DE561674C - Slide control for two-stroke internal combustion engines - Google Patents

Description

Schiebersteuerung für Zweitaktbrennkraftmaschinen Es sind Zweitaktbrennkraftmaschmen bekannt, bei welchen der Ein- und Auslaßkanal durch einen Rohrschieber gesteuert wird, der seinen Antrieb von einer besonders angeordneten Steuerwelle aus erhält; ebenso wurde vorgeschlagen, den Schieberantrieb von der Schubstange des Arbeitskolbens einerseits und von einem feststehenden Drehpunkt andererseits abzuleiten, wobei der Schieberhub durch ein konstantes Hebelverhältnis festgelegt wurde. Die ebenfalls vorgeschlagenen Antriebe des Schiebers vermittels Nocken, unrunder Scheiben oder kleiner Kurbelgetriebe ergeben wie die bereits erwähnten Antriebsarten unbrauchbare Konstruktionen, weil sie entweder übertrieben große Schieberhübe ergeben, sobald ein einigermaßen genügender Durchgangsquerschnitt erreicht werden soll, oder die Querschnitte werden unzulässig klein, wenn der Schieberhub in normalen Grenzen bleibt. Folgende Überlegung zeigt dies in anschaulicher Weise: Bei rasch laufenden Brennkraftmaschinen neuerer Bauart muß der ganze Umfang des Zylinderinalltels für die Ausbildung nur einer Schlitzreihe verwendet werden, wenn die durch den Arbeitskolben gesteuerten Schlitze einen genügenden Querschnitt freigeben sollen; folglich muß der den steuernden Arbeitskolben ersetzende Schieber beim Eröffnen des Auspuffes möglichst ebenfalls die Geschwindigkeit haben, die der Arbeitskolben selbst hat, wenn der Motor die gleiche Drehzahl beibehalten soll. Wollte man dies mit einer gegebenen festen Hebelübersetzung erreichen, so müßte der Hub des Schiebers gleich groß wie derjenige des Arbeitskolbens werden, was unmöglich ist. Unrunde Scheiben könnten wenigstens theoretisch die gewünschten Schieberbewegungen ergeben; praktisch sind solche Ausführungen ebenfalls unmöglich, weil bei großen Scheiben unannehmbare Rollendrücke und Geschwindigkeiten entstehen, bei kleinen Nockenscheiben aber die Beschleunigungsdrücke ins Unannehmbare wachsen.Slide control for two-stroke internal combustion engines There are two-stroke internal combustion engines known in which the inlet and outlet channel controlled by a pipe slide which receives its drive from a specially arranged control shaft; It was also proposed to drive the slide from the push rod of the working piston on the one hand and on the other hand derived from a fixed pivot point, wherein the slide stroke was determined by a constant lever ratio. That too proposed drives of the slide by means of cams, non-circular disks or Small crank gears, like the drive types already mentioned, result in unusable ones Constructions because they either result in excessively large valve strokes once a reasonably sufficient passage cross-section is to be achieved, or the Cross-sections become impermissibly small if the slide stroke remains within normal limits. The following consideration shows this clearly: With rapidly running internal combustion engines of the newer design, the entire circumference of the cylinder unit only needs to be used for training a row of slots can be used if those controlled by the working piston Slots should expose a sufficient cross-section; consequently, he must be the one who controls it If possible, also replace the working piston when the exhaust is opened have the speed that the working piston itself has when the engine is the should maintain the same speed. If you wanted to do this with a given fixed leverage reach, the stroke of the slide should be the same as that of the working piston become what is impossible. Out of round disks could at least theoretically be the desired ones Result in slide movements; in practice, such designs are also impossible, because unacceptable roller pressures and speeds arise with large pulleys, with small cam disks, however, the acceleration pressures increase to the unacceptable level.

Soll die spezifische Leistung des Zweitaktes so groß werden, daß derselbe in erfolgreichen Wettbewerb mit dem Viertakt bei hohen Drehzahlen treten kann, so muß neben einer vorzüglichen Spülung durch große Querschnitte ein Aufladen des Arbeitszylinders bei bereits stark gedrosseltem oder noch besser bereits geschlossenem Auspuff erfolgen.Should the specific power of the two-stroke be so great that the same So can enter into successful competition with the four-stroke at high speeds In addition to excellent flushing through large cross-sections, the working cylinder must be charged be carried out when the exhaust is already severely throttled or, even better, already closed.

Gemäß der Erfindung sind die Bedingungen eines raschen Öffnens des Auspuffes, einer gründlichen Spülung und eines beliebigen Aufladens des Arbeitszylinders mit nur einem Rohrschieber möglich, der auf den gegenüberliegenden Enden des Zylinders die Ein- und Auslaßschlitze hat und dessen Hub bedeutend kleiner ist als der Hub des Arbeitskolbens. Dies wird erreicht, indem der Schieber ohne Zuhilfenahme einer Steuerwelle bei Beginn des Auspuffes mit einer bis an die Arbeitskolbengeschwindigkeit heranreichenden Höchstgeschwindigkeit bewegt wird, worauf seine Geschwindigkeit auf Null sinkt, um beim Schluß der Einlaßschlitze wieder auf eine Geschwindigkeit zu steigen, die bedeutend unter der Arbeitskolbengeschwindigkeit liegt. Diese wechselnde Schiebergeschwindigkeit, welche, auf gleiche Kurbelstellungen des Arbeitskolbens bezogen, ganz verschiedene Werte erreichen kann, hat den Vorteil, daß beim Dehnungshub die größte Schiebergeschwindigkeit den Auspuffkanal sehr rasch und weit öffnet, und daß bei Beginn der Verdichtung bei wesentlich verringerter Schiebergeschwindigkeit die großen Einlaßkanäle rasch schließen, um im Arbeitszylinder eine große Luftmenge einschließen zu können.According to the invention, the conditions of rapid opening of the Exhaust, a thorough flushing and any charging of the working cylinder possible with just one pipe slide, which is on the opposite ends of the cylinder has the inlet and outlet slots and its stroke is significantly smaller than the stroke of the working piston. This is achieved by pulling the slide without the aid of a Control shaft at the beginning of the exhaust with one up to the working piston speed approaching maximum speed is moved, whereupon its speed sinks to zero, to at the end of the inlet slots again on one Speed to increase which is significantly below the working piston speed lies. This changing slide speed, which, on the same crank positions related to the working piston, can achieve very different values, has the advantage that the greatest slide speed during the expansion stroke the exhaust duct very quickly and opens wide, and that at the start of compression at a significantly reduced rate Slide speed quickly close the large inlet ports to the working cylinder to be able to trap a large amount of air.

Ein Mittel zur Erreichung dieser veränderlichen Schiebergeschwindigkeit bildet gemäß der Erfindung die Vorrichtung, die darin besteht, den Schieber durch ein Hebelwerk, das mit der Schubstange des Arbeitskolbens verbunden ist, anzutreiben, und welches ermöglicht, bei gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit der Motorkurbel das Hebelverhältnis, das den Schieber antreibt, veränderlich zu machen, indem beim Beginn des Auspuffs der Hebel für die Bewegung des Schiebers am kürzesten und beim Schluß des Einlasses am längsten wird. Da aber der Angriffspunkt an diesem Hebel mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit kreist, so wird die Schieberbewegung bei kürzestem Hebel am größten und bei längstem Hebel am kleinsten sein. Der Schieberweg während der Dehnung wird also in einer kürzeren Zeit zurückgelegt als während der Verdichtung. Da die Totpunktstellungen des Arbeitskolbens nicht mit denen des Schiebers zusammenfallen, kann die Einspritzbrennstoffpumpe ebenfalls an das Hebelwerk angeschlossen werden, so daß deren besonderer Antrieb wegfällt. Die Zeichnung zeigt in teilweise schematischer Weise einen Motor gemäß der Erfindung.One means of achieving this variable slide speed forms according to the invention the device which consists in the slide through to drive a lever mechanism, which is connected to the push rod of the working piston, and which enables, with a uniform angular velocity of the engine crank to make the lever ratio that drives the slide changeable by the Beginning of the exhaust the lever for the movement of the slide at the shortest and at the The end of the entrance will be the longest. But since the point of attack on this lever circles at a uniform angular velocity, the slide movement is at The shortest lever must be largest and the longest lever smallest. The slide way during the stretching, therefore, is covered in a shorter time than during the Compression. Because the dead center positions of the working piston do not match those of the slide coincide, the injection fuel pump can also be connected to the lever mechanism so that their special drive is omitted. The drawing shows in part schematically an engine according to the invention.

In dem Gestell i befindet sich ein oder mehrere Zylinder.2, in welchen Rohrschieber 3 sich bewegen, die die Kanäle ig für den Auspuff und 2o für den Einlaß besitzen. Innerhalb der Schieber 3 laufen die Arbeitskolben q.. Das obere Ende des Zylinders 2 ist durch das mit Kolbenringen abgedichtete Kopfstück 5 abgeschlossen, in welches die Einspritzbrennstoffpumpe 7 eingesetzt ist. An Stelle der Pumpe 7 kann bei Verpuffungsmotoren eine Zündkerze eingesetzt werden. Der Rohrschieber 3 steuert den Auspuffkanal 8 und den Einlaßkanal g. Der letztere kann bei Verpuffungsmotoren zweistufig sein, wie auf der linken Seite der Zeichnung gestrichelt angedeutet ist, um Spülluft und Gemisch getrennt zuzuführen. Ebenso können die Stege io so gestellt sein, daß die eintretende Luft eine Drehbewegung im Arbeitszylinder erhält. Die Schubstange i i besitzt einen Zapfen 12, um welchen das Gleitstück 13 sich drehen kann. In demselben ist der Hebel 14 gelagert, der um die Achse 15 drehbar ist. Der Hebel i4 hat zwei Zapfen 16 und 17. An dem Zapfen i 6 ist der Brennstoffpumpenantrieb 18 angelenkt, während an dem Zapfen 17 die Schubstange ig, die den Rohrschieber 13 bewegt, angehängt ist. Bei Bewegung der Schubstange i i gleitet der Hebel 1.4 in dem Gleitstück 13 hin und her, so daß der wirksame Arm des Hebels 1.4 länger und kürzer wird bei gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit der Motorwelle.In the frame i there is one or more cylinders.2, in which pipe slide 3 move, which have the channels ig for the exhaust and 2o for the inlet. The working pistons q. Run inside the slide 3. The upper end of the cylinder 2 is closed off by the head piece 5, which is sealed with piston rings and into which the injection fuel pump 7 is inserted. Instead of the pump 7, a spark plug can be used in deflagration engines. The pipe slide 3 controls the exhaust port 8 and the inlet port g. The latter can be two-stage in deflagration engines, as indicated by dashed lines on the left-hand side of the drawing, in order to supply scavenging air and mixture separately. Likewise, the webs can be set so that the incoming air receives a rotary movement in the working cylinder. The push rod ii has a pin 12 around which the slider 13 can rotate. The lever 14, which is rotatable about the axis 15, is mounted in the same. The lever i4 has two pins 16 and 17. The fuel pump drive 18 is articulated on the pin i 6, while the push rod ig, which moves the pipe slide 13, is attached to the pin 17. When the push rod ii moves, the lever 1.4 slides back and forth in the slider 13, so that the effective arm of the lever 1.4 becomes longer and shorter at a constant angular speed of the motor shaft.

Die eingezeichneten verschiedenen Kurbelstellungen zeigen die entsprechenden Bewegungen des Schiebers und den Hub der Brennstoffpumpe, indem jeweils die zusammengehörenden Punkte mit gleichen Buchstaben bezeichnet sind.The different crank positions shown show the corresponding ones Movements of the slide and the stroke of the fuel pump, adding the associated Points are denoted by the same letters.

Die Schaulinien A und B zeigen die Querschnitte der Kanäle; die eingetragenen Buchstaben beziehen sich auf die mit gleichen Buchstaben bezeichneten Schieber und Kurbelstellungen. Das Gleitstück 13 könnte auch um den Zapfen 15 gelagert werden, wobei alsdann der Hebel 14 an Punkt i2 angelenkt wird. Ein solcher Hebel, der die Zapfen 16 und 17 tragen würde, drehte sich dann geineinsam mit dem Gleitstück um den Punkt 15, über welchen dann der Hebel 14. je nach seiner Stellung hinausragt.The viewing lines A and B show the cross-sections of the channels; the letters entered refer to the slide and crank positions marked with the same letters. The slider 13 could also be mounted around the pin 15, the lever 14 then being articulated at point i2. Such a lever, which would carry the pins 16 and 17, then rotated together with the slider about the point 15, over which the lever 14 then protrudes depending on its position.

Die Wirkungsweise der dargestellten Steuerung ist folgende: In der gezeichneten obersten Lage des Kolbens erfolgt die Einspritzung des Brennstoffes bzw. die Zündung. Dreht sich die Kurbelwelle in der gezeichneten Pfeilrichtung weiter, so erfolgt in Punkt lt die Eröffnung des Auspuffkanals, indem die Öffnung ig anfängt, über die Unterkante des Einsatzes 5 zu gleiten. Der Schieber bewegt sich also in der gleichen Richtung wie der Arbeitskolben, so daß die relative Kolbengeschwindigkeit kleiner als die wirkliche Kolbengeschwindigkeit wird. Im Punkt f öffnet der Einströmkanal, indem der nach unten sich bewegende Arbeitskolben mit seiner Oberkante die Öffnungen 2o des Schiebers abdeckt, welche Öffnungen bereits mit dem Spülluftkanal g in offener Verbindung stehen. Bei Verpuffungsmotoren öffnet nach einigen Graden Kurbelwinkel der Kanal. für die Zuführung von Gemisch.The mode of operation of the control shown is as follows: In the uppermost position of the piston shown, the fuel is injected or the ignition takes place. If the crankshaft continues to rotate in the direction of the arrow drawn, the exhaust duct is opened at point lt in that the opening ig begins to slide over the lower edge of the insert 5. The slide therefore moves in the same direction as the working piston, so that the relative piston speed is less than the actual piston speed. At point f the inflow channel opens in that the working piston moving downwards covers the openings 2o of the slide with its upper edge, which openings are already in open connection with the scavenging air channel g. In deflagration engines, the duct opens after a few degrees of crank angle. for the supply of mixture.

Im Punkt c schließt der Auspuffkanal wieder, weil die Öffnungen ig des Schiebers wieder über die Unterkante von Einsatz 5 hinaufgestiegen sind. Nun erfolgt bei geschlossenem Auspuff das Aufladen bis Punkt a., woselbst die Kolbenoberkante die Öffnung 2 des Schiebers abschließt. Die Brennstoffeinspritzung dauert bei Vollast von Punkt h bis L, in welchem Punkt der Pumpenkolben die ganze Brennstoffüllung ausgestoßen hat.At point c the exhaust duct closes again because the openings ig of the slide have climbed back up over the lower edge of insert 5. so When the exhaust is closed, charging takes place up to point a., where the upper edge of the piston is itself the opening 2 of the slide closes. The fuel injection lasts at full load from point h to L, at which point the pump piston has the entire fuel filling has emitted.

Es ist auch möglich, den Auspuff- und den Einlaßkanal zu vertauschen, wobei dann vorteilhafterweise die Drehrichtung umgekehrt ,vi rd.It is also possible to swap the exhaust and intake ducts, then advantageously reversed the direction of rotation, vi approx.

Die Eröffnung des Auspuffes erfolgt, wie aus der Schaulinie A ersichtlich ist, sehr schnell, weil die größte Winkelgeschwindigkeit des Gleitstückes 13 mit dem kleinsten Hebelarm, der den Hebel 1.4 bewegt, ungefähr zusammenfällt. Umgekehrt wird der Schluß des Einströmkanals verzögert, weil bei nach oben steigendem Arbeitskolben der Rohrschieber ebenfalls hochsteigt. Es ist also möglich, den Auspuffkanal schon in der gleichen Arbeitskolbenstellung zu öffnen, in welcher später der Auffülischlitz schließt, und dennoch die Spülung erst bei vollständiger Entspannung im Arbeitszylinder zu beginnen und den Auspuff so früh zu schließen, daß ein kräftiges Aufladen möglich wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß je nach Lage des Drehpunktes 15 die Steuerzeiten und die Steuerquerschnitte verändert werden können. Wird beispielsweise Punkt 15 gesenkt, so kann die Zeit des Auspuffes sowohl wie der Ouerschnitt desselben vergrößert werden.The opening of the exhaust takes place, as can be seen from sight line A. is very fast because the greatest angular velocity of the slider 13 with approximately coincides with the smallest lever arm that moves the lever 1.4. Vice versa the end of the inflow channel is delayed because the working piston rises upwards the pipe slide also rises. So it is possible to have the exhaust duct already to open in the same working piston position in which the filling slot will later be opened closes, and the flushing only takes place when the pressure in the working cylinder is completely relaxed start and close the exhaust early enough to allow vigorous charging will. It is readily apparent that, depending on the location of the pivot point 15, the Control times and the control cross-sections can be changed. For example Point 15 lowered, so the time of the exhaust as well as the cross section of the same be enlarged.

Bei Leichtmotoren ist es vorteilhaft, das Gehäuse i und den Kolben .4 aus Leichtmetall herzustellen und den zwischen den beiden sich bewegenden Rohrschieber 13 aus hartem S S toff, z. B. Nitrierstahl, herzustellen.In light engines, it is advantageous to have the housing i and the piston .4 made of light metal and the one between the two moving pipe slides 13 made of hard S toff, z. B. nitriding steel to produce.

Claims (1)

PATR\TA\sPRüCHR: i. Schiebersteuerung für Zweitaktbrennkraftmaschinen, bei welcher ein -zwischen dem Arbeitskolben und der Zylinderbohrung angeordneter Rohrschieber durch einen mit der Pleuelstange verbundenen Schwinghebel gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleitführung (13) auf einem Schwinghebel (1q.), der einerseits an der Schubstange (i i) und andererseits an einem festen Drehpunkt (15) angelenkt ist, so hin und her gleitet, daß die Gleitführung (13) sich während des Ausdehnungshubes dem Drehpunkt (15) des Schwinghebels (1q.) am meisten nähert und daher der Schieber eine größere Geschwindigkeit erhält als während des Verdichtungshubes, bei welchem sich die Gleitführung (13) vom Drehpunkt (15) am meisten entfernt. z. Schiebersteuerung für Zweitaktmotore nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß infolge der größeren Schiebergeschwindigkeit während des Ausdehnungshubes gegenüber dem Verdichtungshube nicht nur in bekannter Weise zuerst der Auspuffkanal und nachher der Spülkanal geöffnet, sondern auch zuerst der Auspuffkanal und nachher der Spülluftkanal geschlossen werden. 3. Schiebersteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber beim Beginn des Auspuffes seine größte, bis an die Geschwindigkeit des Arbeitskolbens reichende Geschwindigkeit erreicht, und daß dieselbe im unteren Totpunkt auf Null sinkt und beim Schließen der Spülluftkanäle kleiner bleibt, als sie beim Öffnen der Auspuffschlitze war. .4. Schiebersteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schieberantriebshebel (14) auch der Brennstoffpumpenantrieb angeschlossen ist.PATR \ TA \ sPRüCHR: i. Slide control for two-stroke internal combustion engines, in which one arranged between the working piston and the cylinder bore Pipe slide controlled by a rocker arm connected to the connecting rod is, characterized in that a sliding guide (13) on a rocker arm (1q.), On the one hand on the push rod (i i) and on the other hand on a fixed Pivot point (15) is articulated, so slides back and forth that the sliding guide (13) during the expansion stroke the pivot point (15) of the rocker arm (1q.) on approaches most and therefore the slide receives a greater speed than during of the compression stroke, during which the sliding guide (13) moves away from the pivot point (15) most distant. z. Slide control for two-stroke engines according to claim i, characterized characterized in that due to the greater slide speed during the expansion stroke compared to the compression stroke, not only the exhaust duct first, in a known manner and afterwards the scavenging duct opened, but also the exhaust duct first and afterwards the scavenge air receiver must be closed. 3. slide control according to claim i, characterized characterized in that the slide at the beginning of the exhaust is its largest, up to the speed of the working piston reaches reaching speed, and that the same drops to zero at bottom dead center and when the scavenge air channels are closed remains smaller than it was when the exhaust ports were opened. .4. Slide control according to claim i, characterized in that the slide drive lever (14) is also the fuel pump drive is connected.