CH638592A5

CH638592A5 - ARRANGEMENT FOR INLETING AIR OR A MIXTURE OF FUEL AND AIR IN A CYLINDER OF A TWO-STROKE COMBUSTION ENGINE.

Info

Publication number: CH638592A5
Application number: CH153779A
Authority: CH
Inventors: Anton Steiger
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1979-02-16
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1983-09-30
Also published as: DK147380B; IT1148752B; DE2907533A1; GB2043172B; DE2907533C2; DK59080A; JPS5920849B2; GB2043172A; JPS55117028A; IT8019805A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einlass von Luft oder einem Gemisch aus Brennstoff und Luft in einen Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine, wobei durch eine Anzahl Kanäle im Zylinderdeckel, die mit Hilfe von mindestens einem gesteuerten Absperrorgan verschliessbar sind, Luft bzw. Gemisch in den Zylinderraum eintritt und dabei durch vom Kolben gesteuerte Auspuffschlitze im Zylindermantel die Verbrennungsgase ausstösst. The invention relates to an arrangement for the admission of air or a mixture of fuel and air into a cylinder of a two-stroke internal combustion engine, air or mixture entering the cylinder space through a number of channels in the cylinder cover, which can be closed with the aid of at least one controlled shut-off device the combustion gases are emitted by the piston-controlled exhaust slots in the cylinder jacket.

Bekanntlich wird eine optimale Spülung und Füllung der Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit Luft oder einem Brennstoff-Luftgemisch theoretisch dann erreicht, wenn eine maximale Spülluft- oder Gemischmenge als über den Zylinderquerschnitt möglichst geschlossener Kolben in den Zylinderraum einströmt und nach dem Verdrängerprinzip das darin befindliche Verbrennungsgas ausschiebt. Dafür ist es notwendig, dass einerseits die Öffnung der Kanäle eine maximale Netto-Durchtrittsflä-che - diese ist das Produkt aus der geometrischen Durchtrittsfläche und dem Durchflusskoeffizienten - ergibt und andererseits der verdrängende Strömungskolben möglichst weitgehend in sich geschlossen bleibt und möglichst wenig in einzelne Stromfäden und/oder Wirbel aufgelöst wird, d. h. die beim Einströmen von Luft oder Gasgemisch in den mit Verbrennungsgasen gefüllten Zylinderraum entstehende Mischzone möglichst kurz gehalten wird. As is known, optimal flushing and filling of the cylinders of a two-stroke internal combustion engine with air or a fuel-air mixture is theoretically achieved when a maximum amount of purge air or mixture flows into the cylinder space as a piston that is as closed as possible over the cylinder cross-section and expels the combustion gas contained therein according to the displacement principle. For this it is necessary that on the one hand the opening of the channels results in a maximum net passage area - this is the product of the geometrical passage area and the flow coefficient - and on the other hand the displacing flow piston remains as closed as possible and as little as possible into individual flow threads and / or vortex is resolved, d. H. the mixing zone created when air or gas mixture flows into the cylinder space filled with combustion gases is kept as short as possible.

Mit keinem der bisher bekannten Spülsysteme [H. List «Der Ladungswechsel der Verbrennungskraftmaschine», 2. Teil, (Wien 1950), Seite 122; P. H. Schweitzer «Scavenging of Two Stroke Cycle Diesel Engines» (New York 1973), Seite 16; «Shipbuilding and Shipping Record» (März 1937), Seite 382] ist eine derartige Verdrängungsspülung auch nur annähernd erreicht worden. Von den bekannten Spülsystemen, bei denen die Luft den Zylinderraum in einer, in Richtung der Zylinderachse verlaufenden, axialen Längsströmung spült, sind die in neuerer Zeit bevorzugten Anordnungen, bei denen auf dem Umfang des Zylindermantels vom Kolben direkt gesteuerte Eintrittsschlitze und im Bereich des Zylinderdeckels fremdgesteuerte Austrittsöffnungen vorhanden sind - die Spülung also in gleicher Rich-tungwie ein Verdichtungshub der Maschine erfolgt-für die Ausbildung eines als Verdränger wirkenden Luftkolbens nur wenig oder gar nicht geeignet. Bei diesen Systemen muss infolge der im wesentlichen radial gerichteten Strömung der Spülluft in den Eintrittsschlitzen ein Drall aufgezwungen werden, um eine stabile Axialströmung zu erzielen; dieser Drall verhindert bzw. erschwert die Ausbildung eines den Zylinderquerschnitt möglichst gleichmässig ausfüllenden Verdrängerkolbens, weil im Zentrum ein un- bzw. schlecht gespülter Kern verbleibt. With none of the previously known flushing systems [H. List «The charge change of the internal combustion engine», part 2, (Vienna 1950), page 122; P. H. Schweitzer "Scavenging of Two Stroke Cycle Diesel Engines" (New York 1973), page 16; "Shipbuilding and Shipping Record" (March 1937), page 382], such a displacement flush has only been approximately achieved. Of the known flushing systems, in which the air flushes the cylinder space in an axial longitudinal flow running in the direction of the cylinder axis, the more recently preferred arrangements are those in which the slots on the circumference of the cylinder jacket are directly controlled by the piston and externally controlled in the area of the cylinder cover There are outlet openings - flushing in the same direction as a compression stroke of the machine - for the formation of an air piston acting as a displacer little or not suitable. In these systems, as a result of the essentially radially directed flow of the purge air, a swirl must be forced into the inlet slots in order to achieve a stable axial flow; This swirl prevents or complicates the formation of a displacement piston that fills the cylinder cross section as evenly as possible, because an un or badly rinsed core remains in the center.

Die in früheren Jahrzehnten verwendeten Spülsysteme mit Längsspülung in umgekehrter Richtung haben als Absperrorgane für die Luftwege entweder-bei Eintrittsschlitzen, die über den Mantelumfang des Zylinders verteilt sind - Radialschieber oder - bei Einlasskanälen im Zylinderdeckel- in den Zylinderraum hinein öffnende Ventile. Abgesehen davon, dass auch bei auf dem Umfang verteilten Eintrittsschlitzen im Bereich des Zylinderdeckels ein Drall erzeugt werden muss und daher ein «Verdrängerkolben» nicht gebildet werden kann, bleibt bei den bisher verwendeten Radialschiebern-d. h. bei Schiebern, bei denen das durchströmende Medium den als Zylindermantel ausgebildeten Schieber in radialer Richtung durchsetzt - konstruktionsbedingt immer ein Spalt zwischen dem Schieber und der Zylinderwand, so dass bei der Verdichtung der Luft, der Verbrennung und der Expansion im Zylinder ein ventilsitzartiges Anliegen des Schiebers an der Zylinderwand nicht erreicht werden kann. Auch bei aufwendigster Bearbeitung und Herstellung der Schieber kann daher eine mit Ventilen vergleichbare Abdichtung des Verbrennungsraumes durch diese Schieberkonstruktion nicht erreicht werden. The flushing systems with longitudinal flushing in the opposite direction used in previous decades have shut-off devices for the airways either - for inlet slots that are distributed over the circumference of the cylinder - radial slides or - for inlet ducts in the cylinder cover - valves opening into the cylinder chamber. Apart from the fact that a swirl must be generated in the area of the cylinder cover even with inlet slots distributed around the circumference and therefore a “displacement piston” cannot be formed, the radial slide valves previously used remain. H. for sliders in which the medium flowing through passes through the slider, which is designed as a cylinder jacket, in the radial direction - by design, there is always a gap between the slider and the cylinder wall, so that when the air is compressed, the combustion and expansion in the cylinder, the slider is in the form of a valve seat the cylinder wall cannot be reached. Even with the most complex machining and manufacture of the slides, sealing of the combustion chamber comparable to valves cannot therefore be achieved with this slider construction.

Bei der Verwendung von durch den Zylinderdeckel hindurchgehenden, durch Ventile verschliessbaren Kanälen erzwingen die einem glatten Einströmen der Luft bzw. des Gasgemisches als Hindernis im Wege stehenden Ventilkörper eine zweimalige Umlenkung des einströmenden Gases. Dadurch werden in den Gasstrom solche Störungen induziert, dass er in eine Vielzahl When using passages which can be closed through the cylinder cover and which can be closed by valves, the valve bodies which prevent the smooth inflow of air or the gas mixture as an obstacle force the inflowing gas to be deflected twice. As a result, such disturbances are induced in the gas stream that it is present in a large number

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

•0 • 0

15 15

50 50

55 55

60 60

55 55

einzelner Stromfäden zerrissen wird, die Mischzone ausgedehnt und relativ lang wird, und es daher zur Ausbildung eines «Verdrängerkolbens» nur beschränkt kommen kann. individual current filaments is torn, the mixing zone becomes extended and relatively long, and the formation of a "displacer piston" can therefore only occur to a limited extent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Einlass von Luft bzw. Gasgemisch zu schaffen, bei der soweit wie möglich ein Verdrängerkolben aufgebaut wird; darüber hinaus sollen die Absperrorgane der Kanäle im Zylinderraum in geschlossener Stellung eine verteilartige Dichtwirkung haben, ohne dass die geschilderten Störungen in der Strömung auftreten. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass als Absperrorgan ein, durch axiale Vorspannung spielfrei gehaltener, intermittierend quer zur Zylinderachse bewegter Flachschieber am brennraumseitigen Boden des Zylinderdeckels angeordnet ist, und dass ferner die Kanäle im Zylinderdeckel und damit korrespondierende Durchtrittsöffnungen in dem Flachschieber in mindestens zwei Kreisen konzentrisch um die Zylinderachse verteilt angeordnet und so ausgebildet sind, dass die Strömung, bezogen auf die Achse des jeweiligen Kanals, im wesentlichen querablenkungsfrei in den Zylinderraum eintritt. The invention has for its object to provide an arrangement for the inlet of air or gas mixture in which a displacement piston is constructed as far as possible; In addition, the shut-off elements of the channels in the cylinder chamber should have a distributive sealing effect in the closed position without the described disturbances in the flow occurring. According to the invention, this object is achieved in that, as a shut-off device, a flat slide valve, which is held free of play by axial prestressing and is intermittently moved transversely to the cylinder axis, is arranged on the bottom of the cylinder cover on the combustion chamber side, and also that the channels in the cylinder cover and thus corresponding passage openings in the flat slide valve are arranged in at least two circles arranged concentrically around the cylinder axis and designed so that the flow, based on the axis of the respective channel, enters the cylinder chamber essentially without transverse deflection.

Am brennraumseitigen Boden des Zylinderdeckels befindliche, durch Vorspannung spielfrei gehaltene Flachschieber, die von dem spülenden und füllenden Medium in Richtung ihrer Achse durchströmt werden, werden durch den Zünddruck im Zylinderraum gegen den Zylinderdeckel gepresst, wobei sie wie ein Ventil auf dem Zylinderdeckel aufliegen. Sobald sich der Druck im Zylinder- beispielsweise nach dem Vorauspuff durch Öffnen der Auspuffschlitze bei sich abwärts bewegenden Kolben - abgebaut hat, ist der Schieber entlastet. Er führt seine Bewegungen dann zwar spielfrei am Zylinderdeckel anliegend, aber im entlasteten Zustand aus. Bezüglich der Abdichtung hat die neue Konstruktion daher die Vorteile von Ventilen, hinsichtlich der Bewegung diejenigen von Schiebern. On the combustion chamber-side bottom of the cylinder cover, which is kept free of play by preload and through which the flushing and filling medium flows in the direction of its axis, is pressed against the cylinder cover by the ignition pressure in the cylinder chamber, whereby it rests on the cylinder cover like a valve. As soon as the pressure in the cylinder has decreased - for example after the pre-exhaust by opening the exhaust slots when the pistons are moving downwards - the valve is relieved. He then carries out his movements without play against the cylinder cover, but in a relieved state. In terms of sealing, the new design therefore has the advantages of valves, in terms of movement those of slides.

Die Verwendung von Flachschiebern und die beanspruchte Verteilung der Kanäle ermöglichen darüber hinaus eine Vielzahl von Kanälen-mit Vorteil werden mindestens 10 Kanäle, angeordnet in mindestens zwei konzentrischen Kreisen, vorgesehen -und zugehörigen Durchtrittsöffnungen im Flachschieber auf der begrenzten - häufig noch das Brennstoff-Einspritzventil aufnehmenden - Querschnittsfläche des Zylinderraumes anzuordnen bzw. im Zylinderdeckel unterzubringen. The use of flat slide valves and the claimed distribution of the channels also enable a large number of channels - advantageously at least 10 channels arranged in at least two concentric circles are provided - and associated passage openings in the flat slide valve on the limited one - which often still holds the fuel injector - Arrange cross-sectional area of the cylinder space or accommodate it in the cylinder cover.

Das Merkmal querablenkungsfrei ist relativ zu der Achse eines Kanals zu verstehen und nicht bezogen auf die Zylinderachse der Maschine; durch die bei jedem Austritt aus einem Kanal entstehende, unvermeidbare Aufweitung der Strahlen ist eine absolut querablenkungsfreie Strömung nur innerhalb des Kanals möglich. The feature without transverse deflection is to be understood relative to the axis of a channel and not in relation to the cylinder axis of the machine; due to the inevitable widening of the jets that occurs every time a channel emerges, an absolutely transverse deflection-free flow is only possible within the channel.

Der Durchflusskoeffizient ist wegen des Fehlens von Querablenkungen beträchtlich erhöht, so dass sich insgesamt eine maximale Nettodurchtrittsfläche für die in den Zylinderraum eintretende Strömung ergibt. Es ist somit sichergestellt, dass eine möglichst grosse Luft- bzw. Gasgemischmenge durch den Zylinderdeckel in Achsrichtung des Zylinders, d. h. ohne Radialkomponenten, weitgehend gleichmässig über den Zylinderquerschnitt verteilt, in den Zylinderraum einströmt. The flow coefficient is increased considerably due to the lack of transverse deflections, so that overall there is a maximum net passage area for the flow entering the cylinder space. It is thus ensured that the largest possible amount of air or gas mixture through the cylinder cover in the axial direction of the cylinder, ie. H. without radial components, largely evenly distributed over the cylinder cross-section, flows into the cylinder chamber.

Die erwünschten Eigenschaften der Strömung lassen sich weiter verbessern, wenn die Einlaufprofile der Kanäle im Zylinderdeckel so gestaltet sind, dass beim Eintritt in die Kanäle eine ablösungsarme Strömung erreicht wird, und/oder wenn die aus-trittsseitigen Enden der Kanäle bzw. der Durchtrittsöffnungen so ausgebildet sind, dass eine im Sinne einer homogenen Ausspülung optimale Aufweitung der in den Zylinderraum eintretenden Strömung erreicht wird; beides lässt sich beispielsweise durch leicht trichterförmiges Abrunden der Einlauf- bzw. Austrittskanten der Kanäle in den Zylinderdeckel bzw. aus den Durchtrittsöffnungen des Schiebers erreichen. Eine optimale Aufweitung der Strahlen - wobei «optimal» im Sinne einer homogenen Ausspülung zu verstehen ist - ist gegeben, wenn die sich aufweitenden Strahlen nach kurzer Anlaufstrecke den ganzen Quer638 592 The desired properties of the flow can be further improved if the inlet profiles of the channels in the cylinder cover are designed in such a way that a low-release flow is achieved when entering the channels, and / or if the outlet-side ends of the channels or the through-openings are designed in this way are that an optimal widening of the flow entering the cylinder space is achieved in the sense of a homogeneous flushing; Both can be achieved, for example, by slightly rounding off the inlet or outlet edges of the channels in the cylinder cover or out of the passage openings of the slide. Optimal widening of the beams - whereby “optimal” is to be understood in the sense of a homogeneous flushing out - is given if the widening beams after a short start-up distance cover the entire cross 638 592

schnitt des Zylinderraumes möglichst gleichmässig überdecken und dabei auf dieser Strecke soviel ihrer individuellen Strömungsenergie verlieren, dass sie sich gegenseitig nicht durch Verwirbelung stören. Cover the section of the cylinder space as evenly as possible and lose so much of their individual flow energy on this route that they do not interfere with each other due to turbulence.

Für die Spülung und Füllung des Zylinders wird mit der neuen Anordnung weiterhin der sogenannte Zeitquerschnitt ins Gewicht fallend vergrössert, aus dem sich dann der resultierende Ersatzquerschnitt für die Strömung errechnen lässt, der ein einfaches Mass für den während des Spülvorganges vorhandenen Strömungswiderstand ist. DerZeitquerschnitt, der bekanntlich als das auf eine Umdrehung der Kurbelwelle bezogene Integral aus dem Produkt der Zeit mit der momentanen Querschnittsfläche der Strömungsöffnung ist, spiegelt so, für gegebene Steuerzeiten, den von der Spülströmung zu überwindenden Widerstand wieder; er lässt sich veranschaulichen - für die in den Zylinderraum eintretende Strömung - als die Fläche unter der Kurve e der Fig. 4, in der der Öffnungsquerschnitt der Auspuffschlitze (Kurve a) und der Eintrittsöffnungen (Kurve e) in Abhängigkeit vom Winkel a der Kurbelwelle, also von der Zeit, skizziert sind. For the purging and filling of the cylinder, the so-called time cross-section is increased by weight with the new arrangement, from which the resulting replacement cross-section for the flow can then be calculated, which is a simple measure of the flow resistance present during the purging process. The time cross section, which is known to be the integral of the product of time related to one revolution of the crankshaft with the current cross-sectional area of the flow opening, thus reflects, for given control times, the resistance to be overcome by the purge flow; it can be illustrated - for the flow entering the cylinder space - as the area under curve e in FIG. 4, in which the opening cross section of the exhaust slots (curve a) and the inlet openings (curve e) as a function of the angle a of the crankshaft, So from the time that are outlined.

Der vergrösserte Zeitquerschnitt ist also gleichbedeutend mit einem erheblich reduzierten Strömungswiderstand in der Gasströmung; der für den Spülvorgang benötigte Kurbelwinkel kann somit kleiner ausgelegt und dadurch der Nutzhub verlängert werden. Durch die Verdrängung ohne grosse Vermischung mit der Spülluft bleiben die Auspuffgase schliesslich heisser, es ergibt sich dadurch eine höhere Abgasturbinenleistung und, bei entsprechender Abwärmenutzung, ein höherer Gesamtwirkungsgrad. The enlarged time cross section is therefore synonymous with a considerably reduced flow resistance in the gas flow; the crank angle required for the flushing process can thus be made smaller and the useful stroke can thereby be extended. As a result of the displacement without great mixing with the purge air, the exhaust gases ultimately remain hotter, resulting in a higher exhaust gas turbine output and, with the appropriate use of waste heat, a higher overall efficiency.

Es ist ferner bekannt, dass die Verdrängungsspülung einen höheren Reinheitsgrad bei gegebenem Spülluftüberschuss ergibt als alle anderen Spülarten. Dies hat zur Folge, dass für die Verbrennung bei gleichem motorischen Mitteldruck und gleichem Aufladedruck mehr Luft zur Verfügung steht, was sich in einer Senkung des spezifischen Brennstoffverbrauchs niederschlägt. It is also known that displacement flushing results in a higher degree of purity for a given excess flushing air than all other types of flushing. The consequence of this is that more air is available for combustion with the same engine mean pressure and the same supercharging pressure, which is reflected in a reduction in the specific fuel consumption.

Ein weiterer Vorteil der neuen Anordnung ist, dass das bei Ventilen auftretende Einklemmen von festen Verbrennungsrückständen vermieden wird, weil solche von den Öffnungen der Kanäle durch den Schieber immer wieder abgestreift werden, zu welchem Zweck alle dem Zylinderdeckel zugewandten Kanten des Flachschiebers und/oder alle dem Flachschieber zugewandten Kanten des Zylinderdeckels vorteilhaft scharfkantig ausgebildet sein können. Another advantage of the new arrangement is that the pinching of solid combustion residues that occurs in valves is avoided, because they are repeatedly stripped from the openings of the channels by the slide, for which purpose all edges of the flat slide valve facing the cylinder cover and / or all of that Edges of the cylinder cover facing flat slide valves can advantageously be formed with sharp edges.

Weiterhin lässt sich mit der neuen Anordnung durch Steuerung auf der Luftseite - beispielsweise durch Anwendung des bekannten «Schwingrohr»-Prinzips oder durch mechanische Steuermittel, wie Rückschlagklappen, eine Nachladung des Zylinders bewirken. Das Schwingrohr-Prinzip besteht bekanntlich darin, die Abmessungen der Gaszuführungen zu dem Zylinderdeckel so auf die Öffnungsperiode der Eintrittsöffnungen in den Zylinderraum abzustimmen, dass die in den Zuführungen in Längsrichtung hin- und herschwingende Gassäule kurz vor dem Schliessen der Eintrittsöffnungen, d. h. nach dem Schliessen der Auspuffschlitze durch den sich abwärtsbewegenden Kolben -also im Zeitbereich n in Fig. 4 - eine in den Zylinderraum hineingerichtete Halbperiode hat. Furthermore, with the new arrangement, the cylinder can be reloaded by control on the air side, for example by using the known “oscillating tube” principle or by mechanical control means such as non-return flaps. As is known, the oscillating tube principle consists in coordinating the dimensions of the gas feeds to the cylinder cover with the opening period of the inlet openings in the cylinder space in such a way that the gas column oscillating in the longitudinal direction in the inlet lines shortly before the inlet openings are closed, i.e. H. after the exhaust slots have been closed by the downward-moving piston - thus in the time range n in FIG. 4 - has a half-period directed into the cylinder space.

Ein maximaler Gesamtöffnungsquerschnitt für die Kanäle und gleichzeitig eine ausreichende Auflagefläche des Flachschiebers auf dem Zylinderdeckel lassen nur wenig Möglichkeiten für die Form der Kanäle und der Durchtrittsöffnungen im Flachschieber und für die Anbringung und Bewegung der Stellelemente oder Mitnehmerorgane zu, durch die die oszillierende Bewegung des Flachschiebers bewirkt wird; für die Kanäle ergeben sich daher-abgesehen von schwierig herzustellenden, komplizierten Formen -vorteilhafterweise kreisförmige Querschnitte, so dass die Kanäle zweckmässigerweise aus Längsbohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern, in mindestens zwei, konzentrisch zur Zylinderachse gelegenen Kreisen gleichmässig verteilt angeordnet. A maximum total opening cross-section for the channels and, at the same time, a sufficient contact surface of the flat slide on the cylinder cover leave little scope for the shape of the channels and the passage openings in the flat slide, and for the attachment and movement of the actuating elements or driving elements by which the oscillating movement of the flat slide causes becomes; For the channels, apart from the difficult shapes that are difficult to manufacture, there are advantageously circular cross sections, so that the channels are expediently arranged uniformly distributed from longitudinal bores with different diameters in at least two circles concentrically to the cylinder axis.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

50 50

65 65

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bestehen. Dabei kann dann weiterhin der Flachschieber in Zahl und Grösse zu den Längsbohrungen im Zylinderdeckel korrespondierende Durchtrittsöffnungen aufweisen, wobei die Durchmesser der Längsbohrungen und der Durchtrittsöffnungen kleiner sind als die halbe Teilung der Längsbohrungen auf dem zugehörigen Kreis. consist. In this case, the flat slide can then have number and size of passage openings corresponding to the longitudinal bores in the cylinder cover, the diameter of the longitudinal bores and the passage openings being smaller than half the division of the longitudinal bores on the associated circle.

Die Mitnehmerorgane für den Flachschieber werden zweckmässig so angeordnet und ausgebildet, dass sie keinen oder höchstens einen geringen Widerstand in der Strömung erzeugen ; sie können beispielsweise durch den Zylinderdeckel hindurchgeführte Mitnehmerstifte sein, die die vorhandenen Kanäle durchgreifen können, und über die der Flachschieber mit Hilfe von vorgespannten, elastischen Elementen am Zylinderdeckel anliegt: darüber hinaus können für die Mitnehmerstifte Zusatzbohrungen vorhanden und so ausgebildet sein, dass die Mitnehmerstifte sich mit Spiel ohne Anschlag im Zylinderdeckel bewegen können. Für die Schiebersteuerung lassen sich dann zweckmässigerweise einfache, hydraulische Steuermittel handelsüblicher Art einsetzen, da im Flachschieber selbst keine, seine präzise Stellung festlegenden Anschläge vorhanden sein müssen, sondern diese Festlegung in das hydraulische System verlegt sein kann. Schliesslich lässt sich eine Verbesserung der Verbrennung durch Ausbildung einer an sich bekannten Torusturbulenz mit der Massnahme erreichen, dass der Flachschieber die in zwei Kreisen angeordneten Längsbohrungen zu verschiedenen Zeitpunkten freigibt bzw. schliesst, was beispielsweise durch geringfügige geometrische Versetzungen der Durchtrittsöffnungen und der Längsbohrungen der einen Reihe relativ zu einer anderen realisiert wird. The driving elements for the flat slide valve are expediently arranged and designed such that they generate little or no resistance in the flow; For example, they can be driver pins that pass through the cylinder cover, which can pass through the existing channels, and via which the flat slide valve rests on the cylinder cover with the aid of pre-tensioned, elastic elements: in addition, additional holes can be provided for the driver pins and designed so that the driver pins are in contact can move with play without a stop in the cylinder cover. Simple, hydraulic control means of a commercially available type can then expediently be used for the slide control, since there are no stops in the flat slide itself that have to specify its precise position, but this determination can be relocated to the hydraulic system. Finally, the combustion can be improved by forming a torus turbulence known per se with the measure that the flat slide valve releases or closes the longitudinal bores arranged in two circles at different times, for example due to slight geometric offsets of the passage openings and the longitudinal bores of one row is realized relative to another.

Im folgenden wird die Erfindung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher beschrieben. In the following the invention of an embodiment is described in connection with the drawing.

Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine gemäss der Schnittlinie I-I von Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 1 shows a longitudinal section through a cylinder of an internal combustion engine according to section line I-I of Fig. 2, a first embodiment of the invention;

Fig. 2 ist der Schnitt II-II von Fig. 1, wobei in beiden Figuren die linke Hälfte den Schieber in Offenstellung der Kanäle wiedergibt, während dfe rechte Seite in einem, hinsichtlich des Kolbenhubs praktisch nicht verschiedenen- beispielsweise relativ zur linken Hälfte unmittelbar vorhergehenden - Zeitpunkt die Anordnung mit geschlossenem Schieber darstellt; Fig. 2 is the section II-II of Fig. 1, wherein in both figures the left half shows the slide in the open position of the channels, while the right side in a, with respect to the piston stroke practically not different - for example, relative to the left half immediately preceding - Time represents the arrangement with the slide closed;

Fig. 3 ist ein Schnitt III-III von Fig. 1; Fig. 3 is a section III-III of Fig. 1;

Fig. 4 schliesslich gibt in skizzenhafter Darstellung der Verläufe der Öffnungsquerschnitte Q der Auspuffschlitze (Kurve a) und der Kanäle (Kurve e) in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel a-und damit in Abhängigkeit von der Zeit - wieder. Finally, in a sketchy representation, FIG. 4 shows the courses of the opening cross sections Q of the exhaust slots (curve a) and the channels (curve e) as a function of the crank angle a — and thus as a function of time.

Der Brenn- oder Zylinderraum 1 eines Zylinders 2 eines nicht weiter dargestellten Dieselmotors ist nach oben durch einen Zylinderdeckel 3 abgeschlossen, in dessen Zentrum eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 4 angedeutet ist. Im Mantel des Zylinders 2 sind Auspuffschlitze 5 vorhanden, die durch den Kolben 6 beim Abwärtshub freigegeben und beim Verdichtungshub wieder geschlossen werden. The combustion or cylinder chamber 1 of a cylinder 2 of a diesel engine, not shown, is closed at the top by a cylinder cover 3, in the center of which a fuel injection device 4 is indicated. Exhaust slots 5 are present in the jacket of the cylinder 2 and are released by the piston 6 during the downward stroke and closed again during the compression stroke.

Im Zylinderdeckel 3 sind Kanäle 7 für die Zuführung von Luft - bei Dieselmotoren - oder von Luftbrennstoffgemisch - bei Ottomotoren - vorgesehen .Die Kanäle 7 sind in zwei zur Zylinderachse konzentrischen Kreisen 9 und 10 (Fig. 2) angeordnet und als Längsbohrungen im Zylinderdeckel 3 ausgeführt; sie haben auf beiden Kreisen 9 und 10 unterschiedliche Durchmesser. Durch sie wird der Zylinder 1 mit einer schematisch angedeuteten Kammer 8 verbunden. Das gesteuerte Öffnen und Schliessen der Kanäle oder Längsbohrungen 7 erfolgt durch einen als Flachschieber ausgebildeten Schieber 11, in welchem in Anordnung, Form und Grösse zu den Längsbohrungen 7 korrespondierende Durchtrittsöffnungen 12 vorhanden sind. Channels 7 are provided in the cylinder cover 3 for the supply of air - in the case of diesel engines - or of air-fuel mixture - in the case of gasoline engines. The channels 7 are arranged in two circles 9 and 10 (FIG. 2) concentric to the cylinder axis and are designed as longitudinal bores in the cylinder cover 3 ; they have different diameters on both circles 9 and 10. Through them the cylinder 1 is connected to a schematically indicated chamber 8. The controlled opening and closing of the channels or longitudinal bores 7 takes place by means of a slide 11 designed as a flat slide, in which there are through openings 12 corresponding to the longitudinal bores 7 in arrangement, shape and size.

Der Schieber 11 ist in eine ringförmige Vertiefung 13 im Zylinderdeckel 3 eingelassen und durch die Längsbohrungen 7 durchsetzende Mitnehmerorgane oder -stifte 14 gehalten. Diese Mitnehmerstifte 14 werden ihrerseits durch blattfedernartige. The slider 11 is inserted into an annular recess 13 in the cylinder cover 3 and is held by driver elements or pins 14 passing through the longitudinal bores 7. These driver pins 14 are in turn leaf spring-like.

elastische Stellarme 15 getragen, die unter Vorspannung stehen und ein Anliegen des Schiebers 11 in axialer Richtung am Boden des Zylinderdeckels 3 bewirken, auch wenn im Zylinderraum 1 ein Unterdruck vorhanden ist. elastic adjusting arms 15 are carried, which are under prestress and cause the slide 11 to bear in the axial direction on the bottom of the cylinder cover 3, even if a negative pressure is present in the cylinder chamber 1.

Alle blattfedernartigen Stellarme 15 sind verbunden mit einer Stellbüchse 16, an der ein nicht dargestellter Stellantrieb für das Öffnen und Schliessen des Flachschiebers 11 angreift, was durch einen Drehhebel 17 schematisch angedeutet ist. Der Antrieb, der vorzugsweise in einer handelsüblichen hydraulischen Vorrichtung besteht, versetzt den Flachschieber 11 in eine, dem Arbeitstakt der Maschine entsprechende intermittierende Bewegung, die im vorliegenden Beispiel oszillierend ist, jedoch bei anderen Konstruktionen auch fortschreitend sein kann. All leaf spring-like actuating arms 15 are connected to an adjusting bush 16, on which an actuator (not shown) for opening and closing the flat slide 11 engages, which is indicated schematically by a rotary lever 17. The drive, which preferably consists of a commercially available hydraulic device, sets the flat slide 11 in an intermittent movement corresponding to the working cycle of the machine, which is oscillating in the present example, but can also be progressive in other constructions.

Um einen ungestörten Einlauf der Luft bzw. des Gasgemisches in die Bohrungen 7 des Zylinderdeckels 3 zu ermöglichen, sind die Blattfedern 15 so geformt und geführt, dass sie-zuminde-stens in der Offenstellung des Flachschiebers 11 - die Querschnitte der Längsbohrungen 7 nicht tangieren (Fig. 3). In order to enable an undisturbed entry of the air or the gas mixture into the bores 7 of the cylinder cover 3, the leaf springs 15 are shaped and guided so that they do not affect the cross sections of the longitudinal bores 7, at least in the open position of the flat slide 11 ( Fig. 3).

Um den Strömungsverlauf nicht zu stören, ist es weiterhin notwendig, dass die Mitnehmerstifte 14 in den Endlagen des oszillierenden Flachschiebers 11 ausserhalb der Längsbohrungen 7 liegen; für sie sind im Zylinderdeckel 3 daher parallel zu den Längsbohrungen 7 verlaufende, aus fabrikatorischen Gründen ebenfalls gebohrte, zusätzliche Kanäle oder Zusatzbohrungen 18 vorgesehen, die auf einem Teil ihres Umfangs sich mit den Längsbohrungen 7 überschneiden und zu ihnen hin offen sind. An den Längsbohrungen 7, durch die sich während einer Bewegung des Schiebers 11 ein Mitnehmerstift 14 längs eines Kreisbogens bewegt, sind auf diese Weise die Mitnehmer 14 in den Endlagen des Schiebers 11 aufnehmende Nebenkammern vorhanden; Lage und Durchmesser der Zusatzbohrungen oder Nebenkammern 18 sind so gewählt, dass die Mitnehmerstifte 14 einerseits vollständig aus dem Querschnitt der luftführenden Längsbohrungen 7 verschwinden, wozu die von ihnen zu durchlaufende Kreisbahn grösseren Durchmesser besitzen muss als der die Mittelpunkte der Längsbohrung 7 verbindende Kreis der zugehörigen Bohrungsreihe 9 ; andererseits liegen die Mitnehmerstifte 14 allseitig frei an den Zusatzbohrungen 18, d. h. sie schlagen nicht an deren Wände an. Die Anzahl der Mitnehmerstifte 14 kann ein Minimum, im vorliegenden Fall 4, bis zu einem Maximum, d.h. ein Mitnehmerstift für jede Längsbohrung 7, umfassen. In order not to disturb the flow, it is also necessary that the driver pins 14 lie in the end positions of the oscillating flat slide 11 outside the longitudinal bores 7; for them are therefore provided in the cylinder cover 3 parallel to the longitudinal bores 7, also drilled for manufacturing reasons, additional channels or additional bores 18 which overlap with the longitudinal bores 7 on part of their circumference and are open towards them. At the longitudinal bores 7 through which a driver pin 14 moves along a circular arc during a movement of the slide 11, the drivers 14 are present in the end positions of the slide 11 receiving secondary chambers; The position and diameter of the additional bores or secondary chambers 18 are selected such that the driver pins 14 completely disappear from the cross section of the air-guiding longitudinal bores 7, for which purpose the circular path to be traversed by them must have a larger diameter than the circle of the associated row of bores connecting the centers of the longitudinal bore 7 9; on the other hand, the driver pins 14 lie freely on all sides on the additional bores 18, d. H. they don't hit their walls. The number of driving pins 14 can be a minimum, in the present case 4, up to a maximum, i.e. a driver pin for each longitudinal bore 7 comprise.

Wie Fig. 2 erkennen lässt, sind die Längsbohrungen 7 auf den beiden Kreisen 9 und 10 möglichst gleichmässig und symmetrisch über den Querschnitt des Zylinderraums 1 bzw. des Zylinderdek-kels 3 verteilt, um mit Hilfe von einer Vielzahl von Strahlen eine über den Querschnitt möglichst gleichmässige Füllung des Zylinderraums 1 zu erreichen. Die Grösse und Zahl der Längsbohrungen 7 sind einerseits durch die Forderung nach einem möglichst grossen Gesamtöffnungsquerschnitt bestimmt, um bei gegebenem einströmenden Volumen möglichst geringe Strömungsgeschwindigkeiten und damit ein sanftes Einströmen der einzelnen Strahlen zu erhalten; sie wird andererseits von der gegenteiligen Forderung begrenzt, dass bei geschlossenem Flachschieber 11 eine für die Abdichtung des Zylinderraums 1 notwendige Überdeckung zwischen den Längsbohrungen 7 - unter Einschluss der Zusatzbohrungen 18-und den Durchtrittsöffnungen 12im Flachschieber 11 vorhanden sein muss. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist für die Anordnung der Längsbohrungen 7 auf beiden Kreisen 9 und 10 eine 8erTeilung gewählt, so dass die oszillierende Drehbewegung des Schiebers 11 22,5° beträgt. As can be seen in FIG. 2, the longitudinal bores 7 on the two circles 9 and 10 are distributed as uniformly and symmetrically as possible over the cross-section of the cylinder space 1 or the cylinder cover 3, in order to use one of the cross-sections as possible with the aid of a plurality of beams to achieve uniform filling of the cylinder chamber 1. The size and number of the longitudinal bores 7 are determined on the one hand by the requirement for the largest possible total opening cross-section in order to obtain the lowest possible flow velocities and thus a gentle inflow of the individual jets for a given inflowing volume; on the other hand, it is limited by the opposite requirement that, when the flat slide 11 is closed, there must be an overlap between the longitudinal bores 7 - including the additional bores 18 - and the passage openings 12 in the flat slide 11 necessary for sealing the cylinder space 1. In the exemplary embodiments shown, an 8 division is selected for the arrangement of the longitudinal bores 7 on both circles 9 and 10, so that the oscillating rotary movement of the slide 11 is 22.5 °.

Wie bereits erwähnt, zeigen die linken Hälften der Fig. 1 und 2 eine Offenstellung des Flachschiebers 11, während die rechten Seiten die Lage der Bohrungen 7 und 18 relativ zu den Durchströmöffnungen 12 bei geschlossenem Schieber 11 wiedergeben, wobei sich aus Fig. 2 die in dieser Stellung vorhandenen Überdeckungen zwischen den Bohrungen 7 und 18 einerseits und den Durchtrittsöffnungen 12 des Flachschiebers 11 andererseits er4 As already mentioned, the left halves of FIGS. 1 and 2 show an open position of the flat slide 11, while the right sides show the position of the bores 7 and 18 relative to the throughflow openings 12 when the slide 11 is closed, with FIG this position existing overlaps between the bores 7 and 18 on the one hand and the passage openings 12 of the flat slide 11 on the other hand er4

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

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kennen lassen, und wobei die Mindestüberdeckungzwischen den Bohrungen 18 und den Öffnungen 12 gegeben ist. and the minimum overlap between the bores 18 and the openings 12 is given.

Da die Bewegung des Flachschiebers 11 nicht direkt vom Kolben 6 bzw. direkt von der Kurbelwelle her erfolgt, sondern von dieser lediglich der hydraulische Antrieb für die Drehbewegung des Flachschiebers 11 gesteuert wird, kann das Öffnen und Schliessen des Schiebers 11 fast augenblicklich, d. h. in sehr kurzer Zeit, erfolgen, während der Kolben 6 sich innerhalb des Zylinders 1 praktisch kaum bewegt hat. Since the movement of the flat slide 11 does not take place directly from the piston 6 or directly from the crankshaft, but rather only controls the hydraulic drive for the rotary movement of the flat slide 11, the opening and closing of the slide 11 can take place almost instantaneously, i. H. in a very short time, while the piston 6 has hardly moved within the cylinder 1.

Um sowohl am Einlauf der Strömung in die Längsbohrungen To both at the inlet of the flow in the longitudinal bores

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7, als auch bei ihrem Eintritt in den Zylinderraum 1 Störungen des glatten Strömungs verlaufs und - bezüglich der Achse der Längsbohrungen 7 - Querablenkungen sowie Ablösungen soweit wie möglich zu vermeiden, sind die Einlaufkanten 19 der Längs-5 bohrungen 7 und die Austrittskanten 20 der Durchtrittsöffnun-gen 12 leicht trichterförmig abgerundet; dagegen sind die einander zugewandten Kanten der Bohrungen 7 und der Öffnungen 12 scharfkantig ausgebildet, womit erreicht wird, dass bei den Schieberbewegungen evtl. an diesen Kanten haftende Verbren-io nungsrückstände abgestreift werden. 7, as well as when entering the cylinder chamber 1 disturbances of the smooth flow and - with respect to the axis of the longitudinal holes 7 - transverse deflections and detachments to be avoided as far as possible, the inlet edges 19 of the longitudinal 5 holes 7 and the exit edges 20 of the passage openings -gen 12 slightly funnel-shaped rounded; on the other hand, the mutually facing edges of the bores 7 and the openings 12 are formed with sharp edges, with the result that combustion residues adhering to these edges are stripped off during the slide movements.

M M

3 Seiten Zeichnungen 3 pages of drawings

Claims

638 592 PATENT CLAIMS

1. Arrangement for the admission of air or a mixture of fuel and air into a cylinder of a two-stroke internal combustion engine, air or mixture entering the cylinder space through a number of channels in the cylinder cover, which can be closed with the aid of at least one controlled shut-off device the combustion gases are emitted by the piston-controlled exhaust slots in the cylinder jacket, characterized in that a flat slide valve (11), which is kept free of play by axial preload and is intermittently moved transversely to the cylinder axis, is arranged as a shut-off device on the bottom of the cylinder cover (3) on the combustion chamber side, and furthermore the Channels (7) in the cylinder cover (3) and the corresponding passage openings (12) in the flat slide valve (11) are arranged in at least two circles (9 and 10) concentrically around the cylinder axis and are designed so that the flow is related to the axis of the respective channel (7) essentially without transverse deflection in d en cylinder space (1) enters.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that at least 10 channels (7) are arranged in the cylinder cover (3).

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the channels (7) are designed as longitudinal bores in the cylinder cover (3).

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the flat slide (11) in number and size to the channels (7) in the cylinder cover (3) has corresponding through openings (12), the diameter of the channels (7) and the through openings ( 12) are smaller than half the division on the associated circle (9, 10).

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the flat slide (11) releases or closes the longitudinal bores (7) arranged in two circles (9, 10) at different times.

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the inlet profiles of the channels (7) in the cylinder cover (3) are designed such that a low-release flow is achieved when entering the channels (7).

7. Arrangement according to claim 1, characterized in that all the cylinder cover (3) facing edges (21) of the flat slide (11) and all the flat slide (11) facing edges of the cylinder cover (3) are formed with sharp edges.

8. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the flat slide (11) located through openings (12) are made slightly larger in diameter than the channels (7) in the cylinder cover (3).

9. Arrangement according to claim 1, characterized in that there are provided as driving element for the flat slide (11) through the cylinder cover (3) driving pins (14) via which the flat slide (11) with the aid of prestressed, elastic elements (15, 30) rests on the bottom of the cylinder cover (3) on the combustion chamber side.

10. The arrangement according to claim 9, characterized in that the driver pins (14) pass through the channels (7) in the cylinder cover (3).

11. The arrangement according to claim 10, characterized in that additional bores (18) for the driver pins (14) are provided and designed so that the driver pins (14) move with play without a stop in the cylinder cover (3).

12. The arrangement according to claim 1, characterized in that a central sleeve (16) for driving the flat slide (11) is present.