Zweitaktbrennkraftmaschine mit Umkehrspülung. Die Erfindung betrifft eine Zweitakt- brennkraftma-schine mit Umkehrspülung, bei der Spülschlitze ungefähr im gleichen Ab stand vom Zylinderkopf symmetrisch zu bei den Seiten vom Auslass angeordnet sind.
Zweitaktbrennkraftmaschinen mit solchen Auslass- und Spülschlitzen sind an sich be kannt; bei den bekannten Maschinen leiten je doch sämtliche Spülkanäle die Spülluft gegen die dem Auslab gegenüberliegende Zylinder wand, und die Bewegung des. Kolbens. bei seinem Vorbeigang an den Spülschlitzen ist ohne Einfluss auf die Richtung der Spül ströme.
Diese Maschinen zeigen als gemischver dichtende Maschinen hohen Brennstoffver brauch, ungenügenden Langsamlauf bei Drosselstellung und ungleichmässige Erwär mung von Zylinder und Kolben.
Die Zeichnung veranschaulicht als Aus führungsbeispiele der Erfindung mehrere vertikale Maschinen. Fig. 1 und 2 bis 4 zeigen: je eine Zwei- taktmaschine bekannter Ausführung;
Fig. 5 bis 7 Querschnitte eines Zylinders nach der Erfindung in verschiedenen Phasen der Spülung, Fig. 8 ,den Zylinder im Längsschnitt, Fig. 9 einen Querschnitt :durch einen an dern Zylinder;
Fig. 10 und 11 Längsschnitte durch zwei weitere Zylinder, Fig. 12 einen Querschnitt zu Fig. 11, Fig. 13 bis 1,5 Querschnitte von weiteren Zylindern.
Nach Fig. 1 sind zu beiden .Seiten -der Auslasssehlitze A,. und AZ Spülschlitze ,S',,, < 9Z im Zylinder angeordnet und gegen die Zylin derachse gerichtet.
Die seitliche Ausdehnung der Spülströme 1 und 2 ist mit .gestrichelten Linien angedeutet, und es ist ohne weiteres ersichtlich, dass diese Spülströme im Zylin der einen Abgasrest 3 übrig lassen, der in der Zeichnung schraffiert angedeutet ist. Die Spülströme breiten sich zwar zu beiden Sei- ten der gestrichelten Linien etwas aus, je doch genügt das nicht,
den Gasrest 3 zu be seitigen.
Nach Fig. 2 sind die Spülschlitze S, und S2 gegen die den Auspuffschlitzen gegen überliegende Stelle des Zylinders gerichtet, so dass die Spülströme einen spitzen Winkel miteinander bilden. Trotzdem bleiben im Zylinder zu beiden .Seiten der Spülströme 1 und 2 Gasreste 3 zurück.
Nach Fig. 3 und 4 ist der Winkel, den die beiden Spülstrahlen 1 und 2 miteinander bilden, so spitz gewählt, dass ihre Längsachsen .sich erst jenseits der Zylinderwand a, schneiden. Die Gasreste an der Seite der Spülstrahlen sind so gering, dass sie infolge der seitlichen Ausdehnung der Spülströme 1 und 2 praktisch ohne Bedeu tung sind.
Aber an Stelle der Gasreste an der Zylinderwand verbleibt ein Gasrest 4 bei der Achse des Zylinders, der von dem auf steigenden Spülstrom 1' und von dessen ab steigendem Ast 1" eingeschlossen ist. Fer ner verbleibt unmittelbar über dem Kolben boden noch ein Abgasrest 5, der ebenfalls von den Spülströmen nicht erfasst wird.
Der Ab gasrest 4 bei der Zylinderachse ist um so grö- ss,er, je spitzer der Winkel ss zwischen den beiden Spülstrahlen 1 und 2 ist, und der Ab gasrest 5 ist um so grösser, je mehr,die .Spül ströme 1 und 2 gegen den Zylinderkopf d gerichtet sind.
Diese Ausführungen zeigen die Haupt mängel der bekannten einseitigen Umkehr spülungen und erklären die ungleichmässige Erwärmung des Kolbenbodens b und der Zylinderwandung.
Die bisher bekannten Zweitaktbrennkraft- maschinen nach den Fig. 1 bis 4 benutzen einen flachen oder leichtgewölbten Kolben boden, so dass die Führung der Spülströme ausschliesslich den Spülschlitzen und der den Auslassschlitzen gegenüberliegenden Stelle der Zylinderwand a, überlassen bleibt.
Die Erfindung besteht darin, dass, die Spülschlitze annähernd gegen die Zylinder achse gerichtet sind, und dass der Arbeits kolben b mit einer Leitvorrichtung c von mit dem Abstand vom Auslass wachsender Höhe ausgestattet ist, welche die Spülströme bei Beginn der Spülung ,gegen die dem Auslass gegenüberliegende Stelle der Zylinderwand a1 leitet, wo sie .gegen ,den Zylinderkopf ge lenkt werden, und ,
dass bei weiterem Öffnen der Spülschlitze Spülmittelströme 1b, 2b über die Leitvorrichtung c hinwegfliessen und immer näher der Zylinderachse aufeinander treffen, um ,dann gegen .den Zylinderkopf zu strömen, bis schliesslich Spülmittelströme 1c, 2e, lediglich durch die Spülschlitze 5,, rS'2 geführt,
annähernd bei der Zylinderachse zu sammentreffen, so @dass sich während .der Spülung beim Öffnen der Spülschlitze S, in nerhalb :des zu Beginn der Spülung an der dem Auslass gegenüberliegenden Stelle -der Zylinderwand entstandenen und gegen den Zylinderkopf fliessenden Spülstromes gegen ,die Zylinderachse zu immer neue Spülströme bilden, die gegen den Zylinderkopf fliessen.
Nach den Fig. 5 bis 8 sind die Spül schlitze<B>8</B>, und<B>8,</B> symmetrisch zu beiden Seiten der Auslassschlitze A, und AZ in glei chem Abstand vom Zylinderkopf angeordnet und. gegen die Achse des Zylinders gerichtet. Der Kolben b besitzt eine Leitvorrichtung c,
die von den Auslasss chlitzen aus ständig bis etwa zur Höhe der Spülschlitze ansteigt und den Spülschlitzen gegenüber zwei Leitflächen c, und e2 bildet.
Diese sind in der untern Tot punktlage bündig und gleicher Richtung mit den Seitenflächen g, und g, der Spül schlitze auf der Auslassschlitzseite und füh ren in sanftem Bogen zu einer Spitze der Leitvorrichtung c gegenüber der den Aus puffschlitzes gegenüberliegenden Stelle .der Zylinderwand a,.
Unmitbelbar nach Freigabe der Spülschlitze S,, S, treten die :Spülströme 1, 2 in den Zylinder ein und werden durch die Leitvorrichtung c gegen die den Auslass- schlitzen gegenüberliegende Stelle der Zylin derwand gelenkt, wo sie die aufsteigenden Spülströme la bilden (Fig. 5).
Werden die Spülschlitze 5,, S'2 vom Arbeitskolben kurz vor seinem untern Tot punkt weiter geöffnet, so strömt, da die Höhe der Leitvorrichtung c den Spülschlitzen ge genüber .geringer als die Höhe der Spül- schlitze S',, S2 ist, ein Teildes Spülmittels über die Leitvorrichtung hinweg (Fig. 6).
Diese Spülströme 1b, 2b bilden einen weni ger spitzen Winkel miteinander als die Spül ströme 1 und 2, treffen, sich zwischen der Zylinderwand und der Zylinderachse und strömen dann miteinander gegen: ,den. Zylin derkopf, so dass der bei der Zylinderachse befindliche Gasrest verkleinert wird.
Kommt der Kolben in die untere Tot punktlage (Fig. 7), so strömt ein Teil des Spülmittels unter Bildung d er Spülströme la, 2a gegen die denn Auspuffschlitzen gegen überliegende Stelle der Zylinderwand.
Ein weiterer Teil bildet Spülströme 1b, 2b, wäh rend der Rest des Spülmittels ohne merkliche Ablenkung durch die Leitvorrichtung c, also lediglich durch die Spülschlitze geführt, un ter Bildung der Spülstrahlen 1,c, 2c gegen die Zylinderachse und von dort gegen den Zylinderkopf strömt, so dass die noch beste hende Restgasmenge ausgetrieben wird.
Beim Aufwärtsgang des Kolbens b wie- rlerholen. sich die -drei beschriebenen Spül phasen in umgekehrter Reihenfolge, so dass die Spülluft immer mehr gegen die den Aus lassschlitzen A,, .A2 gegenüberliegende Stelle der Zylinderwand a, geleitet und so an einem unmittelbaren Entweichen durch die Aus lassschlitze verhindert wird.
Die beschriebene Anordnung der Spülschlitze S,, Sz und der Leitvorrichtung c auf dem Kolbenboden b bewirkt demnach eine völlige Ausspülung des Zylinders von Restgasen und verhindert gleichzeitig @Spülmittelverluste.
Die Höhe der Leitvorrichtung c des Kol bens ist zweckmässig umso grösser, je steiler die Spülkanäle in den Zylinder einmünden. Zweckmässig ist die Formgebung und Mas senverteilung der Leitvorrichtung c so, dass ihr Schwerpunkt in die Zylinderachse fällt. Hierdurch wird ein Kippen des Kolbens ver mieden.
Zwecks Erzielung eines möglichst leich ten Kolbens ist gemäss Fig. 9 der den Aus lasskanälen benachbarte Teil b, des Kolbens eben ausgeführt und die Leitvorrichtung c aus zwei Stegen gebildet, die im Bereich der Spülschlitze angeordnet, auf der dem Auslass abgekehrten Seite gegeneinander geneigt und miteinander verbunden sind.
Infolgedessen sind das Gewicht und die Oberfläche des Arbeitskolbens kaum grösser als bei einem flachen Kolben ohne Leitvorrichtung.
Nach Fig. 10 ist .die Steuerkante der Spülschlitze S, und SZ auf der Kolbenkopf- seite etwa im selben Masse geneigt zur Zylin- derachse wie die Leitvorrichtung c des Kol bens.
Nach Fig. 11 und 12, ist ausser den Spül schlitzen S,, SZ an der den Auslassschlitzen A,, A2 gegenüberliegenden Stelle der Zylin derwand ein .Spülschlitz S, angeordnet, der die Spülluft steil nach oben:
lenkt. Dieser Spülstrom vereinigt sich mit den Spülströ men la und 2a und trägt dazu bei, diese im Zylinder aufzurichten und .gegen den Zylin derkopf d zu leiten.
Nach F'ig. 13 ist nur ein einziger Aus lassschlitz A, angeordnet, und an der diesem gegenüberliegenden, Stelle der Zylinderwand münden, zwei weitere :Spülschlitze S3, S4, die, miteinander einen spitzen Winkel bildend, gegen eine Stelle des Zylinderkopfes über dem Auslassschlitz A, gerichtet sind.
Nach Fig. 1,4 dagegen sind die Spül schlitze S3, S4 gegeneinander gerichtet, und die Leitvorrichtung des Kolbens geht bis zu der dem Auslass gegenüberliegenden Zylin derwand. Nach Fig. 125 sind die :Spülschlitze S3 und 8, so gerichtet, .dass, die aus ihnen aus tretenden, Spülströme in spitzem Winkel aus einanderlaufen.
Die Erfindung eignet sich sowohl für Zweitaktmaschinen, die brennbares. Gemisch ansaugen und mit Fremdzündung arbeiten, als auch für Einspritzmaschinen und lässt sich sowohl bei Maschinen mit Kurbelkam- merladepumpe, als auch bei solchen mit be sonderer Ladepumpe anwenden.
Two-stroke internal combustion engine with reverse scavenging. The invention relates to a two-stroke internal combustion engine with reverse scavenging, in which scavenging slots are arranged approximately at the same distance from the cylinder head, symmetrically to the sides of the outlet.
Two-stroke internal combustion engines with such exhaust and scavenging slots are known per se; in the known machines, however, all scavenging ducts direct the scavenging air against the cylinder opposite the outlet, and the movement of the piston. as it passes the flushing slots, the direction of the flushing flows has no effect.
As a mixture-sealing machine, these machines show high fuel consumption, insufficient slow speed when the throttle is set and uneven heating of the cylinder and piston.
The drawing illustrates several vertical machines from the exemplary embodiments of the invention. 1 and 2 to 4 show: each a two-stroke machine of known design;
5 to 7 cross-sections of a cylinder according to the invention in different phases of flushing, FIG. 8, the cylinder in longitudinal section, FIG. 9 a cross-section through one of the cylinders;
FIGS. 10 and 11 show longitudinal sections through two further cylinders, FIG. 12 shows a cross section to FIG. 11, FIGS. 13 to 1.5 cross sections of further cylinders.
According to Fig. 1 are on both .Seiten -der Auslassseilitze A ,. and AZ scavenging slots, S ',,, <9Z arranged in the cylinder and directed against the cylinder axis.
The lateral extent of the scavenging streams 1 and 2 is indicated by dashed lines, and it is readily apparent that these scavenging streams leave a residual exhaust gas 3 in the cylinder, which is indicated by hatching in the drawing. The flushing streams spread out somewhat on both sides of the dashed lines, but that is not enough,
to eliminate the remaining gas 3.
According to FIG. 2, the scavenging slots S and S2 are directed against the position of the cylinder opposite the exhaust slots, so that the scavenging flows form an acute angle with one another. Nevertheless, gas residues 3 remain in the cylinder on both sides of the purge streams 1 and 2.
According to FIGS. 3 and 4, the angle that the two rinsing jets 1 and 2 form with one another is selected to be so acute that their longitudinal axes only intersect beyond the cylinder wall a. The gas residues on the side of the flushing jets are so small that they are practically irrelevant due to the lateral expansion of the flushing streams 1 and 2.
But instead of the gas residues on the cylinder wall, a gas residue 4 remains at the axis of the cylinder, which is enclosed by the rising purge flow 1 'and its rising branch 1 ". Furthermore, an exhaust gas residue 5 remains immediately above the piston head, which is also not recorded by the flushing flows.
The exhaust gas residue 4 at the cylinder axis is larger, the more acute the angle ss between the two scavenging jets 1 and 2 is, and the exhaust gas residue 5 is greater, the more the scavenging flows 1 and 2 are directed against the cylinder head d.
These versions show the main shortcomings of the known one-sided reverse flushing and explain the uneven heating of the piston crown b and the cylinder wall.
The previously known two-stroke internal combustion engines according to FIGS. 1 to 4 use a flat or slightly curved piston base, so that the guidance of the scavenging streams is left exclusively to the scavenging slots and the location of the cylinder wall a opposite the outlet slots.
The invention consists in that the scavenging slots are directed approximately against the cylinder axis, and that the working piston b is equipped with a guide device c of increasing height with the distance from the outlet, which the scavenging flows at the beginning of the scavenging against the outlet opposite point of the cylinder wall a1 directs where they are directed against the cylinder head, and
that when the flushing slots are opened further, flushing agent flows 1b, 2b flow over the guide device c and meet closer and closer to the cylinder axis in order to then flow against the cylinder head, until finally flushing agent flows 1c, 2e, only through the flushing slots 5 ,, rS'2 guided,
to meet approximately at the cylinder axis, so that during the purging when the purging slots S are opened, within: the purging stream that was created at the point opposite the outlet at the beginning of the purging - the cylinder wall and flowing towards the cylinder head - converges towards the cylinder axis always create new flushing streams that flow against the cylinder head.
According to FIGS. 5 to 8, the flushing slots <B> 8 </B> and <B> 8 </B> are arranged symmetrically on both sides of the outlet slots A and AZ at the same distance from the cylinder head and. directed against the axis of the cylinder. The piston b has a guide device c,
which rises continuously from the outlet slots to approximately the level of the flushing slots and forms two guide surfaces c and e2 opposite the flushing slots.
These are flush in the lower dead point position and in the same direction with the side surfaces g, and g, the flushing slots on the outlet slot side and lead in a gentle arc to a tip of the guide device c opposite the point .der the cylinder wall a, opposite the exhaust slot.
Immediately after the flushing slots S ,, S are released, the flushing streams 1, 2 enter the cylinder and are directed by the guide device c against the point of the cylinder wall opposite the outlet slots, where they form the ascending flushing streams la (Fig. 5).
If the flushing slots 5 ,, S'2 are opened further by the working piston shortly before its bottom dead center, then flows in, since the height of the guide device c compared to the flushing slots is less than the height of the flushing slots S ',, S2 Part of the detergent across the baffle (Figure 6).
These scavenging streams 1b, 2b form a less acute angle with one another than scavenging streams 1 and 2, meet, meet between the cylinder wall and the cylinder axis and then flow against one another. Cylinder head, so that the remaining gas on the cylinder axis is reduced.
When the piston comes to the bottom dead center position (FIG. 7), part of the flushing agent flows, forming the flushing streams la, 2a, against the opposite point on the cylinder wall because the exhaust slots.
Another part is flushing streams 1b, 2b, while the rest of the flushing agent flows through the guide device c, i.e. only through the flushing slots, without any noticeable deflection, forming the flushing jets 1, c, 2c against the cylinder axis and from there against the cylinder head , so that the remaining amount of gas is expelled.
Repeat when piston b goes up. The three described flushing phases are in reverse order, so that the flushing air is directed more and more against the location of the cylinder wall a opposite the outlet slots A ,, .A2 and is thus prevented from directly escaping through the outlet slots.
The described arrangement of the scavenging slots S 1, Sz and the guide device c on the piston head b accordingly causes the cylinder to be completely flushed out of residual gases and at the same time prevents detergent losses.
The height of the guide device c of the Kol ben is expediently greater, the steeper the flushing channels open into the cylinder. The shape and mass distribution of the guide device c is expedient so that its center of gravity falls into the cylinder axis. This prevents the piston from tipping over.
In order to achieve the lightest possible piston, according to FIG. 9, the part b of the piston adjacent to the outlet ducts is flat and the guide device c is formed from two webs which are arranged in the area of the flushing slots, on the side facing away from the outlet, inclined towards one another and with one another are connected.
As a result, the weight and the surface area of the working piston are hardly greater than those of a flat piston without a guide device.
According to FIG. 10, the control edge of the flushing slots S and SZ on the piston head side is inclined to the cylinder axis to the same extent as the guide device c of the piston.
According to Fig. 11 and 12, in addition to the flushing slots S ,, SZ at the point of the cylinder wall opposite the outlet slots A ,, A2 is a .Spülschlitz S, arranged, which the scavenging air steeply upwards:
directs. This flushing stream is combined with the flushing streams la and 2a and helps to straighten them up in the cylinder and to direct them against the cylinder head d.
According to Fig. 13 there is only a single outlet slot A, and at the point on the cylinder wall opposite this open two more: scavenging slots S3, S4, which, forming an acute angle with one another, are directed towards a point on the cylinder head above outlet slot A. .
According to Fig. 1.4, however, the flushing slots S3, S4 are directed against each other, and the guide device of the piston goes up to the opposite cylinder wall from the outlet. According to FIG. 125, the flushing slots S3 and 8 are directed in such a way that the flushing streams emerging from them run out of one another at an acute angle.
The invention is suitable for both two-stroke engines that are combustible. Suck in the mixture and work with spark ignition, as well as for injection machines and can be used for machines with a crank chamber charging pump as well as for those with a special charging pump.