DE1012125B

DE1012125B - Two-stroke internal combustion engine with exhaust fan

Info

Publication number: DE1012125B
Application number: DEM28022A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmut Mueller
Original assignee: Motorenfabrik Darmstadt G M B
Current assignee: Motorenfabrik Darmstadt G M B
Priority date: 1955-08-20
Filing date: 1955-08-20
Publication date: 1957-07-11

Description

Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Abgasgebläse Die Aufladung von Zweitakt-Brenr1kraftmaschinen unter Ausnutzung der Abgasenergie erreicht die Höhe derjenigen von Viertaktmaschinen deswegen nicht, weil die Abgase von Zweitaktmotoren stark mit Spülluft durchsetzt und dadurch in ihrer Temperatur herabgesetzt sind. Die Energie der Abgaswärme ist durch die Senkung der Abgastemperatur vermindert worden. Hinzu kommt noch das Fehlen der Totraumspülung, wie sie beim Viertaktmotor üblich ist. .Two-stroke internal combustion engine with exhaust fan The charging of two-stroke Brenr1kraftmaschinen using the exhaust gas energy reaches the level of that of four-stroke engines not because the exhaust gases from two-stroke engines are heavily permeated with scavenging air and are thereby reduced in their temperature. The energy of the exhaust heat is has been reduced by lowering the exhaust gas temperature. There is also the lack of it flushing the dead space, as is usual with a four-stroke engine. .

Um diesen Nachteil zu beheben, hat man gemäß einem bekanntgewordenen Vorschlag den in den Abgasen des Zweitaktmotors enthaltenen, durch die Spülung verhältnismäßig hohen Sauerstoffanteil zur Nachverbrennung ausgenutzt. Zu diesem Zweck ist in die Abgasleitung eine Verbrennungskammer eingebaut, die mit zusätzlicher Brennstoffeinspritzung und Nachverbrennung arbeitet. Der thermische Wirkungsgrad der Nachverbrennung ist jedoch verhältnismäßig schlecht, da die in den Abgasen enthaltene Frischluft (Spülung) durch die große Menge an inerten Gasen von der Brennstoffeinspritzung in der Nachverbrennung nur unvollkommen erfaßtwird. Der spezifische Kraftstoffverbrauch des Motors in g!PSeh wird bei Verwendung einer solchen Nachverbrennung höher. als wenn keine Nachverbrennung angewendet wird. In order to remedy this disadvantage, according to a proposal that has become known, the relatively high proportion of oxygen contained in the exhaust gases of the two-stroke engine due to the scavenging has been used for post-combustion. For this purpose, a combustion chamber is built into the exhaust pipe, which works with additional fuel injection and afterburning. The thermal efficiency of the afterburning is relatively poor, however, since the fresh air (scavenging) contained in the exhaust gases is only imperfectly captured by the large amount of inert gases from the fuel injection in the afterburning. The specific fuel consumption of the engine in g! PSeh becomes higher when such an afterburning is used. than when no post-combustion is applied .

Ein anderer bekanntgewordener Vorschlag geht dahin, jeden Zylinder des Motors mit zwei voneinander getrennten, zum Abgasgebläse führenden Ableitungen für die Auspuffgase und die Spülluft zu versehen. Hierbei wird das vorhandene Turbinenrad nacheinander, und zwar, da die Schlitze für die Abgase zuerst von dem abwärts gehenden Kolben geöffnet «-erden, im ersten Stadium der Beaufschlagung von den Abgasen und dann von der Spülluft beeinflußt, somit nacheinander von zwei Medien, die ein unterschiedliches Wärme- und Druckgefälle besitzen. Aus diesem Grunde ist das Turbinenrad mit unterschiedlicher Beschaufelung versehen, die aber wiederum eine Verteuerung darstellt und auch nicht die in den Abgasen und der Spülluft enthaltene Energie voll ausnutzt.Another proposal that has come to light is to use every cylinder of the engine with two separate outlets leading to the exhaust fan for the exhaust gases and the scavenging air. Here the existing turbine wheel one after the other, as the slots for the exhaust gases come first from the one going down Piston opened «-earth, in the first stage of the admission of the exhaust gases and then influenced by the purge air, thus successively by two media that have a different Have heat and pressure gradients. For this reason, the turbine wheel is different Blading provided, which in turn represents an increase in price and also not makes full use of the energy contained in the exhaust gases and the purge air.

Die Erfindung geht auch von dem Gedanken aus, bei einer Zweitakt-Brenukraftmasch,ine mit Abgasgebläse für den Ladungswechsel an jedem Zylinder zwei voneinander getrennte Ableitungen für die Spülluft und die Abgase vorzusehen. Zur besseren Ausnutzung der enthaltenen Energie wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, in der Ableitung für die Spülluft in an sich bekannter Weise vor dem Abgasgebläse eine Brennkammer anzuordnen. Sie geht dabei von der Erkenntnis aus, daß das Druckgefälle der Spülluft gegenüber dem der Abgase verhältnismäßig gering ist und die beiden Teilströme, insbesondere bei schnell laufenden Maschinen, wie sie heute in zunehmendem Maße gebaut werden, sehr schnell aufeinanderfolgen. Dies hat aber zur Folge, daß die Spülluft eher bremsend als antreibend auf das gemeinsame, zuvor von den Abgasen beschleunigte Turbinenrad wirkt. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß durch die besondere Anordnung der an sich bekannten Brennkammer behoben und darüber hinaus zugleich noch der Vorteil erreicht, daß nur ein in seiner Beschaufelung einfaches, und zwar gleich ausgebildetes Turbinenrad erforderlich ist. Die Beaufschlagung erfolgt durch die zusätzliche Wärmezufuhr in einem der beiden Stränge, und zwar in dem Strang für die Spülluft gleichmäßiger und somit, was den Wirkungsgrad anbelangt, günstiger. Die Erfindung behebt in einer nicht ohne weiteres vorhersehbaren Weise die bisher aufgetretenen Mängel und Nachteile eines Ladegebläses durch eine mit gutem Wirkungsgrad arbeitende Nachverbrennung bei einer einfachen Gestaltung der Turbine.The invention is also based on the idea of a two-stroke Brenukraftmasch, ine with exhaust fan for the gas exchange on each cylinder two separate from each other Provide discharges for the purge air and the exhaust gases. For better utilization the contained energy is proposed according to the invention in the derivation a combustion chamber in front of the exhaust fan for the scavenging air in a manner known per se to arrange. It is based on the knowledge that the pressure gradient of the scavenging air compared to that of the exhaust gases is relatively low and the two partial flows, in particular with high-speed machines, as they are increasingly being built today, follow one another very quickly. However, this has the consequence that the scavenging air tends to slow down as driving the common turbine wheel, which was previously accelerated by the exhaust gases works. According to the invention, this disadvantage is due to the special arrangement of the known combustion chamber fixed and, moreover, at the same time still the advantage achieves that only one that is simple in its blading and that is of the same design Turbine wheel is required. The application takes place through the additional supply of heat in one of the two lines, and more evenly in the line for the scavenging air and therefore cheaper in terms of efficiency. The invention resolves in one the deficiencies and disadvantages that have arisen so far cannot be easily foreseen of a charge blower through an afterburning that works with good efficiency with a simple design of the turbine.

Mit dieser Einrichtung dürfte es nicht nur möglich sein, die Auf ladung des Zweitaktmotors auf die gleiche Höhe derjenigen von Viertaktmotoren zu bringen, sondern die Gasenergie dürfte mit dieser Zusatzverbrennung sogar dazu ausreichen, den gesamten Ladungswechsel, d. h. die Aufladung und die Spülung des Zylinders, abzudecken. Gegebenenfalls kann die Turbine sogar noch Leistung direkt, d. h. auf die Arbeitswelle, abgeben.With this facility it should not only be possible to charge to bring the two-stroke engine to the same level as that of four-stroke engines, but the gas energy should even be sufficient with this additional combustion the entire charge cycle, d. H. the charging and flushing of the cylinder, to cover. If necessary, the turbine can even have power directly, i. H. on the working shaft.

In den Abb. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Prinzip schematisch dargestellt.In Figs. 1 and 2 an embodiment of the invention is in principle shown schematically.

Die Abb. 1 zeigt den Zweitaktzvlinder 1, der mit drei Reihen von Schlitzen ausgerüstet ist, und zwar den Auspuffschlitzen 2, den Spiilauslaßschlitzen 3 und den Spüleinlaßschlitzen 4. An den Kühlwassermante15 des Zylinders 1 ist das Abgasrohr angeschlossen, das in das Auspuffrohr 6 und das Spülauslaßrohr 7 unterteilt ist. In dem Auspuffrohr 6 ist eine Rückschlagklappe 8 angeordnet, die durch eine vorgespannte Feder auf den gewünschten Aufladedruck des Zylinders eingestellt werd-,In kann.Fig. 1 shows the two-stroke cylinder 1, the one with three rows of slots is equipped, namely the exhaust ports 2, the Spiilauslaßschlitzen 3 and the flushing inlet slots 4. On the cooling water jacket15 of the cylinder 1 is the exhaust pipe connected that into the exhaust pipe 6 and the purge outlet pipe 7 is divided. In the exhaust pipe 6, a non-return valve 8 is arranged, which set to the desired boost pressure of the cylinder by a pretensioned spring will, in can.

Die Abb. 2 zeigt, daß an das Spülauslaßrohr 7 eine Brennkammdr 9 angeschlossen ist, der über eine Zerstä.uberdüse 10 Brennstoff zugeführt wird. Diese Brennkammer gibt ihre Gase in den Leitapparat 11 der Turbine hinein. In diesen Leitapparat strömen auch die heißen Auspuffgase des Vorauspuffes durch das Auspuffrohr 6. Von dem Leitapparat strömen die Gase in das Laufrad 12 der Turbine. Das Gebläserad 13 liefert dann die Spül- und Ladeluft über ein Spülluftrohr und die Spülschlitze 4 in den Zylinder 1.FIG. 2 shows that a combustion chamber 9 is connected to the flushing outlet pipe 7 is, which is supplied via an atomizer nozzle 10 fuel. This combustion chamber releases its gases into the nozzle 11 of the turbine. Flow into this diffuser also the hot exhaust gases from the pre-pipe through the exhaust pipe 6. From the diffuser the gases flow into the impeller 12 of the turbine. The fan wheel 13 then delivers the Purge and charge air via a purge air pipe and the purge slots 4 into the cylinder 1.

Für die Gegenstände der Unteransprüche wird Schutz nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch beansprucht.For the subjects of the subclaims, protection is only given in connection claimed with the main claim.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Two-stroke internal combustion engine with exhaust fan for the gas exchange and with several outlet organs on each cylinder, the two Separate discharge lines for the exhaust gases leading to the exhaust fan and control the scavenging air, characterized in that in the discharge line (7) for the Purge air in a known manner upstream of the exhaust fan (11, 12, 13) a combustion chamber (9) is arranged. z. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that that each cylinder (1) is provided with three rows of slots (2, 3, 4) of which one row of slots (2) for the discharge of the exhaust gases and the other two (3 and 4) serve as flushing inlet and outlet. 3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that a non-return valve at the entrance to the exhaust line (6) (8) is arranged. Publications considered: Swiss patent specification No. 298,625; British Patent No. 596,819; U.S. Patent No. 2,585,96b.