DE666450C - Two-stroke internal combustion engine with piston-controlled exhaust and intake slots - Google Patents

Description

Zweitaktbrennkraftmaschine mit kolbengesteuerten Auspuff- und Einlaßschlitzen Die Erfindung bezieht sich auf solche Zweitaktbrennkraftmaschinen, und zwar auf einfach wirkende, wie auf doppelt -#virkende Maschinen, bei welchen die Auspuff- und Einlaßschlitze im Zylinder einander gegenüberstehen und vom Kolben gesteuert werden und bei welchen die Einlaßschlitze so gerichtet sind, daß sich die Luftstrahlen der äußern Schlitze zur Hauptsache in der einlaßseitigen Zylinderhälfte treffen und von Luftstrahlen der innern Schlitze zum großen Teil über die Zylindermitte hinaus abgelenkt werden. Sie bezweckt, während des ersten Teils der Einlaßzeit den Luftstrom derart aufzurichten, daß er zur Hauptsache in der einlaßseitigen Zylinderhälfte hochsteigt und dabei eine sogenannte Bogenspülung ergibt. Während des übrigen Teils der Einlaßzeit soll dagegen dem Luftstrom eine ausgesprochene Schrägstellung erteilt werden, d. h. seine Richtung soll von den Einlaßschlitzen ausgehend schräg aufwärts etwa gegen die Ecke, welche vom Zylinderdeckel und der auspuffseitigen Zylinderwand gebildet wird, verlaufen, zum Zwecke, die Umlaufbewegung der vorausgegangenen Bogenspülung zum Stillstand zu bringen oder sie in eine Gegenbewegung umzuwandeln. Die Erfindung erreicht diese doppelte Aufgabe, ohne beispielsweise das bekannte Mittel der Ablenkung durch höher gespannte Zusatzluft anwenden zu müssen, in einfacher Weise durch eine Reglung der Luft der innern Einlaßschlitze. Diese Reglung besteht in einer Verzögerung des Luftdurchtrittes oder in einer Drosselung während des ersten Teils der Einlaßzeit, wodurch die Ablenkwirkung der Mittelstrahlen auf die übrige Luft gänzlich oder größtenteils aufgehoben wird und daher der Gesamtluftstrom in der einlaßseitigen Zylinderhälfte hochzusteigen veranlaßt wird. Während des übrigen Teils der Einlaßzeit wird dagegen die Drosselung aufgehoben, wodurch die Ablenkwirkung der mittleren Luftstrahlen voll zur Geltung kommt und dem Luftstrom die erforderliche Schrägstellung erteilt wird. Der zeitliche Ablauf der Geraderichtung des Luftstromes und der anschließenden Schrägstellung kann beliebig gewählt werden. Es kann beispielsweise auch ein allmählicher Übergang im Richtungswechsel vorgesehen werden.Two-stroke internal combustion engine with piston-controlled exhaust and intake slots The invention relates to such two-stroke internal combustion engines, namely to single-acting, as on double-acting machines, in which the exhaust and inlet slots in the cylinder are opposed to each other and controlled by the piston and in which the inlet slots are directed so that the air jets of the outer slots mainly in the inlet-side cylinder half and of air jets from the inner slits for the most part over the middle of the cylinder Be distracted beyond. Its purpose is during the first part of the intake period To set up the air flow so that it is mainly in the inlet-side cylinder half rises and results in a so-called arc flush. During the rest of the time the inlet time, on the other hand, should give the air flow a pronounced inclination be, d. H. its direction should be inclined upwards, starting from the inlet slots against the corner of the cylinder cover and the cylinder wall on the exhaust side is formed, run, for the purpose, the orbital movement of the previous sheet flushing bring it to a standstill or convert it into a countermovement. The invention accomplishes this dual task without, for example, the familiar means of distraction to have to apply by higher tensioned additional air, in a simple manner by a Regulation of the air in the inner inlet slots. This regulation consists of a delay the passage of air or in a throttling during the first part of the inlet time, whereby the deflecting effect of the central rays on the rest of the air, in whole or in part is canceled and therefore the total air flow in the inlet-side cylinder half is caused to rise. During the remaining part of the inlet time, however, is the throttling is lifted, reducing the deflecting effect of the central air jets comes into its own and gives the airflow the required inclination will. The timing of the straightening of the air flow and the subsequent Any inclination can be selected. For example, it can also be a gradual one Transition in the change of direction are provided.

Die Einlaßschlitze können eine beliebige übliche Neigung gegen die Zylinderachse besitzen. Die obere Begrenzungsfläche kann beispielsweise bei allen Schlitzen gleich sein und q.5° Neigung haben. Die Schlitze sind aber dabei immer so zu gestalten, daß bei vollem Zusammenwirken aller Schlitze der größte Teil der Luft den obern Teil des Zylindern in der auspuffseitigen Hälfte erreicht oder daß sogar eine noch stärkere Schrägstellung erzielt wird.The inlet slots can have any conventional inclination against the Own cylinder axis. The upper boundary surface can, for example, in all Slots must be the same and have an inclination of q.5 °. The slots are always there to be designed so that with full interaction of all slots the largest part of the Air the top of the cylinder in the half on the exhaust side achieved or that an even greater inclination is achieved.

In der Regel wird es erwünscht sein, die Aufrichtung des Luftstromes während des ersten Teils der Einlaßzeit noch besonders' sicherzustellen. Dies läßt sich erreichen, wenn der Querschnitt der äußeren Schlitze möglichst groß bemessen wird, oder es kann eine derartige Gestaltung der Schlitze und eine gleichzeitige Reglung ihrer Luftstrahlen vorgesehen sein, daß die lebendige Kraft der den Schlitzen entströmenden Luftmassen von den äußern bis zu den innern Schlitzen abnehmend verschieden ist.As a rule, it will be desirable to straighten the air flow especially to be ensured during the first part of the admission period. This leaves can be achieved if the cross-section of the outer slots is as large as possible is, or it can be such a design of the slots and a simultaneous Regulating their air jets should be provided that the living force of the slots outflowing air masses from the outer to the inner slots decreasingly different is.

Für die Durchführung der vorstehend beschriebenen Reglungsverfahren würde es genügen, wenn der Ladeluftbehälter durch Ventile oder ähnlich wirkende Abschlußorgane und mittels eines gemeinsamen Luftraumes mit den Schlitzen in Verbindung stände. Dies würde aber bedingen, die Reglungsvorrichtungen unmittelbar bei den Schlitzen anzuordnen. Wird jedoch derLuftraum in axialer Richtung durch Trennungswände in mehrere Kammern zerlegt, so ermöglicht dies, die Reglungsorgane an beliebigen Stellen anzuordnen oder die Abschlußorgane selber zur Reglung dienstbar zu machen. Die Einteilung der Luftkammern wird in der Regel so zu wählen sein, daß für die mittleren Schlitze eine gemeinsame Luftkammer besteht. Es können aber auch zwei oder mehrere Mittelluftkammern vorgesehen sein. Die Trennungswände brauchen nicht gasdicht zu sein. Eingeschobene Wände ohne besondere Fugendichtung würden .beispielsweise eine genügende Abgrenzung gewährleisten.For the implementation of the regulatory procedures described above it would be sufficient if the charge air tank was operated by valves or similar Closing organs and by means of a common air space with the slots in connection stands. However, this would require the control devices directly at the To arrange slots. However, the air space is in the axial direction by partition walls divided into several chambers, this enables the regulating organs at any To order bodies or to make the closing organs available to regulate themselves. The division of the air chambers will usually be chosen so that for the middle slots consists of a common air chamber. But it can also be two or more middle air chambers can be provided. The partition walls do not need to be gas-tight. Inserted walls without a special joint seal would, for example ensure sufficient delimitation.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.Exemplary embodiments are shown schematically in the drawings.

Abb. i und z stellen ein erstes Ausführungsbeispiel dar, wobei es sich um fünf Luftkammern handelt.Figs. I and z represent a first embodiment, where it are five air chambers.

Abb. i ist ein senkrechter, Abb. 2 ein waagerechter Querschnitt.Fig. I is a vertical, Fig. 2 is a horizontal cross-section.

A ist der Zylinder, B der Ladeluftbehälter, P der Kolben, C sind die Auspuffschlitze, S ist die Auspuffableitung. Die drei innern Einlaßschlitze D reichen höher hinaus als die Auspuffschlitze. Von den äußeren Einlaßschlitzen El und E2 reichen die letzteren auf die Höhe der Auspuffschlitze, während die ersteren niedriger sind. F, F1 und F2 sind die fünf Luftkammern, H, H1 und H2 die zugehörigen Ventile, welche die Verbindung mit dem Ladeluftbehälter B herstellen. Diese Ventile können selbsttätig sein oder, wie in Abb. i angegeben, durch umlaufende Steuernocken oder anderswie betätigt werden. Die Ventile H2 sind größer bemessen als die Ventile H1. Für jede Luftkammer können auch zwei oder mehrere Ventile vorgesehen werden. Der Spül- und Ladevorgang spielt sich in folgender Weise ab: Beim Niedergehen des Kolbens P öffnen sich zuerst die Schlitze D, später die Auspuffschlitze C und gleichzeitig die Einlaßschlitze E2. Ein Rückströmen von Auspuffgasen in den Ladeluftbehälter B wird dadurch verhindert, daß die Ventile H, H1 und H2 geschlossen gehalten werden, bis sich der Abgasdruck unter den Spül- bzw. Ladedruck abgesenkt hat. Dies wird ungefähr der Fall sein, wenn die niedrigen EinlaßschlitzeEl sich zu öffnen beginnen. Jetzt werden die Ventile Hl und H2 geöffnet, gleichzeitig oder etwas später öffnet sich ebenfalls Ventil H in der Weise, daß während des ersten Teils der Einlaßzeit der Schlitze El und E2 aus den Schlitzen D gar keine oder nur wenig Luft ausströmt. Der Gesamtluftstrom steigt deshalb in der einlaßseitigen Zylinderhälfte empor, wendet sich, am Zylinderdeckel angelangt, gegen die Auspuffseite hin und strömt schließlich gegen die Auspuffschlitze hinunter, die Abgase vor sich her schiebend. Eine Reglung des Luftdruckes in den Einlaßschlitzen derart, daß er bei den Schlitzen E2 am .höchsten ist und gegen die Mittelschlitze hin abnimmt, wird einesteils durch die Ventile H, Hl und H2 selber, andernteils durch die Ablenkwand N in der Mittelkammer F bewirkt. Durch diese Druckreglung und weil die Schlitze E2 mehr Querschnitt besitzen als die Schlitze El wird erreicht, daß die lebendige Kraft der den Schlitzen entströmenden Luftmassen von den äußern bis zu den inneren Schlitzen abnehmend verschieden ist und infolgedessen der Ladestrom mit großer Sicherheit in der einlaßseitigen Zylinderhälfte hochsteigt. A is the cylinder, B the charge air tank, P the piston, C are the exhaust ports, S is the exhaust pipe. The three inner inlet slots D extend higher than the exhaust ports. From the outer inlet slots E1 and E2, the latter extend to the level of the exhaust slots, while the former are lower. F, F1 and F2 are the five air chambers, H, H1 and H2 are the associated valves, which establish the connection with the charge air tank B. These valves can be automatic or, as indicated in Fig. I, be operated by rotating control cams or in some other way. The valves H2 are dimensioned larger than the valves H1. Two or more valves can also be provided for each air chamber. The flushing and loading process takes place in the following way: When the piston P goes down, first the slots D open, later the exhaust slots C and at the same time the inlet slots E2. A backflow of exhaust gases into the charge air tank B is prevented in that the valves H, H1 and H2 are kept closed until the exhaust gas pressure has dropped below the purge or charge pressure. This will roughly be the case when the low inlet slots El begin to open. Now the valves H1 and H2 are opened, at the same time or a little later valve H also opens in such a way that no or only little air flows out of the slots D during the first part of the inlet time of the slots E1 and E2. The total air flow therefore rises up in the cylinder half on the inlet side, turns towards the exhaust side when it arrives at the cylinder cover and finally flows down towards the exhaust slots, pushing the exhaust gases in front of it. A regulation of the air pressure in the inlet slots such that it is at its highest at slots E2 and decreases towards the central slots, is effected partly by the valves H, Hl and H2 themselves, and partly by the baffle N in the central chamber F. Through this pressure regulation and because the slots E2 have a larger cross-section than the slots El, it is achieved that the living force of the air masses flowing out of the slots differs from the outer to the inner slots and consequently the charging current rises with great certainty in the cylinder half on the inlet side .

Im zweiten Teil der Einlaßzeit, welcher in der Regel mindestens etwa die Hälfte der ganzen Einlaßzeit ausmacht, wird die Drosselung der Mittelstrahlen auf das erreichbare Mindestmaß vermindert. Dabei wächst die Stärke der Mittelstrahlen und somit ihre Ablenkwirkung, und der Gesamtladestrom neigt sich mehr und mehr gegen die Auspuffseite hin, und die Umlaufbewegung der Luft, deren Richtung hier dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt ist, wird abgebremst.In the second part of the admission time, which is usually at least about half of the total inlet time is the throttling of the central jets reduced to the achievable minimum. The strength of the central rays grows and thus their deflecting effect, and the total charging current tends more and more against the exhaust side, and the orbital movement of the air, whose direction here is clockwise is opposite, it is braked.

Abb. 3 und q. zeigen ebenfalls eine Anordnung mit fünf Luftkammern. Die Einlaßschlitze G1 und G2 sind hier alle etwas höher als die Auspuffschlitze C, da sie nach Schluß der letzteren als Nachladeschlitze dienen sollen. In den Luftkammern F1 sollen die Ablenkschaufeln N die Luft nach außen hin abdrängen. Das Abschlußorgan H der Luftkammer F ist hier als selbsttätiges Ventil gedacht, und durch ein gesteuertes Tellerventil 1V1 wird der Luftdurchtritt zu Beginn der Einlaßzeit gedrosselt. Eine Drosselung könnte auch ohne dieses Organ 1W beispielsweise dadurch erzielt werden, daß das Ventil H mit größerer Masse versehen würde als die Ventile Hl und H2, wodurch sich die Anhubdauer des Ventils H entsprechend verlängern ließe.Fig. 3 and q. also show an arrangement with five air chambers. The inlet slots G1 and G2 are here all slightly higher than the exhaust slots C, since they are intended to serve as reloading slots after the latter is closed. In the air chambers F1, the deflection blades N are intended to force the air outwards. The closing element H of the air chamber F is intended here as an automatic valve, and a controlled poppet valve 1V1 restricts the passage of air at the beginning of the inlet time. A throttling could also be achieved without this element 1W, for example, in that the valve H would be provided with a greater mass than the valves Hl and H2, whereby the lifting time of the valve H could be lengthened accordingly.

Bei den angeführten Beispielen können an Stelle je eines Ventils H für die Luftkammern F auch deren zwei oder mehrere gewählt werden, und ebensowohl kann eine Mehrzahl von Reglungsorganen M vorgesehen sein. Als Abschlußorgane der Luftkammern können an Stelle der beschriebenen Ventile auch andere Steuerungsvorrichtungen, wie beispielsweise Drehschieber, eingebaut sein. Die Erfindung bezieht sich auch auf solche Fälle, wo ein Teil der Luft der Außenschlitze nicht der Ablenkwirkung durch die Mittelluft unterworfen ist.In the examples given, instead of one valve H for the air chambers F, two or more of these can also be selected, and likewise both A plurality of regulating organs M can be provided. As closing organs of the Instead of the valves described, air chambers can also contain other control devices, such as rotary valve, be installed. The invention also relates in those cases where some of the air from the outer slots does not have the deflection effect is subject to the middle air.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Zweitaktbrennkraftmaschine mit kolbengesteuerten Auspuff- und E,iulaßschlitzen, welche einander gegenüberstehen und bei welcher die Einlaßschlitze so gerichtet sind, daß die Luftstrahlen der äußern Schlitze sich zur Hauptsache in der einlaßseitigen Zylinderhälfte treffen und von Luftstrahlen der innern Schlitze zum großen Teil über die Zylindermitte hinaus abgelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft der innern Schlitze durch Ventile oder Drosselorgane derart geregelt wird, daß sie während des ersten Teils der Einlaßzeit gar keine oder nur eine schwache Ablenkwirkung auf die übrige Luft ausübt, gegen Ende der Einlaßzeit dagegen die volle Ablenkwirkung erreicht. PATENT CLAIMS: i. Two-stroke internal combustion engine with piston-controlled exhaust and E, iulaßschlitzen, which face each other and in which the inlet slots are directed so that the air jets of the outer slots meet mainly in the inlet-side cylinder half and deflected by air jets of the inner slots largely beyond the center of the cylinder are, characterized in that the air of the inner slots is regulated by valves or throttling devices in such a way that it exerts no or only a weak deflection effect on the remaining air during the first part of the inlet time, but reaches the full deflection effect towards the end of the inlet time. 2. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestaltung der Einlaßschlitze und die Luftregelung derart ist, daß die lebendige Kraft der den Schlitzen entströmenden Luftmassen von den äußern Schlitzen bis zu den innern abnehmend verschieden ist. 2. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that the design of the inlet slots and the air regulation is such that the living force flowing out of the slots Air masses from the outer slits to the inner ones are decreasing. 3. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Einlaßschlitzen und den Abschlußorganen des Ladeluftbehälters bestehende Räum in axialer Richtung durch Zwischenwände derart unterteilt ist, daß sich mindestens drei Luftkammern ergeben.3. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that the between the inlet slots and the closing organs of the charge air tank existing space is divided in the axial direction by partitions such that at least result in three air chambers.