DE682304C - Self-igniting, air-compressing internal combustion engine working with overloading and injection of fuel towards the end of the compression stroke - Google Patents

Description

Selbstzündende, luftverdichtende, mit Überladung und Einspritzung des Brennstoffes gegen Ende des Verdichtungshubes arbeitende Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine selbstzündende, luftverdichtende, mit Überladung und Einspritzung des Brennstoffes gegen Ende des Verdichtungshubes arbeitende Brennkraftmaschine.Auto-igniting, air-compressing, with overload and injection of the fuel working towards the end of the compression stroke The invention relates to a self-igniting, air-compressing, with overload and Injection of the fuel towards the end of the compression stroke of the internal combustion engine.

Die kennzeichnenden Merkmale dieser Maschinen bestehen darin, daß ungefähr die Hälfte der Verbrennungsluft in einem Kolbenverdichter vorverdichtet wird, dessen Schubstange in an sich bekannter Weise an die Schubstange des Arbeitszylinderkolbens angelenkt ist und dessen nach der Seite des Verdichterzylinders zur Kurbelwellenachse exzentrisch liegende Achse mit Bezug auf die Achse des Arbeitszylinders so geneigt ist, daß zwischen den beiden Zylindern lediglich noch ein vorzugsweise kammerartig ausgebildeter Drehschieber liegt, durch welchen die im Verdichterzylinder vorverdichtete Luft dem Arbeitszylinder gesteuert zugeführt wird, in dem sie gemeinsam mit der bereits vorverdichteten Arbeitszylinderluft weiter verdichtet wird und in dem der Brennstoff vollständig eingespritzt wird, im wesentlichen bevor der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht hat.The distinguishing features of these machines are that approximately half of the combustion air is pre-compressed in a reciprocating compressor is, whose push rod in a known manner to the push rod of the working cylinder piston is articulated and its to the side of the compressor cylinder to the crankshaft axis eccentric axis with respect to the axis of the working cylinder so inclined is that between the two cylinders only one, preferably chamber-like trained rotary valve is through which the pre-compressed in the compressor cylinder Air is supplied to the working cylinder in a controlled manner, in which it is shared with the already pre-compressed working cylinder air is further compressed and in which the Fuel is fully injected, essentially before the piston has its has reached top dead center.

Die Erfindung ist auf eine Leistungssteigerung der vorerwähnten Maschinengattung durch Verbesserung der Wirkungsweise gerichtet. Insbesondere wird bezweckt, plötzliche Drucksteigerungen, die als Folge unbeherrschbarer Zerknallvorgänge (Explosionen) auftreten, zu vermeiden.The invention is aimed at increasing the performance of the aforementioned machine type directed by improving the mode of action. In particular, it is intended to be sudden Pressure increases as a result of uncontrollable popping processes (explosions) occur to avoid.

Eine wesentliche Ursache derartiger Zerknallvorgänge wird in einer solchen Zersetzung des Brennstoffes gesehen, bei der z. B. Wasserstoff- und Sumpfgas auftreten, die in hohem Grade zum Zerknallen neigen.A major cause of such slamming processes is in a seen such decomposition of the fuel, in the z. B. hydrogen and swamp gas which are highly prone to popping.

Ein entscheidendes Mittel zur Verhinderung von Zerknallvorgängen liegt gemäß der Erfindung in der günstigen Gestaltung des Verbrennungsraumes der Maschine. Diese wird durch eine derartige Bemessung des Arbeitszylinders, insbesondere des Verdichtungsverhältnisses erreicht, daß beim Arbeiten dieses Zylinders allein, also getrennt von dem ihm zugeordneten Kolbenverdichter, der zur Selbstzündung des Brennstoffes erforderliche Verdichtungsenddruck bei weitem nicht erreicht würde. Erst mit Zufuhr der im Kolbenverdichter vorverdichteten Verbrennungsluft zum Arbeitszylinder ist dies möglich.A crucial means of preventing popping processes lies according to the invention in the favorable design of the combustion chamber of the machine. This is determined by such a dimensioning of the working cylinder, in particular the Compression ratio achieved that when working this cylinder alone, so separated from the piston compressor assigned to it, the one for auto-ignition of the fuel required final compression pressure would not be reached by far. Only with supply the combustion air that is pre-compressed in the piston compressor is to the working cylinder this is possible.

Infolge dieser Anordnung und Maßverhältnisse ergibt sich im Vergleich mit bekannten Brennkraftmaschinen der gleichen Gattung ein sehr großer- Verbrennungsraum.As a result of this arrangement and proportions there is a comparison with known internal combustion engines of the same type a very large combustion chamber.

Außerdem läßt sich auch eine besonders günstige Gestalt des Verbrennungsraumes verwirklichen, nämlich ein solcher mit günstigem Verhältnis von Höhe zu Durchmesser: Dieser Sachverhalt wirkt sich vor allem für Maschinen mit hoher Drehzahl, wie sie für Fahrzeuge benötigt werden, vorteilhaft aus. Die hohe Drehzahl zwingt nämlich im allgemeinen zu einer Verkleinerung des Verhältnisses Hub/Zylinderdurchmesser, um die mittleren Kolbengeschwindigkeiten und die Massenkräfte klein zu halten.In addition, a special favorable shape of the combustion chamber, namely one with a favorable ratio From height to diameter: This fact is particularly important for machines high speed, as they are required for vehicles, advantageous. The height This is because speed generally forces a reduction in the ratio Stroke / cylinder diameter, the mean piston speeds and the inertia forces to keep it small.

Infolge des kleinen Verhältnisses von Hub/ Zylinderdurchmesser fällt aber bei den üblichen Maschinen der Verbrennungsraum als sehr niedriger, flacher Zylinder aus. Bei einer derartigen Gestalt ist die Oberfläche im Verhältnis zum Rauminhalt groß, womit die Voraussetzung für eine starke Wärmeabführ entsteht. Zum Ausgleich der Wärmeabfuhr wird bei den bekannten Maschinen der Verdichtungsenddruck erhöht. Versuche haben nun gezeigt, daß mit einer Erhöhung des Verdichtungsenddruckes die Gefahr des Auftretens von Zerknallvorgängen vergrößert wird.As a result of the small ratio of stroke / cylinder diameter falls but with the usual machines the combustion chamber as very lower, shallower Cylinder off. With such a shape, the surface is in relation to Volume is large, which creates the prerequisite for strong heat dissipation. To the In the known machines, the compression end pressure is used to compensate for the heat dissipation elevated. Tests have now shown that with an increase in the final compression pressure the risk of popping occurrences is increased.

Ein Verbrennungsraum in Form eines flachen Zylinders ist auch insofern von Nachteil, als der eingespritzte Brennstoff auf die heißen Kolbenwandungen trifft und dort vor hinreichender Mischung mit Verbrennungsluft verdampft.A combustion chamber in the shape of a flat cylinder is also insofar disadvantage when the injected fuel hits the hot piston walls and evaporated there before being adequately mixed with combustion air.

Dadurch wird eine Voraussetzung zum Zerfall des Brennstoffes in die zum Zerknallen neigenden Bestandteile Wasserstoff-und Sumpfgas geschaffen.This is a prerequisite for the fuel to break down into the components that tend to pop, hydrogen and swamp gas are created.

Da das große Zuladungsverhältnis beim Erfindungsgegenstand, wie im obigen beschrieben, zu einem verhältnismäßig hohen Verbrennungsraum führt, ist der Wärmeentzug, den das Gemisch erleidet, klein und damit ein zuverlässiges Zünden auch bei niedrigem Verdichtungsenddruck möglich. Die durch einen hohen Verdichtungsenddruck bedingte Gefahr des Auftretens von Zerknallvorgängen wird also durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Verbrennungsraumes beseitigt.Since the large load ratio in the subject of the invention, as in described above, leads to a relatively high combustion chamber, is the The loss of heat that the mixture suffers is small and therefore reliable ignition also possible with low final compression pressure. The result of a high final compression pressure conditional risk of the occurrence of snapping processes is therefore by the invention Design of the combustion chamber eliminated.

Auch die mit Auftreffen des eingespritzten Brennstoffes auf die Kolbenstirnfläche verbundene Gefahr wird durch die große Höhe des Verbrennungsraumes umgangen.Also those when the injected fuel hits the piston face associated danger is avoided by the great height of the combustion chamber.

Es sind Zweitaktdieselmaschinen bekannt, bei denen in V-förmiger Anordnung in bezug zum Arbeitszylinder eine Hilfskolbenpumpe als Nachladepumpe angeordnet ist. Da die Nachladung bei diesen Maschinen lediglich der Leistungssteigerung in Form einer stärkeren Ausnutzung des Arbeitszylinderraumes dienen soll, so ist das Verhältnis der nachgeladenen Luftmenge zu der gesamten Verbrennungsluftmenge erheblich kleiner als das entsprechende Verhältnis beim Erfindungsgegenstand. Für die V-förmige Anordnung der Hilfskolbenpumpe sind bei den erwähnten bekannten Maschinen Winkel bis zu 9o° vorgesehen. Große Winkel bedingen nun verhältnismäßig lange Überströmkanäle zwischen der Hilfskolbenpumpe und dem Arbeitszylinder, und diese wiederum setzen den v olumetrischen Wirkungsgrad stark herab. Ein Nachladungsverhältnis, welches den entsprechenden Zahlen des Erfindungsgegenstandes gleich käme, würde somit solche Abmessungen der Hilfskolbenpumpe nötig machen, daß die ganze Anordnung unpraktisch wäre.Two-stroke diesel engines are known in which they are arranged in a V-shape In relation to the working cylinder, an auxiliary piston pump is arranged as a recharge pump is. Since the reloading of these machines only increases the performance in Form of a stronger utilization of the working cylinder space is to serve, so it is The ratio of the recharged air volume to the total combustion air volume is considerable smaller than the corresponding ratio for the subject matter of the invention. For the V-shaped Arrangement of the auxiliary piston pump are angles in the known machines mentioned up to 9o ° provided. Large angles now require relatively long transfer channels between the auxiliary piston pump and the working cylinder, and these in turn set the volumetric efficiency greatly decreases. A recharge ratio, which would be the same as the corresponding numbers of the subject matter of the invention would therefore be such Dimensions of the auxiliary piston pump make the whole arrangement impractical were.

Gemäß der Erfindung wird der Winkel zwischen den Achsen des oder der Arbeitszylinder und des zugehörigen Kolbenverdichters so klein gehalten, daß praktisch gesehen nur noch ein Drehschieber zur Steuerung des Luftüberganges aus dem Kolbenverdichter in den oder die Arbeitszylinder Platz findet.According to the invention, the angle between the axes of the or the Working cylinder and the associated piston compressor kept so small that practical seen only a rotary valve to control the air transfer from the piston compressor finds place in the working cylinder or cylinders.

Je kleiner der besagte Winkel wird, um so mehr entsteht an sich die Schwierigkeit, die Durchdringung des Verdichterzylinders und des Arbeitszylinders hinreichend weit von den Zylinderdeckeln entfernt zu halten.The smaller the said angle, the more it arises in itself Difficulty penetrating the compressor cylinder and the working cylinder to be kept sufficiently far away from the cylinder covers.

Besonders vorteilhaft wird gemäß der Erfindung dieser Schwierigkeit dadurch begegnet, daß die Achse des Verdichterzylinders nach der Seite dieses Verdichterzylinders zu exzentrisch zur Kurbelwellenachse liegt.According to the invention, this difficulty becomes particularly advantageous countered by the fact that the axis of the compressor cylinder to the side of this compressor cylinder is too eccentric to the crankshaft axis.

Ein zweiter wesentlicher Schritt zur Erzielung eines von unbeherrschbaren Zerknallvorgängen freien Betriebes besteht gemäß der Erfindung darin, daß die gesamte Brennstoffmenge für ein Arbeitsspiel während des Verdichtungshubes zu oder angenähert zu dem Zeitpunkt eingespritzt wird, an dem der Arbeitszylinder den äußeren Tötpunkt erreicht.A second essential step in achieving one of the uncontrollable Crashing operations free operation is according to the invention that the entire Amount of fuel for one work cycle during the compression stroke or approximated is injected at the time when the working cylinder reaches the outer dead point achieved.

Hierdurch wird verhindert, daß Teile der gesamten eingespritzten Brennstoffmenge vor der hinreichenden Mischung mit der Verbrennungsluft verdampfen und damit in die zum Zerknallen neigenden Bestandteile zerfallen.This prevents parts of the total amount of fuel injected evaporate before sufficient mixing with the combustion air and thus in the components that tend to crack disintegrate.

Infolge der Einspritzung des gesamten Brennstoffes innerhalb eines kurzen Zeitraumes gelangen alle Brennstoffteilchen nahezu gleichzeitig zur Zündung, und die Verbrennung nimmt somit einen verpuffungsartigen Verlauf.As a result of the injection of all fuel within one For a short period of time, all fuel particles ignite almost simultaneously, and the combustion thus takes a deflagration-like course.

Da aus den vorerwähnten Gründen der Verdichtungsenddruck beim Erfindungsgegenstand klein gehalten werden kann, bleibt auch ,der Verbrennungshöchstdruck in erträglichen Grenzen.Since, for the reasons mentioned above, the compression end pressure in the subject matter of the invention can be kept small, the maximum combustion pressure remains bearable Limits.

Der verpuffungsartige Verlauf der Verbrennung ist gleichbedeutend mit einer Gleichraumverbr ennung, die bekanntlich einen höheren thermischen Wirkungsgrad als die bei Dieselmaschinen übliche Gleichdruckverbrennung ergibt.The deflagration-like course of the combustion is synonymous with a constant room combustion, which is known to have a higher thermal efficiency as the results in constant pressure combustion common in diesel engines.

Um die nahezu gleichzeitige Verbrennung der gesamten eingespritzten Brennstoffmenge zu sichern, wird gemäß der Erfindung durch mehrfache Durchwirbelung des Arbeitszylinderinhaltes in kurzem Zeitraum eine einwandfreie Gemischbildung hervorgebracht. Die schnelle Gemischbildung ist besonders bei Zweitaktmaschinen von erheblicher Bedeutung. Eine Durchwirbelung des Zylinderinhaltes kann bei der Zweitaktmaschine zunächst durch einseitige Zuführung des Spülluftstromes in bekannter Weise erzeugt werden. Des weiteren wirkt sich die kammerartige Ausbildung des Drehschiebers zwischen dem Kolbenverdichter und dem Arbeitszylinder in Richtung eines zusätzlichen Wirbelungsanstoßes aus. In der Drehschieberkammer wird nämlich vorverdichtete Luft während der Abschlußstellung des Schiebers gespeichert und strömt bei Wiederöffnung des Schiebers stoßartig in den Arbeitszylinder.To the almost simultaneous combustion of the entire injected To secure the amount of fuel, is according to the invention by multiple turbulence of the working cylinder contents a perfect mixture formation in a short period of time spawned. The rapid mixture formation is particularly important in two-stroke engines of considerable importance. A turbulence of the cylinder contents can occur with the Two-stroke machine initially by supplying the scavenging air stream on one side in a known Way to be generated. The chamber-like design of the rotary valve also has an effect between the reciprocating compressor and the working cylinder in the direction of an additional Vortex impulse. This is because there is pre-compressed air in the rotary valve chamber stored during the final position of the slide and flows when reopening of the slide abruptly into the working cylinder.

Schließlich trägt die Überführung des Verdichterinhaltes in den Arbeitszylinder zu einer Aufrechterhaltung und Verstärkung der schon bestehenden Wirbelströmungen im Arbeitszylinder bei.Finally, it is the transfer of the compressor content into the working cylinder to a maintenance and intensification of the already existing eddy currents in the working cylinder.

Die Zeichnungen stellen ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar.The drawings represent an advantageous embodiment of the Subject of the invention.

Fig. i zeigt einen senkrechten Querschnitt durch eine selbstzündende Zweitaktbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung.Fig. I shows a vertical cross section through a self-igniting Two-stroke internal combustion engine according to the invention.

Die Fig. 2 bis 7 zeigen in kleinerem Maßstab das gleiche Schnittbild wie die Fig. i und veranschaulichen die Arbeitsweise der Maschine in den verschiedenen Stellungen während eines Arbeitsspieles.FIGS. 2 to 7 show the same sectional view on a smaller scale like FIGS. i and illustrate the operation of the machine in the various Positions during a work cycle.

In der Fig. i ist i der Zylinderblock, der sowohl die Arbeitszylinder 2 als auch die V-förmig zu diesen angeordneten Kolbenverdichter 3 umfaßt. In dem Arbeitszylinder 2 läuft der Kolben q. und im Kolbenverdichter der Kolben 5 hin und her. Der Kolben q. ist durch die Schubstange 6 mit der im Kurbelkasten 7 gelagerten Kurbelwelle 8 verbunden, und zwar ist die Schubstange 6 an den Zapfen 9 der Kurbelscheibe io angelenkt. Der Kolben 5 des Kolbenverdichters 3 ist mittels der Schubstange i i mit dem Schubstangenkopf iz der Schubstange 6 verbunden. Die Verbindung wird durch den Gelenkzapfen 13 bewirkt.In Fig. I i is the cylinder block, which is both the working cylinder 2 as well as the reciprocating compressor 3 arranged in a V-shape relative to this. By doing Working cylinder 2 runs the piston q. and in the reciprocating compressor the piston 5 back and forth here. The piston q. is supported by the push rod 6 with the one in the crankcase 7 Crankshaft 8 connected, namely the push rod 6 is on the pin 9 of the crank disk io hinged. The piston 5 of the piston compressor 3 is i by means of the push rod i connected to the push rod head iz of the push rod 6. The connection is through the pivot pin 13 causes.

Die Längsachse 3' des Verdichterzylinders3 läuft nicht durch die Achse der Kurbelwelle8 hindurch, sondern kreuzt diese Achse, und zwar mit einem Abstand, der sich von der Kurbelwellenachse aus gesehen nach der Seite des Verdichters 3, 5 hin erstreckt. Diese Anordnung ermöglicht es, den Winkel zwischen den Längsachsen des Arbeitszylinders und des Verdichterzylinders klein zu halten und damit die Kopfenden beider Zylinder dicht .aneinander heranzubringen, ohne daß die Durchdringung beider Zylinder und damit die untere Spitze i2', die zwischen beiden Zylindern gebildet wird, zu hoch hinaufrückt. Beim Umlauf der Kurbelwelle beschreibt der Zapfen 9 die strichpunktierte, kreisförmige Bahn 1q. und der Zapfen 13 die strichpunktierte, ellipsenartige Bahn 15. The longitudinal axis 3 'of the compressor cylinder 3 does not run through the axis of the crankshaft 8, but crosses this axis, namely at a distance which, viewed from the crankshaft axis, extends towards the side of the compressor 3, 5. This arrangement makes it possible to keep the angle between the longitudinal axes of the working cylinder and the compressor cylinder small and thus to bring the head ends of both cylinders close to one another, without the penetration of both cylinders and thus the lower tip i2 ', which is formed between the two cylinders, up too high. When the crankshaft rotates, the pin 9 describes the dash-dotted, circular path 1q. and the pin 13 the dot-dash, elliptical path 15.

Die Ladung des Arbeitszylinders 2 mit Luft erfolgt vom Kurbelkasten aus. In diesem wird beim Aufwärtsgang der Kolben q. und 5 durch ein rohrförmiges Ansatzstück 16 am Kolbenverdichter hindurch Luft von außen angesaugt. Das Ansatzstück 16 ist außen durch eine Siebplatte 17 abgedeckt. Seine innere Öffnung 18 wird vom Kolben 5 gesteuert. Der Übertritt der Luft aus dem Kurbelkasten in den Arbeitszylinder 2 erfolgt durch die Öffnungen i 9 des Kolbenverdichterzylinders, den Kanal 2o und die Öffnungen 2i des Arbeitszylinders hindurch, und zwar in einem Zeitpunkt, wo der Verdichterkolben 5 mit einer Aussparung 22 über den Öffnungen i9 steht.The working cylinder 2 is charged with air from the crankcase the end. In this the piston q. and 5 by a tubular Extension piece 16 sucked in air from the outside on the reciprocating compressor. The end piece 16 is covered on the outside by a sieve plate 17. Its inner opening 18 is from Piston 5 controlled. The passage of air from the crankcase into the working cylinder 2 takes place through the openings i 9 of the piston compressor cylinder, the channel 2o and the openings 2i of the working cylinder through, at a point in time where the compressor piston 5 stands with a recess 22 over the openings i9.

Der Austritt der Verbrennungsrückstände aus dem Arbeitszylinder 2 erfolgt durch den Kanal z3 und das Auspuffrohr 24 hindurch. Der Brennstoff wird durch die Einspritzvorrichtung 25 am Kopf des Zylinders in den Verbrennungsraum eingebracht.The exit of the combustion residues from the working cylinder 2 takes place through the channel z3 and the exhaust pipe 24. The fuel will through the injector 25 at the head of the cylinder into the combustion chamber brought in.

Der Kolbenverdichter 3, 5 saugt die Luft durch eine Öffnung 26 im Zylinderkopf hindurch an. Die Luftzufuhr wird mittels eines Drehschiebers 27 gesteuert, in dem die Aussparung 28 mit der Öffnung 26 in und außer Deckung gebracht wird. Luft gelangt durch einen mit Siebscheibe 29 abgedeckten Kasten 3o über den Raumai in das Innere des Drehschiebers 27, um von hier aus über die Aussparung 28 und die Öffnungen 26 den Weg in den Zylinder des Kolbenverdichters zu nehmen.The piston compressor 3, 5 sucks the air through an opening 26 in the Cylinder head through. The air supply is controlled by means of a rotary valve 27, in which the recess 28 is brought into and out of alignment with the opening 26. Air passes through a box 3o covered with a sieve disk 29 via the Raumai into the interior of the rotary valve 27 to from here via the recess 28 and the Openings 26 to take the way into the cylinder of the reciprocating compressor.

Die in dem Zylinder 3 verdichtete Luft wird vom Kolben 5 durch die ÜberstrÖmleitung 32 hindurch in den Arbeitszylinder 2 hinübergeschoben. Der Abstand zwischen dem Kopfende des Verdichters 3 und dem Arbeitszylinder 2 ist verhältnismäßig gering, so daß lediglich noch ein Drehschieber 33 zur Steuerung des besagten Luftübertritts Platz hat. Dieser Drehschieber weist einen mittleren Kanal 34 auf, der, je bei entsp,r-echender Stellung des Drehschiebers 33, das veTdichterseitige und das arbeitszylinderseitige Stück des überströmkanals 32 miteinander verbindet. Eine Verdrehung des Schielters aus dieser Stellung heraus bewirkt die Unter- Brechung der geschilderen Verbindung. Der Drehschieber 33 läuft mit der halben - Drehzahl der Kurbelwelle 8 um.The compressed air in the cylinder 3 is from the piston 5 through the Overflow line 32 pushed over into the working cylinder 2. The distance between the head end of the compressor 3 and the working cylinder 2 is proportionate low, so that only a rotary slide valve 33 to control said air transfer Has space. This rotary valve has a central channel 34 which, depending on the corresponding, r-echender Position of the rotary valve 33, the compressor side and the working cylinder side Piece of the overflow channel 32 connects to one another. A twist of the squint from this position the sub- Refraction of the described Link. The rotary valve 33 runs at half the speed of the crankshaft 8 um.

Da das verdichterseitige Stück des Überströmkanals 32 sehr klein ist, arbeitet der Kolbenverdichter 3, 5 mit gutem volumetrischem Wirkungsgrad. Der Kanal 34 im Drehschieber 33 ist in seinen Abmessungen verhältnismäßig groß und wirkt bei Abschlußstellung des Schiebers als Speicherkammer für die in ihm enthaltene Luftmenge.Since the compressor-side piece of the overflow channel 32 is very small, the piston compressor 3, 5 works with good volumetric efficiency. The channel 34 in the rotary valve 33 is relatively large in its dimensions and contributes to Final position of the slide as a storage chamber for the amount of air it contains.

In den Fig. 2 bis 7 ist die Arbeitsweise der Maschine dargestellt.In FIGS. 2 to 7, the operation of the machine is shown.

Die Fig.2 zeigt diejenige Stellung der Kurbelwelle 8, bei der der Arbeitszylinderkolben 4 seine höchste Stellung erreicht und der Verdichterkolben 5 gerade die höchste Stellung überschritten hat. In den Verbrennungsraum 35 des Arbeitszylinders ist der gesamte Brennstoff für ein Arbeitsspiel eingespritzt worden, so daß beim jetzt erfolgenden Abwärtsgang des Arbeitskolbens 4 die Arbeitsleistung erfolgen kann. Der Drehschieber 33 steht in Abschlußstellung. Die Aussparung 28 des Steuerschiebers 27 für die Luftzufuhr zum Verdichterzylinder 3 steht in Deckung mit der Öffnung 26, so daß die Verbindung des Zylinders 3 mit der Außenluft hergestellt ist.2 shows that position of the crankshaft 8 in which the Working cylinder piston 4 reaches its highest position and the compressor piston 5 has just passed the highest position. In the combustion chamber 35 of the All the fuel for one work cycle has been injected into the working cylinder, so that with the downward gear of the working piston 4 now taking place, the work output can be done. The rotary valve 33 is in the final position. The recess 28 of the control slide 27 for the air supply to the compressor cylinder 3 is in cover with the opening 26, so that the connection of the cylinder 3 with the outside air is established is.

Der untere Rand des Kolbens 5 läßt die Öffnung 18 für@den Eintritt von Luft in den Kurbelkasten 7 noch zu einem Teil frei. Der ganze Raum des Kurbelkastens und die anschließenden, durch die Kolben 4 und 5 begrenzten Räume der Zylinder 2 und 3 sind also mit Luft von im wesentlichen atmosphärischem Druck gefüllt.The lower edge of the piston 5 leaves the opening 18 for the entry of air in the crankcase 7 is still partly free. The whole space of the crankcase and the subsequent spaces of the cylinders 2 delimited by the pistons 4 and 5 and 3 are thus filled with air of essentially atmospheric pressure.

Fig. 3 zeigt die Stellung der beiden Kolben 4 und 5 zu einem späteren Zeitpunkt. Der Kolben 4 gibt Leistung an die Kurbelwelle 8 ab, und der Kolben 5 saugt Luft in den Verdichterzylinder ein.Fig. 3 shows the position of the two pistons 4 and 5 at a later date Time. The piston 4 delivers power to the crankshaft 8, and the piston 5 draws air into the compressor cylinder.

Der untere Rand des Kolbens 5 hat gerade die Öffnung 18 abgedeckt, so daß damit der Kurbelkastenraum gegenüber der Außenluft abgeschlossen ist. Bei weiterem Abwärtsgang der Kolben 4 und 5 tritt somit eine Verdichtung des Luftinhalts des Kurbelkastens ein.The lower edge of the piston 5 has just covered the opening 18, so that the crankcase space is closed off from the outside air. at Further downward travel of the pistons 4 and 5 thus results in a compression of the air content of the crankcase.

Die Fig.4 veranschaulicht eine Stellung, bei der derArbeitskolben 4 mit seinem oberen Rand gerade die Öffnung des Ausströmkanals 23 freizulegen beginnt. Die Verbrennungsgase strömen also in das Auspuffrohr ab. Der Steuerschieber 27 hat inzwischen die Öffnung 26 abgeschlossen, und das Ansaugen in den Verdichterzylinder hinein ist damit beendet. Die Aussparung 22 im Mantel des Kolbens 5 steht über den Schlitzen i9, so daß bei weiterem Abwärtsgang des Kolbens 4, wenn nämlich der Kolbenrand die Öffnung 21 freilegt, alle Voraussetzungen für den Übertritt der beim Abwärtsgang der Kolben 4 und 5 im Kurbelkasten verdichteten Luft in den Arbeitszylinder 2 hinein erfüllt sind.Figure 4 illustrates a position in which the working piston 4 is just beginning to expose the opening of the outflow channel 23 with its upper edge. The combustion gases flow into the exhaust pipe. The control slide 27 has in the meantime the opening 26 has been completed, and the suction into the compressor cylinder in is finished with it. The recess 22 in the jacket of the piston 5 is above the Slots i9, so that with further downward travel of the piston 4, namely when the piston edge the opening 21 exposes all the requirements for the passage of the downward gear the pistons 4 and 5 in the crankcase compressed air into the working cylinder 2 are fulfilled.

Die Stirnseite des Kolbens 4 ist mit einer Ablenknase 36 versehen, die den vom Kurbelkasten durch den Kanal 2o strömenden Spülluftstrom in axialer Richtung nach oben ablenkt und damit einen zuverlässigen Ausschub der Verbrennungsgase aus allen Teilen des Arbeitszylinders 2 gewährleistet. Infolge der Ablenkung bildet sich ein Wirbel mit im wesentlichen zur Längsachse_ des Arbeitszylinders 2 quer gerichteter Achse aus, der sich noch im weiteren Verlauf des Arbeitsspiels in der Luftladung des Arbeitszylinders erhält.The end face of the piston 4 is provided with a deflecting nose 36, the scavenging air flow flowing from the crankcase through duct 2o in an axial direction Direction deflects upwards and thus a reliable expulsion of the combustion gases guaranteed from all parts of the working cylinder 2. Forms as a result of the distraction a vortex is essentially transverse to the longitudinal axis of the working cylinder 2 aligned axis, which is still in the further course of the work cycle in the Receives air charge of the working cylinder.

Die Fig. 5 veranschaulicht eine solche Stellung der Kolben, bei der die Spülung und Ladung des Arbeitszylinders 2 beendet ist. Die Aussparung 22 des Kolbens 5 ist schon wieder außer Deckung mit den Schlitzen i9 gekommen. Diese sind durch den Mantel des Kolbens 5 abgeschlossen. Im Verdichterzylinder 3 hat schon die Verdichtung eingesetzt. Der Drehschieber 33 ist inzwischen so weit gedreht worden, daß der Verbindungskanal 34 in der Nähe seiner eigentlichen Wirklage angelangt ist.Fig. 5 illustrates such a position of the piston in which the flushing and charging of the working cylinder 2 has ended. The recess 22 of the Piston 5 has already come back out of alignment with the slots i9. These are completed by the jacket of the piston 5. In the compressor cylinder 3 has already the compression used. The rotary valve 33 has meanwhile been turned so far that the connecting channel 34 has arrived in the vicinity of its actual effective position.

In der Fig. 6 hat der Arbeitskolben 4 sowohl die Spülöffnung 2i als auch die Öffnung des Ausströmkanals 23 abgeschlossen und mit der Verdichtung der im Arbeitszylinder enthaltenen Luftmenge begonnen. Der Kanal 34 des Drehschiebers 33 ist schon zum Teil in seine Wirklage gelangt und gibt die vom vorhergehenden Arbeitsgang im Augenblick des Überganges des Drehschiebers 33 in Abschlußstellung in ihm enthaltene Druckluftmenge an den Arbeitszylinder ab. Die in diesem befindliche Luftmenge erhält dadurch einen seitlichen Anstoß, der zur Bildung eines Wirbels um eine im wesentlichen zur Längsachse des Zylinders 2 parallele Achse führt. Dieser Wirbel überlagert sich dem ursprünglich durch die Ablenkung des Spülluftstromes an der Nase 36 des Kolbens gebildeten Wirbel. .In FIG. 6, the working piston 4 has both the flushing opening 2i as also completed the opening of the outflow channel 23 and with the compression of the The amount of air contained in the working cylinder started. The channel 34 of the rotary valve 33 has already partially reached its effective position and gives that of the previous one Operation at the moment of the transition of the rotary valve 33 to the final position the amount of compressed air contained in it to the working cylinder. The one in this As a result, the amount of air receives a lateral impulse, which leads to the formation of a vortex about an axis which is essentially parallel to the longitudinal axis of the cylinder 2. This Vortex is superimposed on it originally due to the deflection of the purge air flow vortices formed on the nose 36 of the piston. .

Beim weiteren Aufwärtsgang schiebt der Verdichterkolben 5 die von ihm vorverdichtete Luft durch den Überstromkanal 32 und den Verbindungskanal 34 in den Arbeitszylinder 2.During the further upward gear, the compressor piston 5 pushes the from Air that is pre-compressed to it through the overflow channel 32 and the connecting channel 34 in the working cylinder 2.

Dieser Vorgang wird durch die Stellung der Teile nach der Fig. 7 veranschaulicht. Der Verdichterkolben 5 hat in dieser Figur eine solche Lage erreicht, daß die Freilegung der Lufteinlaßöffnung 18 für den Kurbelkasten 7 unmittelbar bevorsteht.This process is illustrated by the position of the parts according to FIG. The compressor piston 5 has reached such a position in this figure that the exposure the air inlet opening 18 for the crankcase 7 is imminent.

Die exzentrische Anordnung der Längsachse 3' des Verdichterzylinders 3 in Bezug zur Achse der Kurbelwelle S bringt außer den schon erwähnten baulichen Vorteilen auch Vorteile im Betrieb mit sich. Es wird nämlich, bevor die Öffnung des Ausströmkanals 23 vom Kolben 4 geschlossen ist, die Aufwärtsbewegung des Verdichterkolbens 5 und damit auch der Druckanstieg im Verdichterzylinder 3 klein gehalten. Im weiteren Verlauf tritt eine beschleunigte Aufwärtsbewegung des Kolbens 5 ein, so daß dieser schnell seinen Totpunkt erreicht. Damit wird die Überladung frühzeitig beendet, so daß der Druck bei Beendigung des Überladens in beiden Zylindern und in den Verbindungskanälen verhältnismäßig klein ist.The eccentric arrangement of the longitudinal axis 3 'of the compressor cylinder 3 in relation to the axis of the crankshaft S brings not only the structural advantages already mentioned, but also advantages in operation. This is because, before the opening of the outflow channel 23 is closed by the piston 4, the upward movement of the compressor piston 5 and thus also the pressure increase in the compressor cylinder 3 are kept small. In the further course, an accelerated upward movement of the piston 5 occurs, so that it quickly reaches its dead center. In this way, the overloading is ended prematurely, so that the pressure in both cylinders and in the connecting ducts when the overloading is ended is relatively low.

Die Kleinhaltung dieses Druckes wirkt sich ebenso wie die Kleinhaltung des verdichterseitigen Stückes des Überstromkanals 32 in einer Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrades des Verdichters aus. Durch die beschriebenen Maßnahmen . zur Erzielung eines hohen volumetrischen Wirkungsgrades ist es möglich, mit praktisch erträglichen Abmessungen des Verdichters den eingangs geschilderten Betrieb durchzuführen, nämlich ungefähr die Hälfte der gesamten Verbrennungsluftmenge einer Vorverdichtung im Verdichter zu unterwerfen.Keeping this pressure small, like keeping the compressor-side piece of the overflow channel 32 small, has the effect of improving the volumetric efficiency of the compressor. Through the measures described. To achieve a high volumetric efficiency, it is possible to carry out the operation described above with practically tolerable dimensions of the compressor, namely to subject approximately half of the total amount of combustion air to a pre-compression in the compressor.

Infolge dieses großen Anteils der vom Verdichter verarbeiteten Luftmenge fällt der Verbrennungsraum 35 im Arbeitszylinder verhältnismäßig groß aus, insbesondere auch im Vergleich mit dem Durchmesser des Arbeitszylinders.As a result of this large proportion of the air volume processed by the compressor the combustion chamber 35 in the working cylinder turns out to be relatively large, in particular also in comparison with the diameter of the working cylinder.

Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Zweitaktmaschine. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch nicht auf diese Maschinengattung beschränkt. Auch eine Viertaktmaschine kann gemäß der Erfindung ausgestattet und vorteilhaft betrieben werden. Zweckmäßig wird in dem Falle ein Kolbenverdichter zwei Arbeitszylindern zugeordnet und die Steuerung so vorgesehen, daß der Verdichter bei einem Arbeitsspiel mit dem einen und beim anderen Arbeitsspiel mit dem anderen Arbeitszylinder in Verbindung gebracht wird. Hierbei ist es wie bei der Zweitaktmaschine möglich, die Schubstange des Kolbenverdichters an den Schubstangenkopf eines Arbeitszylinders anzulenken. Der Drehschieber in den Überströmkanälen zwischen dem Verdichter und den beiden zugeordneten Arbeitszylindern kann z. B. mit zwei senkrecht zueinander stehenden Verbindungskanälen entsprechend dem Verbindungskanal 34 des Teiles 33 versehen sein. Jeder dieser Verbindungskanäle dient der Steuerung des Übertritts der vorverdichteten Luft in einem der Arbeitszylinder. Die ganze Anordnung ist derart getroffen, daß, wenn einer der Kanäle in der senkrecht dazu liegenden Wirklage, d. h. in Öffnungsstellung, steht, der andere senkrecht dazu stehende Kanal sich in Außerwirklage befindet. Durch geeignete Übersetzung ist für die richtigen Drehzahlverhältnisse zu sorgen. So muß die Drehzahl des Steuerschiebers für die Luftzufuhr vom Verdichter gleich groß, die Drehzahl der Einlaß- und Auslaßventile der Arbeitszylinder halb so groß und die Drehzahl des Drehschiebers in den überströmkanälem,ein Viertel so groß als die Drehzahl der Kurbelwelle sein.The embodiment relates to a two-stroke machine. The application however, the invention is not limited to this type of machine. Also one Four-stroke engine can be equipped and advantageously operated according to the invention will. In this case, a piston compressor is expediently used for two working cylinders assigned and the control provided so that the compressor during a work cycle with one working cycle and with the other working cylinder in connection with the other is brought. As with the two-stroke machine, it is possible to use the push rod of the reciprocating compressor to the push rod head of a working cylinder. The rotary valve in the overflow ducts between the compressor and the two associated working cylinders can, for. B. with two mutually perpendicular Connection channels corresponding to the connection channel 34 of the part 33 may be provided. Each of these connection channels is used to control the transfer of the pre-compressed Air in one of the working cylinders. The whole arrangement is made in such a way that, if one of the channels is in the vertical position, d. H. in open position, stands, the other perpendicular channel is inoperative. The correct speed ratios must be ensured by means of a suitable gear ratio. The speed of the control slide for the air supply from the compressor must be the same large, the speed of the inlet and outlet valves of the working cylinder half as large and the speed of the rotary valve in the overflow ducts, a quarter as large as be the speed of the crankshaft.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Selbstzündende, luftverdichtende, mit Überladung und Einspritzung des Brennstoffes gegen Ende des Verdichtungshubes arbeitende Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr die Hälfte der Verbrennungsluft in einem Kolbenverdichter vorverdichtet wird, dessen Schubstange in an sich bekannter Weise an die Schubstange des Arbeitszylinderkolbens angelenkt ist und dessen nach der Seite des Verdichterzylinders zur Kurbelwelleriachse exzentrisch liegende Achse mit Bezug auf die Achse so geneigt ist, daß zwischen den beiden Zylindern lediglich noch ein vorzugsweise kammerartig ausgebildeter Drehschieber liegt, durch welchen die im' Verdichterzylinder vorverdichtete Luft dem Arbeitszylinder gesteuert zugeführt wird, in dem sie gemeinsam mit der bereits vorverdichteten Arbeitszylinderluft weiter verdichtet wird und in den der Brennstoff vollständig eingespritzt wird, im wesentlichen bevor der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht hat.PATENT CLAIM: Self-igniting, air-compressing, with overload and Injection of the fuel towards the end of the compression stroke working internal combustion engine, characterized in that approximately half of the combustion air is in a reciprocating compressor is pre-compressed, the push rod in a known manner to the push rod of the working cylinder piston is articulated and its to the side of the compressor cylinder The axis which is eccentric to the crankshaft axis is inclined with respect to the axis is that between the two cylinders only one, preferably chamber-like trained rotary valve is, through which the in the 'compressor cylinder pre-compressed Air is supplied to the working cylinder in a controlled manner, in which it is shared with the already pre-compressed working cylinder air is further compressed and in which the Fuel is fully injected, essentially before the piston has its has reached top dead center.