<Desc/Clms Page number 1>
Zweitakt-Brennkraftmasebine.
Die Erfindung bildet eine Zweitakt-Brennkraftmaschine und bezweckt, durch Vergrösserung des nutzbaren Kolbenhubes die Leistung zu vergrössern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine bekannter Ausführung und Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine für gleichen Zylinderdurehmesser und Kurbelradius gebaute Maschine gemäss der Erfindung. Fig. 3 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch Zylinder und Kolben in grösserem Massstabe vor Erreichung der Totlage. In Fig. 4 ist der gleiche Längsschnitt in einer tieferen Lage des Kolbens dargestellt. Fig. 5 stellt den Längschnitt für die erreichte Totlage dar. Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmasehine mit Fremdspülnng.
In Fig. 1 ist 1 der Zylinder, 2 der Deckel, 3 der Kolben, 4 ist der Kolbenzapfen, 5 die Kolbenstange,
EMI1.1
den Innenraum X des Zylinders mit dem die Spülluft enthaltenden Innenraum Y des Kurbelgehäuses 12 in Verbindung setzt. 13 sind die Einlassöffnungen für die Spülluft. Mit h ist der nutzbare Kolbenhub der bekannten Anordnung bezeichnet, k ist die Höhe der üblichen Auspufföffnungen.
Die Ausspülung des Zylinders findet gemäss Fig. 1 in bekannter Weise wie folgt statt : Während des Expansionshubes öffnet der nach abwärts gehende Kolben 3 vor Erreichung der Totpunktlage zunächst die Auspufföffnungen 10, wodurch ein Teil der Verbrennungsgase in den Auspuff entweicht.
Beim weiteren Annähern des Kolbens an die untere Totpunktlage werden die Einlassöffnungen 13 des Spülluftkanals 11 in den Zylinder geöffnet, so dass die Spülluft aus dem Raum Y des Kurbelgehäuses 12 durch den Kanal 11 und die Öffnungen 13 in den Zylinder einströmt. Beim Eintreten der Spülluft in den Zylinder tritt jedoch der Nachteil einer Durcheinanderwirbelung der Spülluft mit den Verbrennungsgasen auf, da die Spülluft mit grosser Geschwindigkeit und mit einem anfänglichen Überdruck von zirka 0.3 Atm. in den Zylinder eintritt.
Bei den gebräuchlichen Anordnungen weisen die Auspuffschlitze 10 ungefähr eine Länge von etwa 25% des Kolbenhubes, die Lufteinlassschlitze 13 von etwa 18% des Kolbenhubes auf. Dadurch geht ein grosser Teil des wirksamen Kolbenhubes verloren. Endlich bewirkt die grosse Länge der gebräuehlichen Auspuffsehlitze auch einen Verlust an Spülluft.
Die Bemessung der Länge der vom Kolben gesteuerten Auspuffschlitze und der Spülluftschlitze erfolgte bisher mit Rücksicht darauf, dass einerseits die Auspuffgase schnell genug entweichen können, anderseits die Spülluft Zeit genug zur Verfügung haben muss, um den Zylinder mit frischer Luft zu füllen. Bei der bisher bekannten Anordnung der Auspuffschlitze ergab sich jedoch der Nachteil, dass die Verbrennungsgase unter relativ hoher Spannung ins Freie gelangten, wodurch ein beträchtliches Auspuffgeräusch verursacht wurde.
In Fig. 2 ist 1 der Zylinder, 2 der Deckel, 3 der Kolben, 4 der Kolbenzapfen. 5,6, 7 sind die Kolbenstange samt Kurbelzapfen und Kurbel. Mit 8 ist die Maschinenwelle bezeichnet, hl ist der nutzbare Kolbenhub, & i die Höhe der Auspufföffnungen. 16 sind im hohlen Kolben vorgesehene Schlitze, die mit Schlitzen 16 der Zylinderwand zur Deckung gebracht werden können. 17 ist eine die Kammer 11 gegen das Kurbelgehäuse abschliessende Wand.
Aus dem Vergleiche der Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, dass der nutzbare Kolbenhub/tt nach dem vorliegenden Verfahren gegenüber dem nutzbaren Kolbenhub h der bekannten Maschinen, gleichen Zylinderdurchmesser und Kurbelradius vorausgesetzt, um einen gewissen Betrag a vergrössert ist. An
<Desc/Clms Page number 2>
Hand der Längsschnitte 3, 4 und 5 soll zunächst das Verfahren gemäss der Erfindung schrittweise erläutert werden, und soll dargetan werden, auf welche Weise gemäss der Erfindung der oben erwähnte Gewinn a an nutzbarem Kolbenhub erzielt wird.
In den Fig. 3,4 und 5 sind die einzelnen Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 bezeichnet. Durch den Pfeil p ist die Drehrichtung der Kurbel angegeben.
Die Ausspülung des Zylinders findet-gemäss dem vorliegenden Verfahren wie folgt statt : In Fig. 3 ist der Kolben am Ende des Expansionshubes vor Erreichung der Totlage dargestellt, in welcher Stellung die Auspufföffnungen 10 geschlossen sind, jedoch bereits eine Eröffnung der Kanäle 13 des Spülluftkanales 11'stattgefunden hat. In dieser Stellung strömen die Verbrennungsgase in die geschlossene Kammer 11 ein. Beim weiteren Niedergang des Kolbens 3 gemäss Fig. 4 werden die Auspufföffnungen 10 geöffnet. Infolgedessen strömen die in der Kammer 11 unter Druck aufgespeicherten Verbrennunggase längs des Kolbenbodens durch die Auspufföffnungen 10 in den Auspuffstutzen 9.
Diese Strömung verstärkt das im gleichen Sinn erfolgende Abströmen der im Zylinder befindlichen Verbrennungsgase durch die Öffnungen 10 in den Auspuffstutzen 9, wodurch das Ausspülen des Zylinders rascher und gründlicher vor sich geht.
Beim weiteren Niedergang des Kolbens bis in seine Totlage nach Fig. 5 werden die Schlitze 15 des Kolbens allmählich mit den Schlitzen 16 der Kammer 11 zur Deckung gebracht. so dass die Spülluft aus dem Raume Y der Kurbelkammer 12 durch die Schlitze 15 in die Kammer 11 einströmt. Aus der Kammer 11 strömt ein Teil der Spülluft längs dem Kolbenboden in den Zylinder, indem dabei die Spülluft dem von den Verbrennungsgasen gezeigten Weg folgt. Durch die vorhergegangene äusserst kräftige Vorspülung wurden die in der Kammer 11 unter Druck aufgespeicherten Verbrennungsgase mit grosser Geschwindigkeit längs dem Kolbenboden in den Zylinder geführt und die in diesem befindlichen Verbrennungsgase durch die Auspufföffnungen angetrieben.
Durch die unter dem Einfluss der aufgespeicherten Verbrennungsgase vor sich gehende Vorspülung wird auch eine Art saugende und mitreissende Wirkung auf die aus der Kammer 11 abströmende Spülluft ausgeübt. Dadurch wird die Durchwirbelung von Spülluft und Verbrennungsgasen vermieden und der Spülvorgang dadurch verbessert.
Das Überströmen der im Zylinder und in der Kammer 11 befindlichen Verbrennungsgase in die Kurbelkammer wird dadurch verhindert, dass die Verbindung der Kammer 11 mit dem Innenraum Y des Kurbelgehäuses erst dann erfogt, bis der Druck der Verbrennungsgase im Zylinder infolge Eröffnung der Auspufföffnungen 10 unter den im Kurbelgehäuse herrschenden Überdruck von ungefähr 0-3 Atm. gesunken ist.
In Fig. 6 ist Z der die zuzuführende Spülluft enthaltende Raum, im vorliegenden Falle die Leitung für die Zufuhr der Spülluft. 19 ist eine im Kolben vorgesehene Tasche, welche Schlitze 20, 22 zur Verbindung der Tasche mit der die Verbrennungsgase aufnehmenden Kammer 11 aufweist. Durch die Schlitze 16 kann die Tasche 19 mit der Spülluftleitung Z verbunden werden.
Der Vorgang der Fremdspülung ist nach der Ausführungsform gemäss Fig. 6 folgender : Am Ende des Expansionshubes findet zunächst die Eröffnung der Eintrittsschlitze 13 in die Kammer 11 statt, so dass sich die Kammer 11 mit Verbrennungsgasen füllt. Der Schlitz 16 ist hiebei noch geschlossen, und bleibt dies so lange, bis die Periode des Vorspülens durch die Auspuffgase beendet ist. Beim weiteren Abwärtsgang des Kolbens werden die Schlitze 20 und 22 geöffnet, wodurch die Spülluft aus dem Raum Z
EMI2.1
die Auspufföffnungen 10 ins Freie treibt.
Gemäss der Erfindung ist die Tasche 19 im Kolben 3 mit Steuerschlitzen 20,22 verschiedener Höhenlage versehen. Durch diese Anordnung wird sowohl der rechtzeitige Abschluss der Kammer 11 gegen die Tasche 19 während der Vorspülperiode, als auch der Übertritt der Spülluft vom Speicherraum Z nach dem Zylinder 1 sichergestellt.
Gemäss der Erfindung ist der Kolben 3 als Steuerorgan für die Auspufföffnungen 10, für die Ver- bindungs öffnungen 13 zwischen Innenraum X des Zylinders und der genannten Kammer 11, ferner für die Verbindungsöffnungen 16 zwischen der Kammer 11 und dem die zuzuführende Spülluft enthaltenden Raum Y bzw. Z ausgebildet. Zu diesem Zwecke ist der Kolben 3 mit die Kolbenwand durchsetzenden Schlitzen 15 (Fig. 2-5) bzw. 20,22 (Fig. 6) zur Steuerung der Spülluft bei ihrem Übertritt von dem die zuzuführende Spülluft enthaltenden Raum Y bzw. Z in die genannte Kammer 11 versehen.
Es könnte jedoch statt mit Hilfe der Schlitze die Steuerung der Eintrittsöffnungen 16 auch durch die Unterkante des Kolbens erfolgen.
Ferner ist in sämtlichen dargestellten Ausführungsbeispielen sowohl für Eigen-, als auch für Fremdspülung die die Auspuffgase aufnehmende Kammer 11 mit einer Wand 17 versehen, welche sie von dem Raum Y bzw. Z abschliesst, welcher die zuzuführende Spülluft enthält, welche Wand auch das Aufspeichern der Verbrennungsgase zwecks Vorspülung ermöglicht.
Erfindungsgemäss sind die den Auspuff steuernde Kante t (Fig. 2,4, 6) des Kolbens und die den Spüllufteintritt steuernde Kante t, versetzt angebracht.
. Es ist bereits bekannt geworden, die Spülluft dem Zylinder durch Schlitze im Kolben zuzuführen.
Im vorliegenden Falle sind jedoch die Schlitze 15 bzw. 20, 22 im Kolben während der Füllung der
<Desc/Clms Page number 3>
Kammer 11 mit Verbrennungsgasen und während des darauffolgenden Rückströmens der Verbrennunggase in den Zylinder und deren Abströmen durch den Auspuff geschlossen, erst nach entsprechendem Absinken des Druckes im Zylinder verbinden sie die Kammer 11 mit dem die Spülluft enthaltenden Raum.
Die Anordnung der die Kolbenwand durchsetzenden Schlitze 15, 20,22 bringt folgenden wesentlichen Vorteil mit sich : Der nutzbare Kolbenhub wird infolge dieser Anordnung von der Höhe der Ein-
EMI3.1
erfolgt, deren Höhe mit Rücksicht darauf beliebig klein gemacht werden kann, dass sie in beliebiger Zahl am Umfang des Kolbens verteilt werden können.
Der eben geschilderte Vorteil bringt es im Verein mit der Verbesserung des Ausspülvorgauges durch die Vorspülung mit Verbrennungsgasen mit sich. dass erfindungsgemäss die Höhe kl der Auspuff-
EMI3.2
wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Bei den bisherigen Ausführungen, u. zw. gemäss Fig. 1, mussten die Auspufföffnungen. 10 früher geöffnet werden als die Einlassöffnungen 1. 3, um zu vermeiden, dass hochgespannte Verbrennungsgase in den Kurbelkasten eindringen und die dort befindliche Spülluft verunreinigen und gegebenenfalls die
EMI3.3
nur so hoch-bemessen, als dies aus strömungstechnischen Gründen nötig ist, was den erfindungsgemässen
Gewinn an nutzbarem Kolbenhub mit sich bringt.
Als weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung der Auspuffschlitze ist noch anzuführen, dass durch die länger dauernde Expansion der Verbrennungsgase das Auspuffen derselben bei geringerem Druck erfolgt und dadurch die Auspuffgeräusche wesentlich verringert werden.
Die geringere Höhe der Auspufföffnungen 10 bedingt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, dass die Oberkante li der Auspufföffnungen 10 tiefer liegt, als die Oberkante tl der Einlassöffnungen 13 für die Spülluft. Dies ist jedoch auch nur möglich, wenn die Höhe der Einlassöffnungen vergrössert werden kann, ohne dass dabei der nutzbare Kolbenhub vermindert wird. Letzteres ist ebenfalls nur erzielbar, wenn die Steuerung der Spülluft nicht, wie üblich, durch die Oberkante des Kolbens, sondern erfindungsgemäss durch die die Kolbenwand durchsetzenden, im unteren Teil des Kolbens befindlichen Steuerschlitze erfolgt.
Erfindungsgemäss ist die Höhe tpi der Kolbenschlitze 15, 20,22 kleiner gewählt als die Höhe m, der Einlassöffnungen 13 für die Spülluft. Dies wird nur dadurch ermöglicht, dass die Höhe der Einlass- öffnungen 13 beliebig gross gewählt werden kann, da diese ohne Einfluss auf die Grösse des nutzbaren Kolbenhubes infolge der dargestellten Anordnung der Steuerschlitze 15, 20,22 ist, welche allein den Einlass der Spülluft in den Zylinder steuern.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zweitakt-Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Kammer (11), die am Ende des Expansionshubes vor Erreichung der Totlage mit dem Innenraum (X) des Zylinders (1) in Verbindung gesetzt wird, so dass einTeil der Verbrennungsgase in die Kammer eintritt, worauf die Auspufföffnungen (10) geöffnet werden, so dass ein Vorspülen des Zylinders durch die in der Kammer (11) aufgespeicherten Verbrennungsgase erfolgt, wonach schliesslich der die zuzuführende Spülluft enthaltende Raum (Y bzw. Z),
EMI3.4
<Desc / Clms Page number 1>
Two-stroke internal combustion engine.
The invention forms a two-stroke internal combustion engine and aims to increase the power by increasing the usable piston stroke.
Embodiments of the invention are shown schematically in the drawing.
FIG. 1 shows a longitudinal section through an internal combustion engine of known design and FIG. 2 shows a longitudinal section through a machine according to the invention built for the same cylinder diameter and crank radius. Fig. 3 shows a partial longitudinal section through the cylinder and piston on a larger scale before reaching the dead center. In Fig. 4 the same longitudinal section is shown in a lower position of the piston. Fig. 5 shows the longitudinal section for the dead position reached. Fig. 6 shows a longitudinal section through an embodiment of an internal combustion engine with external flushing.
In Fig. 1, 1 is the cylinder, 2 is the cover, 3 is the piston, 4 is the piston pin, 5 is the piston rod,
EMI1.1
the interior X of the cylinder with the interior Y of the crankcase 12 containing the scavenging air. 13 are the inlet openings for the purge air. The usable piston stroke of the known arrangement is denoted by h, and k is the height of the usual exhaust openings.
The cylinder is flushed out according to FIG. 1 in a known manner as follows: During the expansion stroke, the downward piston 3 first opens the exhaust ports 10 before reaching the dead center position, whereby part of the combustion gases escapes into the exhaust.
When the piston approaches the bottom dead center position, the inlet openings 13 of the scavenging air duct 11 are opened in the cylinder, so that the scavenging air flows from the space Y of the crankcase 12 through the duct 11 and the openings 13 into the cylinder. When the scavenging air enters the cylinder, however, the disadvantage arises that the scavenging air is mixed up with the combustion gases, since the scavenging air is carried out at high speed and with an initial overpressure of approximately 0.3 atm. enters the cylinder.
In the conventional arrangements, the exhaust slots 10 have a length of approximately 25% of the piston stroke, the air inlet slots 13 of approximately 18% of the piston stroke. As a result, a large part of the effective piston stroke is lost. Finally, the great length of the common exhaust strand leads to a loss of scavenging air.
The dimensioning of the length of the piston-controlled exhaust slots and the scavenging air slots has so far taken into account that, on the one hand, the exhaust gases can escape quickly enough and, on the other hand, the scavenging air must have enough time to fill the cylinder with fresh air. In the previously known arrangement of the exhaust slots, however, there was the disadvantage that the combustion gases were released into the open under a relatively high voltage, which caused a considerable exhaust noise.
In Fig. 2, 1 is the cylinder, 2 is the cover, 3 is the piston, 4 is the piston pin. 5, 6, 7 are the piston rod with the crank pin and crank. The machine shaft is denoted by 8, hl is the usable piston stroke, & i the height of the exhaust openings. 16 are provided in the hollow piston slots which can be brought into alignment with slots 16 in the cylinder wall. 17 is a wall which closes off the chamber 11 against the crankcase.
From the comparison of FIGS. 1 and 2 it can be seen that the usable piston stroke / tt according to the present method is increased by a certain amount a compared to the usable piston stroke h of the known machines, assuming the same cylinder diameter and crank radius. At
<Desc / Clms Page number 2>
Referring to the longitudinal sections 3, 4 and 5, the method according to the invention will first be explained step by step, and it should be demonstrated how the above-mentioned gain a in usable piston stroke is achieved according to the invention.
In FIGS. 3, 4 and 5, the individual parts are denoted by the same reference numerals as in FIG. The direction of rotation of the crank is indicated by the arrow p.
The cylinder is flushed out according to the present method as follows: In Fig. 3 the piston is shown at the end of the expansion stroke before reaching the dead center, in which position the exhaust openings 10 are closed, but the channels 13 of the scavenging air channel 11 are already opening 'took place. In this position, the combustion gases flow into the closed chamber 11. When the piston 3 continues to descend according to FIG. 4, the exhaust openings 10 are opened. As a result, the combustion gases stored under pressure in the chamber 11 flow along the piston crown through the exhaust openings 10 into the exhaust port 9.
This flow intensifies the in the same sense taking place outflow of the combustion gases located in the cylinder through the openings 10 in the exhaust port 9, whereby the flushing of the cylinder is quicker and more thorough.
As the piston continues to descend to its dead position according to FIG. 5, the slots 15 of the piston are gradually brought into congruence with the slots 16 of the chamber 11. so that the scavenging air flows from the space Y of the crank chamber 12 through the slots 15 into the chamber 11. Part of the scavenging air flows from the chamber 11 along the piston head into the cylinder, in that the scavenging air follows the path shown by the combustion gases. As a result of the previous extremely vigorous pre-purging, the combustion gases stored under pressure in chamber 11 were fed at high speed along the piston head into the cylinder, and the combustion gases contained in this were driven through the exhaust openings.
The pre-purging that takes place under the influence of the stored combustion gases also exerts a kind of sucking and entraining effect on the purging air flowing out of the chamber 11. This avoids the swirling of scavenging air and combustion gases and improves the scavenging process.
The overflow of the combustion gases in the cylinder and in the chamber 11 into the crank chamber is prevented by the fact that the connection of the chamber 11 with the interior Y of the crankcase only takes place until the pressure of the combustion gases in the cylinder as a result of the opening of the exhaust ports 10 falls below the im The overpressure in the crankcase is approximately 0-3 atm. has decreased.
In FIG. 6, Z is the space containing the scavenging air to be supplied, in the present case the line for supplying the scavenging air. 19 is a pocket provided in the piston which has slots 20, 22 for connecting the pocket to the chamber 11 which receives the combustion gases. The pocket 19 can be connected to the purge air line Z through the slots 16.
The external purging process is as follows according to the embodiment according to FIG. 6: At the end of the expansion stroke, the entry slots 13 into the chamber 11 are first opened, so that the chamber 11 is filled with combustion gases. The slot 16 is still closed here, and remains so until the period of pre-purging by the exhaust gases has ended. When the piston continues downward, the slots 20 and 22 are opened, whereby the purge air from the space Z.
EMI2.1
the exhaust ports 10 drives into the open.
According to the invention, the pocket 19 in the piston 3 is provided with control slots 20, 22 of different heights. This arrangement ensures both the timely closure of the chamber 11 against the pocket 19 during the pre-purge period and the passage of the purge air from the storage space Z to the cylinder 1.
According to the invention, the piston 3 is used as a control element for the exhaust openings 10, for the connection openings 13 between the interior X of the cylinder and the aforementioned chamber 11, and also for the connection openings 16 between the chamber 11 and the space Y or space containing the purge air to be supplied Z trained. For this purpose, the piston 3 with the piston wall penetrating slots 15 (Fig. 2-5) or 20, 22 (Fig. 6) to control the scavenging air as it passes from the room Y or Z containing the scavenging air to be supplied into the called chamber 11 is provided.
However, instead of using the slots, the inlet openings 16 could also be controlled by the lower edge of the piston.
Furthermore, in all the illustrated embodiments, both for internal and external purging, the chamber 11 receiving the exhaust gases is provided with a wall 17, which closes it off from the space Y or Z, which contains the purge air to be supplied, which wall also stores the Combustion gases for pre-purge allows.
According to the invention, the edge t (FIGS. 2, 4, 6) of the piston controlling the exhaust and the edge t controlling the scavenging air inlet are attached offset.
. It is already known to supply the scavenging air to the cylinder through slots in the piston.
In the present case, however, the slots 15 and 20, 22 in the piston are during the filling of the
<Desc / Clms Page number 3>
Chamber 11 with combustion gases and closed during the subsequent return flow of the combustion gases into the cylinder and their outflow through the exhaust, only after a corresponding drop in the pressure in the cylinder do they connect the chamber 11 with the space containing the scavenging air.
The arrangement of the slots 15, 20, 22 penetrating the piston wall has the following significant advantage: The usable piston stroke is dependent on the height of the inlet
EMI3.1
takes place, the height of which can be made as small as desired with consideration that they can be distributed in any number on the circumference of the piston.
The advantage just described is associated with the improvement of the rinsing process through pre-rinsing with combustion gases. that according to the invention the height kl of the exhaust
EMI3.2
as can be seen from FIG.
In the previous statements, u. between. According to FIG. 1, the exhaust openings had to. 10 are opened earlier than the inlet openings 1. 3 in order to prevent high-tension combustion gases from entering the crankcase and contaminating the scavenging air located there and possibly the
EMI3.3
dimensioned only as high as is necessary for fluidic reasons, which is what the invention
Bringing gain in usable piston stroke.
A further advantage of the inventive arrangement of the exhaust slots is that the longer expansion of the combustion gases means that they are exhausted at a lower pressure and the exhaust noises are significantly reduced.
As can be seen from FIG. 3, the lower height of the exhaust openings 10 means that the upper edge li of the exhaust openings 10 is lower than the upper edge tl of the inlet openings 13 for the scavenging air. However, this is only possible if the height of the inlet openings can be increased without reducing the usable piston stroke. The latter can also only be achieved if the control of the scavenging air is not carried out, as is usual, through the upper edge of the piston, but rather, according to the invention, through the control slots which penetrate the piston wall and are located in the lower part of the piston.
According to the invention, the height tpi of the piston slots 15, 20, 22 is selected to be smaller than the height m of the inlet openings 13 for the scavenging air. This is only made possible by the fact that the height of the inlet openings 13 can be selected as large as desired, since this has no influence on the size of the usable piston stroke as a result of the illustrated arrangement of the control slots 15, 20, 22, which only the inlet of the purge air in control the cylinder.
PATENT CLAIMS:
1. Two-stroke internal combustion engine, characterized by a chamber (11) which is connected to the interior (X) of the cylinder (1) at the end of the expansion stroke before the dead center is reached, so that some of the combustion gases enter the chamber, whereupon the exhaust ports (10) are opened so that the cylinder is pre-flushed by the combustion gases stored in the chamber (11), after which the space (Y or Z) containing the purge air to be supplied,
EMI3.4