<Desc/Clms Page number 1>
Zweitaktbrennkraftmaschine.
Die Erfindung betrifft Zweitaktbrennkraftmasehinen, bei denen nach Freigabe der Auspuff- Öffnung mindestens ein beträchtlicher Teil der Verbrennungsgase den Zylinder mit einer bedeutend höheren Geschwindigkeit, als der adiabatischen Wirkung entspricht, und in einem derart kurzen Zeitraum verlässt, dass dieser Verbrennungsgasteil als Masse aus dem Zylinder austritt und dadurch in
EMI1.1
In diesem Falle muss die Freigabe der Einlassöffnung mit einer entsprechenden Verzögerung nach der Freigabe der Auspufföffnung erfolgen. um das Abströmen der Verbrennungsgase durch die Auspuff- öffnung sicherzustellen und dadurch an der Einlassöffnung eine Saugwirkung hervorzurufen.
Öffnet sich nämlich bei einer derartigen Brennkraftmaschine der Auspuffkanal, so erfolgt der Austritt der Verbrennungsgase nicht sofort, sondern es bleibt zunächst die im Auspuffrohr hinter der
EMI1.2
periode verlassen die Verbrennungsgase mit hoher Geschwindigkeit den Zylinder als zusammenhängende Masse, wobei im Zylinder sowie in dem an den Zylinder anschliessenden Teil des Auspuffrohres ein bedeutender Unterdruck entsteht. Hierauf erfolgt eine Umkehr der Bewegungsrichtung der Verbrennungsgase, die somit in der Auspuffleitung wieder zurückströmen, den Unterdruck im genannten Auspuffrohrteil und im Falle des Offenstehen der Auspufföffnung auch im Zylinder beseitigen und einen Überdruck hervorrufen.
Der zwischen dem Beginn der Freigabe des Auspuffes und der Umkehr der Bewegungsrichtung der Verbrennungsgase verstreichende Zeitraum ist nahezu unabhängig von der Drehzahl der Maschine ; daher erstreckt sich dieser Zeitraum bei Maschinen mit hoher Drehzahl über einen grösseren Kurbelweg als bei Maschinen mit kleiner Drehzahl.
Erfolgt die Umkehr der Bewegungsrichtung der Verbrennungsgase so frühzeitig, dass die Auspufföffnung noch immer freigegeben ist. so können die Verbrennungsgase in den Zylinder wieder eintreten. Befindet sich zu diesem Zeitpunkt auch die Einlassöffnung noch in ihrer Offenstellung, so kann ein Teil der neuen Ladung aus dem Zylinder wieder herausgedrängt werden. Würde anderseits die Einlassöffnung sich schliessen, während in der Auspuffleitung noch immer ein Unterdruck herrscht und die Auspufföffnung noch offensteht, so würde ein Teil der Frisehladung aus dem Zylinder in die Auspuffvorrichtung gesaugt werden. Die erstere dieser nachteiligen Wirkungen tritt hauptsächlich bei niederen Drehzahlen und die letztere bei hohen Drehzahlen auf.
Gemäss der Erfindung wird eine bestimmte Menge von Frisehluft während des Aufpufftaktes in den Auslasskanal eingebracht. Diese Frischluft dient zur Verzögerung der Rückkehr der Verbrennungs- gase und zur Verhinderung von deren Eintritt in den Zylinder oder zur Verhinderung eines infolge
EMI1.3
so dass auf diese Weise das Laden des Zylinders verbessert wird.
Die Frischluft muss in den Auslasskanal eingebracht werden, während sich die Auspufföffnung noch in der Offenstellung befindet, u. zw. muss das Einbringen an einer Stelle der Auspuffleitung erfolgen, die näher zum Zylinder liegt als jene Stelle, wo die Umkehr der Bewegungsrichtung der Verbrennungsgase erfolgt. Um die gewünschte Wirkung hervorzubringen, muss das Einbringen der Frischluft nach dem Massenaustritt der Verbrennungsgase aus dem Zylinder und vor deren Rückkehr in den letzteren erfolgen.
<Desc/Clms Page number 2>
Erfolgt der Eintritt der Frischluft unter atmosphärischem Druck, so kann dies nur stattfinden, solange in der Auspuffleitung ein Unterdruck herrscht. Die zu diesem Zwecke verwendeten Mittel dürfen die Verbindung zwischen der Frischluft-und Auspuffleitung nur dann ermöglichen, wenn in der Auspuffleitung ein Unterdruck herrscht.
Erfolgt der Eintritt der Frischluft unter einem höheren als dem atmosphärischen Druck, so
EMI2.1
dies nur eine Erhöhung des zum Einbringen benötigten Druckes zur Folge haben wurde ; ferner wäre es auch nicht vorteilhaft, die Einbringung der Frischluft in den Auslasskanal nach dem Schliessen der Auspufföffnung fortzusetzen, da dies dann zwecklos ist.
Um durch das Einbringen der Frisehluft unter Druck einen Vorteil zu erreichen. muss die Menge derselben möglichst niedrig gehalten werden. Der Einführungsdruck ändert sieh je nach dem Unterdruck in der Auspuffleitung und je nach der beabsichtigten Wirkung ; auch ändert er sieh je nach der Leistung und der Maschinentyp.
Erfolgt das Einbringen der Frischluft zu dem Zwecke, um die Rückkehr der Verbrennungsgase zu verhindern oder zu verzögern, so ist es nicht vorteilhaft, die Frischluft in die Auspuffleitung in jenem Augenblick einzubringen, in welchem im Arbeitsraum und in der Auspuffleitung ein starker Unterdruck herrscht. Vielmehr hat in diesem Falle das Einbringen der Frischluft unmittelbar vor dem Auftreten der erwähnten Rückbewegung (Rückkehrwelle) zu erfolgen, um den Wiedereintritt der rüekkehrenden Verbrennungsgase in den Zylinder und das damit verbundene Verdrängen der in diesen eingebrachten neuen Ladung zu verhindern.
Die Frischluft wird zwecks Verhinderung einer Energievergeudung im allgemeinen nicht früher als in dem Augenblick eingebracht, in welchem die Rüekkehrwelle auftritt, und es muss das Einbringen längstens im Augenblick des Schliessens der Auspufföffnung beendet sein.
Sehr günstig ist es. wenn das Einbringen der Frischluft in die Auspuffleitung im oder beim unteren Totpunkt erfolgt. Gewöhnlich beginnt man damit kurz nach dem unteren Totpunkt und selbstverständlich ist es zwecklos, es nach dem Schliessen der Auspufföffnungen fortzusetzen.
Das Einbringen der Frischluft ist gegenüber dem Schliessen des Auspuffes und dem Auftreten der Rückkehr der Verbrennungsgase so geregelt, dass die letzteren die eingebrachte Frischluft in den Zylinder drängen, so dass Frischluft und nicht Verbrennungsgase in den Zylinder eintreten. Bleibt daher die Auspufföffnung länger offen als die Einlassöffnung, so könnte die im Arbeitsraum enthaltene Ladung im Augenblick des Schliessens des Auspuffes, also vor Beginn der Verdiehtungsperiode, einen geringen Überdruck aufweisen.
Ferner kann die Menge der in die Auspuffleitung eingebrachten und infolge der Rückwärtsbewegung der Auspuffgassäule in den Zylinder gedrängten Frischluft der gesamten Ladung für die Maschine entsprechen, in welchem Falle im Zylinder besondere Einlassöffnungen entfallen können.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemässen Maschine veransehau- licht. Fig. 1 zeigt im lotrechten Querschnitt eine erfindungsgemäss ausgebildete Maschine, bei der Frischluft unter Druck in das Auspuffrohr eingebracht wird. Fig. 2 stellt das Arbeitsdiagramm der Maschine dar. Fig. 3 veranschaulicht eine Teilansieht einer abgeänderten Ausführung, bei welcher Frischluft unter Atmosphärendruck über die Auspuffleitung in den Zylinder eingebracht wird.
Die veranschaulichte Maschine besteht aus dem am Kurbelgehäuse 2 befestigten Zylinder- Mock- ?, in welchem der von der Kurbelwelle 5 mittels der Schubstange 4 angetriebene Kolben 3 arbeitet.
Der Zylinder ist mit Einlasskanälen 6 und Auspuffkanälen 7 ausgestattet. Die Einlasskanäle 6 stehen mit der Aussenluft in Verbindung und öffnen sich kurz nach dem Öffnen der Auspuffkanäle. Der zwischen dem Auspufföffnen und Einlassöffnen verstreichende Zeitraum ist so bemessen, dass beim Öffnen des Einlasses die Verbrennungsgasmasse bereits durch den Auspuffkanal nach auswärts strömt und bei
EMI2.2
Einlasskanal 6 zusammenfällt, so dass Luft in das Kurbelgehäuse 2 eintreten kann. Dieses stellt nun durch Vermittlung eines im Zylinderblock 1 vorgesehenen Kanals 9 mit einer Düse 10 in Verbindung, die sich innerhalb des Auspuffflansches'1 in der Auslassrichtung erstreckt. Der Kanal 9 ist auf geeignete Weise, z.
B. mittels eines Drehschiebers 11, steuerbar, so dass er während des Arbeitshubes zum richtigen Zeitpunkt geöffnet und geschlossen werden kann.
Während des Arbeitshubes gibt der Kolben 1 zuerst den Auspuffkanal 7 und dann den Einlasskanal 6 frei, wobei die in das Kurbelgehäuse 2 während des vorhergehenden Aufwärtshubes des Kolbens 1 gesaugte Luft verdichtet wird.
Kurz nach dem Erreichen des unteren Totpunktes öffnet sich der Drehschieber 11 und stellt die Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse 2 und der Düse 10 her, so dass eine verdichtete Ladung von Luft aus dem Kurbelgehäuse 2 durch diese Düse in den Auspuffkanal 7 eingebraeht wird.
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
Totpunkt beginnt und gleichzeitig oder im wesentlichen gleichzeitig mit dem Schliessen des Auspuffkanals endet.
Wie bereits erwähnt, erfolgt das Einbringen der Frischluft in den Auspuffkanal zu einem solchen Zeitpunkt, dass dieselbe durch die rückströmende Verbrennungsgassäule in den Zylinder gedrängt wird und dessen Ladung ergänzt.
Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform ist der Auspuffkanal 12 in der Nähe des Zylinders mit Öffnungen versehen, die durch ein selbsttätiges Ventil derart gesteuert werden, dass bei Unterdruck im Auspuffkanal der Weg für den Zutritt von Luft zu diesem freigegeben, bei Aufhören des Unterdruekes dieser Weg jedoch wieder verschlossen wird. Derartige Ventile 18 bestehen beispielsweise aus dünnen Flachfedern. Es bewirkt somit der durch den Austritt der Verbrennungsgase als Masse im Zylinder und in dem an ihn anschliessenden Teil der Auspuffleitung verursachte hohe Unterdruck ein Öffnen des Ventiles und den Eintritt von Luft in die Auspuffleitung. Schwingt die Ver-
EMI3.2
geschlossene Frischluft wird durch die erwähnte Rückkehrwelle in den Zylinder getrieben, so dass der letztere durch den Auspuffkanal gefüllt wird.
In diesem Falle ist ein getrennter Einlasskanal nicht erforderlich.
Im Sinne der Erfindung muss selbstverständlich der Austritt der Verbrennungsgase aus dem Zylinder als Masse gefördert werden ; dies geschieht dadurch, dass der dem Austritt der Verbrennungs- gase zur Verfügung stehende Querschnitt der Auspufföffnung so gross als möglich gemacht wird und der Zeitraum, innerhalb welchem dieser Querschnitt für den Austritt der Verbrennungsgase offen gehalten wird, so kurz als möglich bemessen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zweitaktbrennkraftmaschine, bei der mindestens ein beträchtlicher Teil der Verbrennung- gase den Zylinder mit einer bedeutend höheren Geschwindigkeit, als der adiabatischen Wirkung allein
EMI3.3
<Desc / Clms Page number 1>
Two-stroke internal combustion engine.
The invention relates to two-stroke internal combustion engines in which, after the exhaust opening has been released, at least a considerable part of the combustion gases leaves the cylinder at a significantly higher speed than the adiabatic effect and in such a short period of time that this part of the combustion gas emerges as a mass from the cylinder and thereby in
EMI1.1
In this case, the opening of the inlet opening must take place with a corresponding delay after the opening of the exhaust opening. in order to ensure the outflow of the combustion gases through the exhaust opening and thereby cause a suction effect at the inlet opening.
If the exhaust duct opens in such an internal combustion engine, the combustion gases do not exit immediately, but initially the exhaust gas remains behind the exhaust pipe
EMI1.2
period, the combustion gases leave the cylinder as a coherent mass at high speed, with a significant negative pressure being created in the cylinder and in the part of the exhaust pipe that adjoins the cylinder. This is followed by a reversal of the direction of movement of the combustion gases, which thus flow back again in the exhaust line, eliminate the negative pressure in the mentioned exhaust pipe part and, if the exhaust port is open, also in the cylinder and cause an overpressure.
The period of time that elapses between the start of the release of the exhaust and the reversal of the direction of movement of the combustion gases is almost independent of the engine speed; therefore, this period extends over a greater crank travel for machines with high speed than for machines with low speed.
If the direction of movement of the combustion gases is reversed so early that the exhaust port is still open. this allows the combustion gases to re-enter the cylinder. If the inlet opening is still in its open position at this point in time, part of the new charge can be forced out of the cylinder again. If, on the other hand, the inlet opening were to close while there is still a negative pressure in the exhaust line and the exhaust opening is still open, part of the hairdressing charge would be sucked out of the cylinder into the exhaust device. The former of these adverse effects occurs mainly at low speeds and the latter at high speeds.
According to the invention, a certain amount of hairdressing air is introduced into the outlet duct during the inflation cycle. This fresh air is used to delay the return of the combustion gases and to prevent them from entering the cylinder or to prevent any as a result
EMI1.3
so that in this way the loading of the cylinder is improved.
The fresh air must be introduced into the exhaust duct while the exhaust port is still in the open position, u. the introduction must take place at a point on the exhaust line that is closer to the cylinder than the point where the direction of movement of the combustion gases is reversed. In order to produce the desired effect, the fresh air must be introduced after the combustion gases have left the cylinder and before they return to the latter.
<Desc / Clms Page number 2>
If the fresh air enters under atmospheric pressure, this can only take place as long as there is a negative pressure in the exhaust line. The means used for this purpose may only enable the connection between the fresh air and exhaust pipe when there is a negative pressure in the exhaust pipe.
If the fresh air enters at a pressure higher than atmospheric pressure, then
EMI2.1
this would only result in an increase in the pressure required for introduction; Furthermore, it would also not be advantageous to continue the introduction of the fresh air into the outlet duct after the exhaust port has been closed, since this would then be pointless.
In order to achieve an advantage by introducing the hairdressing air under pressure. the amount of these must be kept as low as possible. The introduction pressure changes depending on the negative pressure in the exhaust line and depending on the intended effect; it also changes depending on the performance and the type of machine.
If the fresh air is introduced for the purpose of preventing or delaying the return of the combustion gases, it is not advantageous to introduce the fresh air into the exhaust line at the moment when there is a strong negative pressure in the working space and in the exhaust line. Rather, in this case the fresh air has to be introduced immediately before the aforementioned return movement (return wave) occurs in order to prevent the return of the combustion gases from entering the cylinder and the associated displacement of the new charge introduced into it.
For the purpose of preventing waste of energy, the fresh air is generally introduced not earlier than the moment at which the return wave occurs, and the introduction must be completed at the latest when the exhaust opening is closed.
It is very cheap. if the introduction of fresh air into the exhaust line takes place at or at bottom dead center. It is usually started shortly after bottom dead center and of course it is pointless to continue after the exhaust ports have been closed.
The introduction of the fresh air is regulated in relation to the closing of the exhaust and the occurrence of the return of the combustion gases so that the latter force the fresh air introduced into the cylinder so that fresh air and not combustion gases enter the cylinder. Therefore, if the exhaust opening remains open longer than the inlet opening, the charge contained in the working space could have a slight overpressure at the moment the exhaust is closed, i.e. before the start of the compression period.
Furthermore, the amount of fresh air introduced into the exhaust line and forced into the cylinder as a result of the backward movement of the exhaust gas column can correspond to the total charge for the engine, in which case special inlet openings in the cylinder can be omitted.
Exemplary embodiments of a machine according to the invention are shown in the drawing. Fig. 1 shows in vertical cross section a machine designed according to the invention, in which fresh air is introduced under pressure into the exhaust pipe. Fig. 2 shows the working diagram of the engine. Fig. 3 illustrates a partial view of a modified embodiment in which fresh air is introduced into the cylinder under atmospheric pressure via the exhaust line.
The illustrated machine consists of the cylinder mock-up attached to the crankcase 2, in which the piston 3 driven by the crankshaft 5 by means of the push rod 4 operates.
The cylinder is equipped with inlet ports 6 and exhaust ports 7. The inlet ducts 6 are connected to the outside air and open shortly after the exhaust ducts have opened. The period of time that elapses between the opening of the exhaust and the opening of the inlet is such that when the inlet is opened, the combustion gas mass is already flowing outwards through the exhaust duct and at
EMI2.2
Inlet channel 6 collapses so that air can enter crankcase 2. This now connects through a channel 9 provided in the cylinder block 1 with a nozzle 10 which extends within the exhaust flange 1 in the outlet direction. The channel 9 is in a suitable manner, e.g.
B. by means of a rotary valve 11, controllable so that it can be opened and closed at the right time during the working stroke.
During the working stroke, the piston 1 first releases the exhaust duct 7 and then the inlet duct 6, the air sucked into the crankcase 2 during the preceding upward stroke of the piston 1 being compressed.
Shortly after reaching the bottom dead center, the rotary valve 11 opens and establishes the connection between the crankcase 2 and the nozzle 10, so that a compressed charge of air is injected from the crankcase 2 through this nozzle into the exhaust duct 7.
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
Dead center begins and ends at the same time or essentially simultaneously with the closure of the exhaust duct.
As already mentioned, the introduction of fresh air into the exhaust duct takes place at such a point in time that it is forced into the cylinder by the backflowing combustion gas column and supplements its charge.
In the embodiment illustrated in Fig. 3, the exhaust duct 12 is provided in the vicinity of the cylinder with openings which are controlled by an automatic valve in such a way that when there is negative pressure in the exhaust duct, the path for the access of air to it is released, when the negative pressure ceases however, this path is closed again. Such valves 18 consist for example of thin flat springs. The high negative pressure caused by the exit of the combustion gases as a mass in the cylinder and in the part of the exhaust line adjoining it therefore causes the valve to open and air to enter the exhaust line. Swings the
EMI3.2
closed fresh air is driven into the cylinder by the aforementioned return shaft so that the latter is filled through the exhaust duct.
In this case, a separate inlet channel is not required.
For the purposes of the invention, of course, the exit of the combustion gases from the cylinder must be promoted as a mass; this is done by making the cross-section of the exhaust opening available for the exit of the combustion gases as large as possible and making the period within which this cross-section is kept open for the exit of the combustion gases as short as possible.
PATENT CLAIMS:
1. Two-stroke internal combustion engine in which at least a considerable part of the combustion gases hit the cylinder at a significantly higher speed than the adiabatic effect alone
EMI3.3