal är anslutet till en insugsport i cylindern, varvid denna insugskanal av strömningstekniska skäl lämpligen ansluter väsentligen tangentiellt till centrifugalkammaren. Centrifugalavskil- jaren som används enligt uppfinningen kan på så sätt ef- fektivt utnyttjas både för matning av luft eller en myck- et bränsleluftblandning till motorns luftinlopp och av en ' fet och därmed lättantändlig bränsleluftblandning till motorns insugsport. j Företrädesvis är därvid luftinlopp är utformade i cylindern på ömse sidor om insugsporten, vilka luftinlopp via luftkanaler är anslutna till åtminstone en avskil- Fördelen med detta är att ett flertal luftinlopp avsevärt kan förbättra den så kallade spolningen av för- jare. bränningskammaren, vilket bidrar betydligt renare avga- ser.

Lämpligen är därvid luftkanalerna anslutna till var sin avskiljare, som via en egen insugskanal är ansluten till en och samma insugsport. En sådan lösning med före- trädesvis två avskiljare möjliggör en synnerligen kompakt motorkonstruktion med en avskiljare på ömse sidor om vev- mekanismen inuti vevhuset.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade-schematiska ritningar, på vilka: Fig l med delvis bortbrutna partier visar en motor enligt uppfinningen i en variant med förgasare, och Fig 2 med delvis bortbrutna partier visar en motor enligt uppfinningen i en variant med direktinsprutning.

Beskrivning av föredragna utföringsformer I fig l och 2 visas tvåtaktsförbränningsmotorer l, som har ett vevhus 2 och en till vevhuset 2 ansluten cy- linder 4. V 10 15 20 25 30 35 529 496 5 Vevhuset 2 har nedtill (syftar på den på ritningarna visade situationen) ett luftintag 3, tilklaff 22 öppnas vid ett undertryck i vevhuset 2 och Inuti vevhuset 2 finns som medelst en ven- stängs vid ett övertryck i detta. på känt sätt en vevmekanism 23, som är kopplad till en kolv 5.

Kolven 5 är förskjutbart anordnad i cylindern 4 och vid sin förskjutning öppnar och stänger den öppningar som är utformade i cylindern 4. Öppningarna är en avgasport 24, luftinlopp 7 och vid motorn 1 i fig 1 en insugsport 21.

Avgasporten 24 är på känt sätt ansluten till ett av- gasrör (ej visat). De andra öppningarna är däremot på ett för uppfinningen unikt sätt anslutna till en avskiljare 10, som beskrivs närmare nedan först för den motorvariant som visas i fig 1 och därefter för den motorvariant som visas i fig 2. I Motorn 1 i fig 1 är av tvåtaktstyp och bränslematas med hjälp av en förgasare 25. Förgasaren 25 är ansluten till luftintaget 3 och matas med oljeblandat bränsle via en bränsleledning 26. När i en första motortakt (uppåtrö- relse av kolven 5) ett undertryck uppstår i vevhuset 2, sugs oljeblandat bränsle tillsammans med luft in i vevhu- set 2 och bildar däri en dimma bestående av luft och fin- fördelade droppar av bränsle och smörjolja. När i en and- ra motortakt (nedàtrörelse av kolven) ett övertryck upp- står i vevhuset 2, pressas nämnda dimma ut ur vevhuset 2 via en inloppskanal 15 till nämnda avskiljare 10.

Avskiljaren 10 innefattar vid utföringsformen i fig 41 en cirkulärcylindrisk centrifugalkammare 11, som ned- till har ett axiellt första ändparti 14 och upptill har ett axiellt andra ändparti 17, varvid med axiellt givet- vis avses centrifugalkammarens 11 axiella riktning. Mel- lan ändpartierna 14, 17 sträcker sig kammarens 11 mantel- vägg 12 i form av en slät homogen cylinderväggsyta.

Inloppskanalen 15 ansluter väsentligen tangentiellt till centrifugalkammaren 11, vilket, såsom framgår av fig 10 15 20 25 30 _35 529 496 6 1, inte förhindrar att inloppskanalen 15 når kammaren 11 i en annan än rät vinkel mot kammarens ll axelriktning.

Den i centrifugalkammaren ll inströmmande dimman försätts tack vare den tangentiella anslutningen i en cirkula- tionsrörelse inuti kammaren 11, varvid de tyngre bränsle- och oljedropparna av centrifugalkrafter slungas utåt mot kammarens ll mantelvägg 12 och den lättare luften håller sig kvar i kammarens 11 mitt.

Det inses att den på så sätt åstadkomna separationen av bränsle/olja och luft är tydligast på avstånd från in- loppskanalen 15, det vill säga vid centrifugalkammarens 11 axiellt andra parti 17. I detta parti 17 är två utlopp .anordnade, ett radiellt inre eller axiellt kammarutlopp 13 och ett radiellt yttre kammarutlopp 19. _ Det radiellt yttre kammarutloppet 19 är anslutet till en insugskanal 20, som först sträcker sig väsentli-_ gen tangentiellt bort från centrifugalkammaren ll längs en uppåtgående kurva. Denna utgör en naturlig fortsätt- ning på en skruvlinje, som skruvar sig uppåt längs kamma- rens ll mantelvägg 12 och som har sin början i den mot kammaren ll väsentligen tangentiella inloppskanalen 15.

Insugskanalens 20 andra ände mynnar i cylindern 4 vid den ovan nämnda insugsporten 21, som tack vare den åstadkomna separationen av bränsle/olja och luft nås av en tämligen fet och därmed lättantändlig bränsleluftblandning.

Det radiellt inre eller axiella kammarutloppet 13 är anslutet till en luftkanal 8, som sträcker sig bort från centrifugalkammaren 11 i en mot denna väsentligen axiell riktning. Luftkanalen 8 har därvid vid sin kammarmynning en krage 18, som sträcker sig in i kammaren 11 och som är avsedd att tjänstgöra som en ytterligare barriär mot bränsle och olja. Luftkanalens 8 andra ände ansluter till nämnda luftinlopp 7 i cylindern 4. I den visade versionen två sådana luftinlopp 7 inrättade, av vilka dock det i figuren främre är bortbrutet och åskådliggjort endast med hjälp av en förgrening på luftkanalen 7, vilken förgre- ning visas i form av en streckad oval. A 710 15 20 25 30 35 529 496 7 Vid drift av motorn 1 i fig 1 har den beskrivna av- skiljaren 10 funktionen att i cylinderkammaren 6 via in- sugsporten 21 mata in en fet bränsleluftblandning, som lätt kan antändas medelst ett tändstift 27 i cylinderns 4 topp, samtidigt som den via luftinloppen 7 matar in en mycket mager bränsleluftblandning, som hjälper till att med mycket små bränsleförluster spola ut avgaser från en föregående förbränningscykel ut genom avgasporten 24.

Motorn 1 i fig 2 är också av tvåtaktstyp. Till skillnad mot motorn i fig 1, vid vilken bränsleluftbland~ ningen antändes med hjälp av ett tändstift 27, arbetar dock motorn 1_i fig 2 med kompressionständning. För detta finns därför i cylinderns 4 topp i stället en bränslein- jektor 28, bränsle som matas via en bränsleledning 26. som är anordnad att på känt sätt finfördela Motsvarande lösningen i fig 1 finns emellertid ned- till på vevhuset (syftar på den på ritningarna visade si- tuationen) ett luftintag 3, via vilket luft sugs in i mo- torn 1 under en första motortakt (uppåtrörelse av kolven 5) när ett undertryck uppstår i vevhuset 2. Vid motorn 1 i fig 2 blandas denna luft dock inte med bränsle, utan endast i viss utsträckning med smörjolja, som på ett känt och därför ej visat sätt sprutas in i vevhuset för smörj- ning av motorn 1. Vid nästa motortakt (nedåtrörelse av kolven) uppstår ett övertryck i vevhuset 2 och pressas en dimma av luft och smörjolja ut ur vevhuset 2 via en in- loppskanal 15 till nämnda avskiljare 10.

Avskiljaren 10 innefattar även vid utföringsformen i fig 2 en cirkulärcylindrisk centrifugalkammare 11, som nedtill har ett axiellt första ändparti 14 och upptill har ett axiellt andra ändparti 17, varvid med axiellt åter avses centrifugalkammarens 11 axiella riktning. Mel- lan ändpartierna 14, 17 sträcker sig kammarens 11 mantel- vägg 12 i form av en slät homogen cylinderväggsyta, som kontinuerligt övergår i en axiell inloppskanal 15, som också är cirkulärcylindrisk och mynnar i vevhuset 2. 10 15 20 25~ 30 35 529 496 8 Inloppskanalen 15Ai fig 2 innefattar för åstadkom- mande av en önskad cirkulationsrörelse utmed kammarens 11 mantelvägg 12 en turbulator 16, som är anordnad i centri- fugalkammarens 11 axiellt första ändparti 14 och väsent- ligen består ett antal snedställda styrplåtar. Cirkula- tionsrörelsen medför att de tyngre oljedropparna av cent- rifugalkrafter slungas utåt mot mantelväggen 12, medan den lättare luften håller sig kvar i kammarens 11 mitt.

Den på så sätt åstadkomna separationen av olja och luft ökar med avståndet från inloppskanalen 15, det vill säga närmare centrifugalkammarens 11 axiellt andra parti 17. I detta parti 17 föreligger vid utföringsformen i fig 2 ett radiellt inre eller axiellt kammarutlopp 13 och runt detta endast en cirkulär sluten kammarändvägg. Vid denna samlas utseparerad smörjolja, bildar en oljefilm och rinner nedför centrifugalkammarens 11 mantelvägg-12 och inloppskanalen 15 tillbaka till vevhuset 2.

Det radiellt inre eller axiella kammarutloppet 13 är vid utföringsformen i fig 2 anslutet till en luftkanal 8, som sträcker sig bort från centrifugalkammaren 11 i en mot denna väsentligen axiell riktning. Luftkanalen 8 har åter vid sin kammarmynning en krage 18, som sträcker sig in i kammaren 11 och som är avsedd att tjänstgöra som en ytterligare barriär, i detta fall endast mot olja. Luft- kanalens 8 andra ände är förgrenat och ansluter till ett flertal luftinlopp 7 i cylindern 4, av vilka ett första ligger mittemot avgasporten 24 och övriga mellan avgas- porten 24 och nämnda första luftinlopp 7. (Åter syns inte luftinloppet i den bortbrutna delen av cylindern 4.) Vid drift av motorn låi fig 2 har den beskrivna av- skiljaren 10 funktionen att i cylinderkammaren 6 via luftinloppen 7 mata in en mycket mager blandning beståen- de av luft och en tack vare separationen i avskiljaren ytterst liten andel smörjolja. Bränslet, t ex diesel, tillsätts vid denna motor 1 med hjälp av bränsleinjektorn 28 och antänds när det.vid en uppâtgáende rörelse av kol- ven 5 i cylinderkammaren 6 genom kompression når en tem- 10 15 20 52,9 496 9 peratur som överstiger bränslets självantändningstempera- tur. Innan kolven 5 når detta antändningsläge spolas dock med mycket små oljeförluster avgaser från en föregående' förbränningscykel ut genom avgasporten 24.

Det inses att de ovan beskrivna utföringsformerna kan varieras på olika sätt inom ramen för patentkraven.

Således kan till exempel avskiljaren 10 i fig 1 också an- vändas för motorn 1 i fig 2, antingen genom återföring av insugskanalen 20 till vevhuset eller genom eliminering av denna kanal 20 och utnyttjande av återrinning på samma sätt som visat för utföringsformen i fig 2. På motsvaran- de sätt kan till exempel även avskiljaren 10 i fig 2 ut- nyttjas för motorn 1 i fig 1, fast då givetvis komplette- rad med en till avskiljaren 10 ansluten insugskanal 20.

Det inses att det dessutom är möjligt att inrätta fler än en avskiljare 10, såsom en på vardera sida av vevhuset 3, alltså på ömse sidor om vevmekanismen 23.

Det är givetvis också möjligt att utforma motorns 1 luftinlopp 3 på annat ställe än visat och att, om så öns- kas, inrätta fler luftinlopp 7 och insugsportar 2.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 529 496 10 PATENTKRAV

1. Tvåtaktsförbränningsmotor (1) innefattande ett vevhus (2), som har ett luftintag (3), och åtminstone en cylinder (4), som är ansluten till vevhuset (2) och som tillsammans med en däri anordnad kolv (5) definierar en förbränningskammare (6), varvid cylindern (4) har åtmin- (7), förbindelse med vevhuset som via en luftkanal (8) har (2), luft och smörjolja och i förekommande fall bränsle före- av att luftkanalen (8) (10) rening av luft som kommer från vevhuset (2) från smörjol- ja och i förekommande fall bränsle, vilken avskiljare stone ett luftinlopp i vilket en blandning av ligger, k ä n n e t e c k n a d är ansluten till vevhuset (2) via en avskiljare för (10) har en centrifugalkammare (11), i vilken smörjoljan och i förekommande fall bränslet genom en cirkulationsrö- relse slungas utåt mot en mantelvägg (12) och således vä- sentligen renad luft via ett med avseende på nämnda cir- kulationsrörelse radiellt inre kammarutlopp (13) leds till nämnda luftkanal (8) för inmatning i förbrännings- kammaren (6) via luftinloppet (7).

2. Motor (1) enligt krav 1, vid vilken avskiljarens (10) centrifugalkammare (11) med avseende på nämnda cir- kulationsrörelse har ett axiellt första ändparti (14), som via en inloppskanal (15) är anslutet till vevhuset (2). “

3. Motor (1) enligt krav 2, vid vilken inloppskana-

4. Alen (15) ansluter väsentligen tangentiellt till centrifu- galkammaren (11) så att en i kammaren (11) inströmmande blandning av luft och smörjolja och i förekommande fall bränsle i denna kammare (11) försätts i en cirkulations- rörelse utmed kammarens (11) mantelvägg (12). _ 4. Motor (1) enligt krav 2, vid vilken inloppskana- len (15) ansluter väsentligen axiellt till centrifugal- kammaren (11), varvid i centrifugalkammarens (11) första (14) (16) kammaren (11) inströmmande blandning av luft och smörjol- ändparti en turbulator är inrättad så att en i' 10 15 20 25 30 529 496 ll ja och i förekommande fall bränsle försätts i en cirkula- tionsrörelse utmed kammarens (12)-

5. Motor (1) enligt något av kraven 2-4, vid vilken inloppskanalen (15) är anordnad att med hjälp av tyngd- (ll) mantelvägg kraften dränera i nämnda smörjolja tillbaka till vevhuset (2)- 8

6. Motor (1) (10) nämnda cirkulationsrörelse har ett axiellt andra ändparti enligt något av kraven 1-4, vid vilken avskiljarens centrifugalkammare (11) med avseende på (17), i vilket det radiellt inre kammarutloppet (13) är utformat.

7. Motor (1) enligt krav 6, vid vilken från nämnda andra ändparti (17) en krage (18) sträcker sig in i kam- maren (11), vilken krage (18) omger det radiellt inre kammarutloppet (l3);

8. Motor (1) enligt krav 6 eller 7, vid vilken nämn- da andra ändparti (17) med avseende på nämnda cirkula- tionsrörelse har ett radiellt yttre kammarutlopp (19), som via en insugskanal (20) är anslutet till en insugs- (21)

9. Motor (1) enligt krav 8, vid vilken insugskanalen port i cylindern (4). (20) ansluter väsentligen tangentiellt till centrifugal- (ll).

10. Motor (1) luftinlopp (7) är utformade i cylindern (4) på ömse sidor kammaren enligt krav 8 eller 9, vid vilken om insugsporten (21), vilka luftinlopp (7) via luftkana- ler (8) är anslutna till åtminstone en avskiljare (10).

11. ll. Motor enligt krav 10, vid vilken luftkanalerna (8) är anslutna till var sin avskiljare (10), som via en egen insugskanal (20) är ansluten till en och samma in-I sugsport (21).