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Zweitaktbrennkraftmasehine.
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wenn er an das untere Hubende gelangt und alsdann wieder verdeckt, wenn der Kolben ansteigt. Die Zündkerze wird in der Öffnung 14 am Kopf eingesetzt.
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messers D des Zylinders beträgt. Ausserdem ist der nasenfÏrmige Teil 21 des Kopfes durch eine leicht gewölbte Fläche 15 mit derjenigen Zylinderseite verbunden, auf der die Auspufföffnung angebracht ist. Der Kolbenboden besitzt einen Vorsprung, welcher auf der Auspuffseite in eine Fläche 16 von gleicher Krümmung wie die Fläche 15 übergeht und auf der Überströmseite durch eine senkrechte Fläche 17 begrenzt ist. Die Kammer 9 ist durch eine Fläche 18, welche ungefähr spiralförmig verläuft, mit der der Auspufföffnung entgegengesetzten Zylinderseite verbunden.
Im Moment des Einströmen der Frischladung in den Zylinder befindet sieh der Kolben in der
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empor und strömt dann längs der Fläche Ja in die Kammer 9, wo sie eine wirbelnde Bewegung an- nimmt. Die näher der Zylinderachse liegenden Gasschichten stossen gegen die Fläche 18, und da sich wegen der schwachen Krümmung dieser Fläche der Ablenkungswinkel nur unwesentlich ändert, werden sie nicht in das Zylinderinnere reflektiert, sondern in die Kammer 9 abgelenkt (siehe strichpunktierte
Linie a-b-c, Fig. 1), so dass sie ebenfalls von der wirbelnden Bewegung ergriffen werden.
Diese
Wirbelbewegung hält-wie bekannt-während der Ladeperiode die Frischladung im Zylinderkopf und im oberen Teil des Zylinders zurück und verhindert, dass sie zusammen mit den verbrannten Gasen durch die Auspufföffnung entweicht. Es ist aber ebenfalls sehr wichtig, dass dieser Gaswirbel die Drehung um sich selbst mit grosser Geschwindigkeit fortsetzt, bis zur und mit Einschluss der Zündungsperiode, damit die in der Nähe der Zündkerze liegenden und sofort sieh entzündenden Gasteile mit grosser Ge- schwindigkeit in das Innere der in Wirbelbewegung befindliehen Gasmasse hineingeschleudert werden.
In dieser Weise wird die Zündung mit einer viel grösseren Geschwindigkeit als die eigene Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flamme in die Gasmasse übergreifen, ohne dass sieh die wohlbekannte "Flammenfront" bilden kann, welche unter anderm die Ursache des Klopfen von Verbrennungsmotoren ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Gase, auch bei Vermeidung des "K1opfens", viel stärker zu verdichten, als es bis jetzt üblich war. Die Erfahrung hat gezeigt, dass diese grosse Geschwindigkeit der Wirbelbewegung während der Zündung am besten erreicht werden kann, wenn man der Wirbelkammer 9 angenähert kreisförmigen Querschnitt derart erteilt, dass dessen Durchmesser d ein Halb bis ein Viertel des Durchmessers D des Zylinders beträgt. Diese Kammer 9 muss einen verhältnismässig kleinen Durchmesser besitzen, damit die Wirbelung der Gase sehr stark ist.
Wenn aber anderseits der Durchmesser dieser Kammer zu klein ist, so wird ein Teil der Erisehladung nicht in sie hineinströmen und nimmt daher an der wirbelnden Bewegung nicht teil. Auch darf der Kolbenansatz, der von den Flächen 16 und 17 gebildet wird, in der oberen Totpunktlage des Kolbens nicht in den Wirbel eindringen, da dies zur Zerstörung des Wirbels führen würde. Ausserdem darf der Wirbel nicht durch die Ladung, die der Kolben während seines Verdichtungshubes in die Kammer 9 stösst, behindert oder zerstört werden. Zu diesem Zweck wurden die Flächen 15 und 16 so ausgeführt, dass sie am Ende des Verdichtungshubes zwischen sich einen Kanal bilden, aus dem der verdrängte Teil der Ladung annähernd tangential und im gleichen Drehsinn in die in der Wirbelkammer kreisende Strömung übertritt.
Diese Ladung strömt in Richtung des Pfeiles fi in die Kammer 9 und trägt zum Unterhalt oder sogar zur Beschleunigung der wirbelnden Bewegung bei.
Im zweiten Ausführungsbeispiel sind Ein-und Auslass auf derselben Seite der Maschine vorgesehen. Zur Erzielung einer symetrischen Gasströmung sind die Überströmkanäle 20 und 20'zu beiden Seiten der Auspufföffnung 13 angeordnet, und die Frischladung folgt dem in Fig. 3 und 4 strichliert eingezeichneten Weg. Der Kolbenboden besitzt einen Ansatz 22, welcher auf der Einströmseite durch einen gekrümmten Teil 16, der parallel zum Teil 15 des Zylinderkopfes verläuft und der Einströmseite gegenüberliegend durch einen Teil 19 begrenzt ist, welcher parallel zum Teil 18 des Zylinderkopfes verläuft. Daraus ergibt sieh, dass, wenn der Kolben am Ende des Verdichtungshubes angelangt
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zwischen sich Kanäle bilden, welche in ungefähr tangentialer Richtung zur Wirbelströmung in die Kammer 9 einmünden.
In dieser Weise strömt die vom Kolben gestossene Ladung gemäss dem Pfeil fi auf der rechten Seite und gemäss dem Pfeil t2 auf der linken Seite in die Kammer 9 und trägt dazu bei, die wirbelnde Bewegung in dieser Kammer zu unterhalten und wenn möglich zu beschleunigen.
Es wurde zur Vereinfachung der Zeichnungen jedesmal ein Zweitaktmotor von elementarer Form mit Ansaugung und Verdichtung der Frischgase im Kurbelkasten und mit nur einem Zylinder dargestellt. Es ist wohl bekannt, dass dieser Motortyp den Nachteil besitzt, nur eine unvollständige Zylinderfüllung vom Vergaser anzusaugen und in den Zylinder zu pumpen, und dass. ausserdem das Schmierungsproblem nicht einwandfrei gelöst ist. Die Erfindung kann aber ebensogut an mit eigener Ladepumpe versehenen Zweitaktmotoren verwendet werden, bei denen der Kolben die Einlass-und Auslassöffnungen in der unteren Totlage freigibt. Diese Ladepumpe könnte als einfach oder doppelt wirkende Kolbenpumpe, als Rotationspumpe oder selbst als Zentrifugalpumpe ausgeführt sein.
Zur Verwendung der Erfindung bei mehrzylindrigen Kraftwagen-oder Flugzeugmotoren kann ein Rotationsverdiehter, Exzenter-oder Zentrifugalverdichter, von der schon zur Überladung von solchen Motoren
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zweitaktbrennkraftmasehine mit einer im Zylinderkopf liegenden Wirbelkammer (9), die zum Zylinder hin durch einen in den Brennraum hineinragenden, nasenförmigen Teil (15) des Zylinder-
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aufweist, und genügend seitlich gegenüber der Zylinderachse versetzt ist, so dass der Kolbenansatz (16, 17) in der oberen Totlage den Gaswirbel nicht stört, und dass der Kolbenansatz und der nasenförmige Teil des Zylinderkopfes derart gestaltet sind, dass der aus dem Raum zwischen dem Kolbenboden (16)
und dem nasenförmigen Teil (15) gegen Ende des Verdichtungshubes verdrängte Teil der Ladung tangential zur Wirbelkammer (9) und in diese in der Richtung der kreisenden Strömung geleitet wird.
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Two-stroke combustion engine.
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when it reaches the lower end of the stroke and then covered again when the piston rises. The spark plug is inserted into opening 14 on the head.
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knife D of the cylinder. In addition, the nose-shaped part 21 of the head is connected by a slightly curved surface 15 to that side of the cylinder on which the exhaust port is attached. The piston head has a projection which merges into a surface 16 of the same curvature as surface 15 on the exhaust side and is delimited on the overflow side by a vertical surface 17. The chamber 9 is connected to the side of the cylinder opposite the exhaust port by a surface 18 which runs approximately in a spiral shape.
At the moment the fresh charge flows into the cylinder, the piston is in the
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up and then flows along the surface Ja into the chamber 9, where it assumes a whirling movement. The gas layers closer to the cylinder axis collide with the surface 18, and since the deflection angle changes only insignificantly due to the slight curvature of this surface, they are not reflected into the cylinder interior, but deflected into the chamber 9 (see dash-dotted line
Line a-b-c, Fig. 1), so that they are also gripped by the whirling movement.
This
As is well known, vortex motion holds back the fresh charge in the cylinder head and in the upper part of the cylinder during the charging period and prevents it from escaping through the exhaust opening together with the burnt gases. But it is also very important that this gas vortex continues to rotate around itself at high speed, up to and including the ignition period, so that the gas parts that are near the spark plug and immediately ignite can be seen at high speed into the interior of the gas mass located in vortex motion are thrown into it.
In this way, the ignition will spread into the gas mass at a much greater speed than the flame's own speed of propagation, without the well-known "flame front" being able to form, which is, among other things, the cause of knocking in internal combustion engines. In this way it is possible to compress the gases much more strongly than has been the case up to now, even if the "topping" is avoided. Experience has shown that this high speed of vortex movement during ignition can best be achieved if the vortex chamber 9 is given an approximately circular cross-section such that its diameter d is a half to a quarter of the diameter D of the cylinder. This chamber 9 must have a relatively small diameter so that the turbulence of the gases is very strong.
If, on the other hand, the diameter of this chamber is too small, part of the erisal charge will not flow into it and will therefore not take part in the whirling motion. The piston attachment, which is formed by the surfaces 16 and 17, must not penetrate into the vortex in the top dead center position of the piston, since this would lead to the destruction of the vortex. In addition, the vortex must not be hindered or destroyed by the charge that the piston pushes into the chamber 9 during its compression stroke. For this purpose, the surfaces 15 and 16 were designed in such a way that at the end of the compression stroke they form a channel between them, from which the displaced part of the charge passes approximately tangentially and in the same direction of rotation into the circulating flow in the vortex chamber.
This charge flows in the direction of arrow fi into the chamber 9 and contributes to the maintenance or even to the acceleration of the whirling movement.
In the second exemplary embodiment, the inlet and outlet are provided on the same side of the machine. In order to achieve a symmetrical gas flow, the overflow channels 20 and 20 ′ are arranged on both sides of the exhaust opening 13, and the fresh charge follows the path shown by dashed lines in FIGS. 3 and 4. The piston head has a shoulder 22 which is delimited on the inflow side by a curved part 16 which runs parallel to part 15 of the cylinder head and opposite the inflow side by a part 19 which runs parallel to part 18 of the cylinder head. From this you can see that when the piston has reached the end of the compression stroke
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form channels between them which open into the chamber 9 in an approximately tangential direction to the vortex flow.
In this way, the charge pushed by the piston flows into the chamber 9 according to the arrow fi on the right and according to the arrow t2 on the left and helps to maintain the swirling movement in this chamber and, if possible, to accelerate it.
To simplify the drawings, a two-stroke engine of an elementary form with intake and compression of the fresh gases in the crankcase and with only one cylinder was shown. It is well known that this type of engine has the disadvantage that only an incomplete cylinder charge is sucked in from the carburetor and pumped into the cylinder, and that the lubrication problem is also not properly solved. However, the invention can just as well be used in two-stroke engines which are provided with their own charge pump and in which the piston releases the inlet and outlet openings in the bottom dead center. This charge pump could be designed as a single or double-acting piston pump, as a rotary pump or even as a centrifugal pump.
To use the invention in multi-cylinder motor vehicle or aircraft engines, a rotary, eccentric or centrifugal compressor can be used to overload such engines
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PATENT CLAIMS:
1. Two-stroke internal combustion engine with a swirl chamber (9) located in the cylinder head, which extends towards the cylinder through a nose-shaped part (15) of the cylinder that protrudes into the combustion chamber.
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and is offset sufficiently laterally with respect to the cylinder axis so that the piston extension (16, 17) does not disturb the gas vortex in the upper dead position, and that the piston extension and the nose-shaped part of the cylinder head are designed in such a way that the space between the Piston crown (16)
and part of the charge displaced from the nose-shaped part (15) towards the end of the compression stroke is guided tangentially to the vortex chamber (9) and into this in the direction of the circular flow.