Zweitakt-Brennkraftmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit einem Rohr schieber, welcher mit seiner Endkante Aus lassöffnungen in der Zylinderwandung nahe dem Zylinderkopf steuert.
Die Zweitaktbrennkraftmaschine gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbohrung sich am Ende ge gen den Zylinderkopf schwach verjüngt.
Auf der Zeichnung sind als Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung drei vertikale Einspritzbrennkraftmaschinen mit Selbstzün dung etwas schematisch veranschaulicht.
Es ist: Fig. 1 ein senkrechter Längsschnitt einer Brennkraftmaschine, Fig. 2 ein in Höhe der Austrittskanäle ge- fiihrter Querschnitt, Fig. 3 ein axialer Schnitt des obern Zy linderendes einer zweiten Maschine, Fig. 4 ein entsprechender Schnitt der dritten Maschine. Nach Fig. 1 und 2 besitzt die Brenn- kraftmaschine ein gurbelwellengehäuse A mit der Kurbelwelle B und einen wasserge kühlten Zylinder C, der z. B. aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Am obern Ende des Zylinders C ist der Zylinderkopf D mit einer zylindrischen wassergekühlten Brenn- kammer D' angebracht; deren Durchmesser ist kleiner als der Zylinderdurchmesser. In der Brennkammer D' ist aussen am Rande eine Einspritzdüse DZ angeordnet, deren Achse parallel zur gemeinsamen Achse von Zylinder und Brennkammer liegt.
Im Zylin der C befindet sich beim Zylinderkopf Dein Satz von Austrittsöffnungen Cl, die mit Austrittskanälen C2 in Verbindung stehen, die in Auslassstutzen C3 münden, an die ein Auspuffrohr angeschlossen werden kann. 'Weiter ist im Zylinder beim obern Ende des Kurbelwellengehäuses ein ringförmiger Ein lasskanal C' vorgesehen, .dem die Spülluft beispielsweise von einem Gebläse zugeführt wird. Im Zylinder befindet sich ein Rohrschie ber E, der beispielsweise aus Stahl besteht.
In seiner Wandung ist ein. Satz von Einlass- kanälen E= angebracht, die mit dem Einlass- kanal C4 in Verbindung stehen. Sie sind, was,die Zeichnung nicht zeigt, tangential an geordnet. Die einströmende Luft wird in folgedessen um die Zylinderachse kreisen.
Das untere Ende E3 des Rohrschiebers ist verstärkt und trägt einen Zapfen E4, der in eine Bohrung in einem Glied F eingreift, das aussen kugelig gestaltet und in einer ent sprechenden Aussparung am obern Ende F1 einer Exzenterstange FZ angebracht ist.
In einem Schlitz dieser Stange .greift ein Lenker F3 an, der, was die Zeichnung nicht zeigt, am Kurbelwellengehäuse A angelenkt ist, während das untere Ende der Stange F' mit einem Bügel F4 ein Exzenter F' .der Kurbel welle B umfasst. Dieses Getriebe erteilt dem Rohrschieber eine aus einer Drehung und einer axialen Verschiebung zusammenge setzte Bewegung.
Im Rohrschieber E geht ein Arbeitskol ben G auf und nieder, der durch eine Kol benstange G' auf eine Kurbel B' der Kurbel welle B wirkt.
Die Kurbel Bi und das Exzenter F' sind annähernd in Phase; die obere gante des Rohrschiebers fällt am Ende seiner Ab wärtsbewegung mit der Unterkante der Aus lasskanäle zusammen.
Die Bohrung des Rohrschiebers E ist, so weit sie am Ende seiner Aufwärtsbewegung über den Auslasskanälen liegt, kegelig aus gedreht, wie bei E5 angedeutet. Auch die Zylinderbohrung ist, was die Zeichnung nicht zeigt, von der Oberkante der Austritts öffnungen C' an gegen das obere Ende in geringem Masse kegelig verjüngt, und zwar so, dass z. B. bei einem Zylinder von etwa 125 mm Bohrung die Bohrung am obern Ende des Zylinders etwa 0,05 mm kleiner ist als die Bohrung unterhalb der Auslasskanäle.
Der Rohrschieber könnte auch am innern Ende etwa., soweit als er die Auslassschlitze in der innern Totpunktlage überschleift, zy lindrisch ausgedreht sein, derart, dass die Wandstärke noch zirka<B>1</B><I>515</I> des Rohrschie- berdurchmessers beträgt,
wenn dieser ans Stahl besteht. Dann wird das obere Ende des Rohrschiebers gegen Ende des Kompres sionshubes und am Anfang des Arbeitshubes vom Gasdruck elastisch gedehnt und ein dichter Abschluss zwischen Zylinderwandung und Rohrschieber erzielt.
In der Zylinderwandung ist ein ringsum laufender Ölkanal C zwischen dem Spül luftkanal C4 und den Auslassöffnungen C' angeordnet, dem aus einem Rohr über den Kanal Ca Öl unter Druck zugeführt wird.
Die Maschine arbeitet wie folgt: Wenn der Arbeitskolben G vom obern Totpunkt aus beim Arbeitshub abwärtsgeht, .so geht auch der Rohrschieber E abwärts, jedoch langsamer, und seine Oberkante beginnt, die Auslassöffnungen C1 freizugeben, bevor der Kolben G die Spülkanäle E2 im Rohrschie ber freilegt. Demnach beginnt der Auspuff kurz vor dem Einlass .der Spülluft durch die Spülkanäle, worauf die Abgase ausgetrieben werden und der Zylinder mit Luft :gefüllt wird.
Diese Luft kreist dabei um die Zylin derachse infolge der tangentialen Anordnung der Einlassöffnungen EZ im Rohrschieber. In der obern Totpunktlage liegt der Kolben bis hinter die Auslassschlitze am Rohrschie ber E an, so dass der Teil des Rohrschiebers E, der dann über den Auslassöffnungen Cl liegt, vom Kolben gegen die Einwirkung des Gasdruckes geschützt ist.
Bei der gezeichneten Maschine ist ein stopfenartiger Zylinderkopf, der in den Zy linder hineinragt, wie das bisher allgemein üblich war, mit im Kopf angeordneten Rin gen zwischen Rohrschieber und Zylinderkopf vermieden.
Dadurch ist die Kühlung der Brennkammer erleichtert, weil sie nicht in einem stopfenartigen Teil des Zylinder kopfes liegt, sondern unmittelbar zugänglich ist. Das Fehlen der Kopfringe, wie sie bei den stopfenartigen Zylinderköpfen verwendet werden, verhindert die Schwierigkeit der Verkokung an den Kopfringen, die viel leichter bei Zweitaktmaschinen eintritt als bei den Viertaktmaschinen. Die Schmierung des untern Rohrschieber teils erfolgt in nicht gezeichneter Weise durch Spritzöl von der Kurbelwelle aus,
während der obere Teil durch<B>01</B> von der Ölnut C' geschmiert wird, das bis zu -dem obern Ende des Rohrschiebers über die Stege C' gelangt, die den Auslass im Zylinder un terteilen; die zusammengesetzte Rohrschie- berbewegung sucht im allgemeinen das-01 zu verteilen und eine ausreichende Schmierung der ganzen Aussenfläche des Schiebers auf rechtzuerhalten.
Die Stege C'r haben zweckmässig strom linienförmige Querschnittsgestalt an den der Zylinderbohrung abgekehrten Seiten, . wo durch das Bestreben der Kohlebildung an diesen Stellen vermieden ist.
Nach Fig. 3 ist das obere Ende der Zy linderbohrung durch ein besonderes Futter H mit einem Flansch Hl gebildet, der zwischen dem Zylinder C und dem Zylinderkopf D eingeklemmt ist. Dieses Futter, das auch bis gerade zur obern Kante der Auslassöffnun- gen reichen könnte, ist besonders angezeigt bei Aluminiumzylindern und besteht dann zweckmässig aus gewöhnlichem Stahl. Es bietet dann nicht nur dem obern Ende des Rohrschiebers eine härtere Gleitfläche zum Abdichten der Auslassöffnungen, sondern ist auch nach eingetretener Abnutzung auswech selbar.
Das Futter H kann auch aus Guss eisen oder einem andern Werkstoff von etwa der gleichen Wärmedehnung bestehen wie der Rohrschieber.
Nach Fig. 4 ist das obere Ende des Schie bers aus einem Ring Es gebildet, der mit dem Teil E des Schiebers durch einen Ring E7 verbunden ist, der über eine Schulter am Teil E8 und in eine Nut im Teil E greift; die aufeinanderliegenden Flächen der Teile E und E8 sind dabei in der bei E8 angedeute ten Weise etwas weggeschnitten, so dass hier eine kleine Labyrinthabdichtung erzielt wird, und dass ein Druck im Zylinder immer den Ring E' an dem Teil E drückt.
Ob die Teile E und E' aus verschiedenen Metallen oder aus dein gleichen Metall bestehen, in jedem Falle lässt sich der Ring NE nach eingetrete- ner Abnutzung erneuern. Wenn der Zylinder aus einer Aluminiumlegierung oder einem an dern Werkstoff hoher Wärmedehnung be steht, und der Rohrschieber aus Kohlenstoff sta,hl oder einem andern Werkstoff geringe rer Wärmedehnung, besteht der Ring E' zweckmässig aus einem Werkstoff hohen Ausdehnungsvermögens, z.
B. einem austeni- tischen Stahl oder Gusseisen.
Die Erfindung kann auch bei Brenn- kraftmaschinen angewendet werden, deren Zylinder und Zylinderkopf luftgekühlt sind, sowie bei Brennkraftmaschinen mit Brenn stoffluftgemischladung und Fremdzündung.
Auch kann die Erfindung bei doppelt wirkenden Zweitaktmasehinen angewendet werden. Der Rohrschieber könnte dann z. B. von einem in der Nähe seiner Längsmitte liegenden Punkt aus angetrieben werden und würde mit seinen beiden Enden auf beiden Zylinderseiten den Auslass steuern, während Spülöffnungen, von denen ein einziger Satz für beide Zylinderseiten genügt, in .der Längsmitte des Rohrschiebers vorgesehen sein könnten.
Statt mehreren Auslassöffnungen könnte auch nur ein einziger durchlaufender Aus lassschlitz angeordnet sein, der nicht' durch auf die Aussenfläche des Rohrschiebers ein wirkende Stege unterbrochen ist.
Two-stroke internal combustion engine. The invention relates to a two-stroke internal combustion engine with a pipe slide, which controls with its end edge from outlet openings in the cylinder wall near the cylinder head.
The two-stroke internal combustion engine according to the invention is characterized in that the cylinder bore tapers slightly towards the cylinder head at the end.
In the drawing, as Ausfüh approximately examples of the invention, three vertical internal combustion engines with self-ignition are illustrated somewhat schematically.
1 shows a vertical longitudinal section of an internal combustion engine, FIG. 2 shows a cross section at the level of the outlet channels, FIG. 3 shows an axial section of the upper cylinder end of a second machine, FIG. 4 shows a corresponding section of the third machine. According to Fig. 1 and 2, the internal combustion engine has a crankshaft housing A with the crankshaft B and a water-cooled cylinder C, the z. B. consists of an aluminum alloy.
The cylinder head D with a cylindrical water-cooled combustion chamber D 'is attached to the upper end of the cylinder C; their diameter is smaller than the cylinder diameter. An injection nozzle DZ is arranged on the outside edge of the combustion chamber D ', the axis of which is parallel to the common axis of the cylinder and the combustion chamber.
In the cylinder C there is your set of outlet openings Cl by the cylinder head, which are connected to outlet ducts C2, which open into outlet connections C3 to which an exhaust pipe can be connected. Furthermore, an annular inlet channel C 'is provided in the cylinder at the upper end of the crankshaft housing, to which the scavenging air is supplied, for example by a fan. In the cylinder there is a slide valve E, which is made of steel, for example.
In its wall is a. Set of inlet ducts E = attached, communicating with inlet duct C4. They are arranged tangentially, something that the drawing does not show. As a result, the incoming air will circle around the cylinder axis.
The lower end E3 of the pipe slide is reinforced and carries a pin E4, which engages in a hole in a member F, which is spherical on the outside and is attached in a corresponding recess at the upper end F1 of an eccentric rod FZ.
A link F3 engages in a slot in this rod, which, which the drawing does not show, is articulated on the crankshaft housing A, while the lower end of the rod F 'with a bracket F4 comprises an eccentric F' of the crankshaft B. This gear gives the pipe slide a movement composed of a rotation and an axial displacement.
In the pipe slide E, a working piston G goes up and down, which acts on a crank B 'of the crank shaft B through a piston rod G'.
The crank Bi and the eccentric F 'are approximately in phase; At the end of its downward movement, the upper part of the slide valve coincides with the lower edge of the outlet ducts.
The bore of the pipe slide E is, as far as it lies above the outlet channels at the end of its upward movement, turned out conically, as indicated at E5. The cylinder bore is, what the drawing does not show, tapers from the upper edge of the outlet openings C 'to the upper end to a slight extent, in such a way that, for. B. in a cylinder with a bore of about 125 mm, the bore at the top of the cylinder is about 0.05 mm smaller than the bore below the outlet channels.
The pipe slide could also be turned out cylindrically at the inner end, for example, as far as it grinds the outlet slots in the inner dead center position, in such a way that the wall thickness is still about <B> 1 </B> <I> 515 </I> des Pipe slide diameter is,
if this is up to the steel. Then the upper end of the pipe slide is elastically stretched towards the end of the compression stroke and at the beginning of the working stroke by the gas pressure and a tight seal is achieved between the cylinder wall and the pipe slide.
In the cylinder wall an all-round oil channel C is arranged between the flushing air channel C4 and the outlet openings C ', to which oil is supplied under pressure from a pipe via the channel Ca.
The machine works as follows: If the working piston G goes down from the top dead center on the working stroke, the pipe slide E also goes down, but more slowly, and its upper edge begins to open the outlet openings C1 before the piston G over the flushing channels E2 in the pipe slide exposed. Accordingly, the exhaust begins shortly before the scavenging air inlet through the scavenging ducts, whereupon the exhaust gases are expelled and the cylinder is filled with air.
This air circles around the Zylin derachse due to the tangential arrangement of the inlet openings EZ in the pipe slide. In the top dead center position, the piston rests on the pipe slide via E until behind the outlet slots, so that the part of the pipe slide E, which then lies above the outlet openings Cl, is protected by the piston against the effect of the gas pressure.
In the drawn machine is a plug-like cylinder head that protrudes into the cylinder Zy, as was previously common practice, with rings arranged in the head between the pipe slide and cylinder head avoided.
This facilitates the cooling of the combustion chamber because it is not located in a plug-like part of the cylinder head, but is directly accessible. The absence of the head rings, as used on the plug-type cylinder heads, avoids the difficulty of coking on the head rings, which occurs much more easily on two-stroke engines than on four-stroke engines. The lubrication of the lower pipe valve part is done in a manner not shown by spray oil from the crankshaft,
while the upper part is lubricated by <B> 01 </B> from the oil groove C ', which reaches the upper end of the slide valve via the webs C' which subdivide the outlet in the cylinder; the compound pipe slide movement generally seeks to distribute the oil and to maintain sufficient lubrication of the entire outer surface of the slide.
The webs C'r expediently have a streamlined cross-sectional shape on the sides facing away from the cylinder bore,. where the tendency to form carbon in these places is avoided.
According to Fig. 3, the upper end of the cylinder bore Zy is formed by a special chuck H with a flange Hl which is clamped between the cylinder C and the cylinder head D. This lining, which could also extend straight to the upper edge of the outlet openings, is particularly indicated for aluminum cylinders and is then expediently made of ordinary steel. It then not only offers the upper end of the pipe slide a harder sliding surface for sealing the outlet openings, but can also be replaced after it has worn out.
The chuck H can also be made of cast iron or another material with approximately the same thermal expansion as the tubular slide.
According to Fig. 4, the upper end of the slide bers is formed from a ring Es, which is connected to part E of the slide by a ring E7 which engages over a shoulder on part E8 and in a groove in part E; the surfaces of parts E and E8 lying on top of one another are cut away somewhat in the manner indicated at E8, so that a small labyrinth seal is achieved here, and pressure in the cylinder always presses ring E 'on part E.
Whether parts E and E 'are made of different metals or of the same metal, the NE ring can always be replaced after it has worn out. If the cylinder is made of an aluminum alloy or another material of high thermal expansion be available, and the pipe slide made of carbon sta, hl or another material low rer thermal expansion, the ring E 'is conveniently made of a material of high expansion, z.
B. an austenitic steel or cast iron.
The invention can also be used in internal combustion engines, the cylinders and cylinder heads of which are air-cooled, and in internal combustion engines with fuel-air mixture charge and external ignition.
The invention can also be used in double-acting two-stroke machines. The pipe slide could then, for. B. be driven from a point near its longitudinal center and would control the outlet with its two ends on both cylinder sides, while flushing openings, of which a single set is sufficient for both cylinder sides, could be provided in the longitudinal center of the pipe valve.
Instead of a plurality of outlet openings, only a single continuous outlet slot could be arranged which is not interrupted by webs acting on the outer surface of the pipe slide.