DE1026574B

DE1026574B - Internal combustion engine, e.g. Two-stroke injection engine

Info

Publication number: DE1026574B
Application number: DEE5358A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Elsbett
Original assignee: UEBERSEEHANDEL MIT Beschrankter
Current assignee: UEBERSEEHANDEL MIT Beschrankter
Priority date: 1952-04-18
Filing date: 1952-04-18
Publication date: 1958-03-20

Description

Brennkraftmaschine, z. B. Zweitakt-Einspritzmotor Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, z. B. einen Zweitakt-Einspritzmotor. Derartige Maschinen werden bisher entweder mit Flüssigkeitskühlung oder mit äußerer Luftkühlung ausgeführt. In beiden Fällen wird der Hauptanteil der Verlustwärme, der sich infolge des Wirkungsgrades im Verbrennungszylinder ergibt, durch die Wandungen des Zylinders und des Kolbens nach außen abgeleitet und dort entweder durch Luft oder durch im Kühlmantel umlaufende Flüssigkeit abgeführt. Dazu ist eine ausreichende Größe der wärmeleitenden Querschnitte und der wärmeabgebenden Oberflächen notwendig. Außerdem muß die Maschine mit Kühlflüssigkeit oder Kühlluft in einem besonderen äußeren Kreislauf versorgt werden.Internal combustion engine, e.g. B. Two-stroke injection engine The invention relates to an internal combustion engine, e.g. B. a two-stroke injection engine. Such machines have so far been carried out either with liquid cooling or with external air cooling. In both cases, the main part of the heat loss, which is due to the efficiency results in the combustion cylinder, through the walls of the cylinder and the piston Diverted to the outside and there either by air or by circulating in the cooling jacket Liquid drained away. For this purpose, the heat-conducting cross-sections must be of sufficient size and the heat-emitting surfaces are necessary. In addition, the machine must have coolant or cooling air can be supplied in a special external circuit.

Es ist bekannt, daß man durch einen Luftüberschuß über die zum Spülen erforderliche Menge hinaus einen Teil der sonst nötigen Vorkehrungen zur Außenkühlung entbehrlich machen kann. Es wurde z. B. schon vorgeschlagen, bei Flugzeugmotoren die wegen ihres Luftwiderstandes unerwünschten Kühlrippen der Zylinder wegzulassen und den dadurch entstehenden Ausfall an Wärmeabfuhr durch Luftüberschuß beim Spülvorgang auszugleichen, so daß die Anblasung der glatten Zylinder von außen genügt, um vollständige Kühlung zu erreichen. Die Spül- und Kühlluft für das Innere des Zylinders wurde dabei von einem Gebläse geliefert.It is known that an excess of air over the for rinsing required amount in addition to part of the otherwise necessary precautions for external cooling can make dispensable. It was z. B. already proposed for aircraft engines to omit the cooling fins of the cylinders, which are undesirable because of their air resistance and the resulting loss of heat dissipation due to excess air during the flushing process equalize, so that the blowing of the smooth cylinder from the outside is sufficient to complete To achieve cooling. The purge and cooling air for the inside of the cylinder was made supplied by a blower.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, überhaupt jede Außenkühlung - also sogar die natürliche Zylinderkühlung durch Strahlung und Konvektion in ruhender Luft - überflüssig zu machen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß zur ausschließlichen und vollständigen Kühlung die durch die Ein- und Austrittsöffnungen im Zylinder strömende Luftmenge derart bemessen ist, daß sie den Zylinder und den Kolben wieder auf die vor Beginn des Verbrennungsvorganges erforderliche Temperatur abkühlt.The invention sets itself the task of any external cooling at all - So even the natural cylinder cooling through radiation and convection at rest Air - to make superfluous. This object is achieved according to the invention in that for the exclusive and complete cooling by the one and Outlet openings in the cylinder flowing amount of air is such that it the cylinder and the piston back on before the start of the combustion process required temperature cools down.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung bestehen darin, daß in der äußeren Gestaltung des Motorgehäuses und insbesondere der Zylinder keinerlei Rücksicht mehr auf die Wärmeabfuhr zu nehmen ist. Der Aufwand für Flüssigkeitskühlmäntel, Luftkühlrippen od. dgl. fällt also fort. Da die Wärme der bei jedem Hub vom Kolben bestrichenen inneren Zylinderwand entnommen wird, steht eine auf jeden Fall mit gleichbleibenden Wärmeübergangseigenschaften ausgestattete Kühlfläche zur Verfügung, so daß die Gefahr einer Verschlechterung des Wärmeüberganges durch Verschmutzen der Kühlfläche ausgeschlossen ist. Die Maschine hat im übrigen auch alle Vorteile einer luftgekühlten Maschine, ist also unabhängig von der Qualität einer Kühlflüssigkeit und in hohem Grade frostsicher. Gegenüber den gewöhnlichen luftgekühlten Maschinen hat die erfindungsgemäße Maschine außerdem noch den Vorzug, daß die Kühlluft zwangläufig jedesmal in dem Augenblick an die zu kühlenden Flächen gelangt, in dem deren Temperatur ihren Höchstwert erreicht, während bei gewöhnlicher äußerer Luftkühlung zur Wärmeabgabe nur ein Temperatursprung zur Verfügung steht, der ungefähr dem Mittelwert der in einer Periode auftretenden Verluste entspricht.The advantages of the arrangement according to the invention are that in the external design of the motor housing and in particular the cylinder More consideration must be given to heat dissipation. The effort for liquid cooling jackets, Air cooling fins or the like are therefore omitted. Because the heat of each stroke from the piston is removed from the coated inner cylinder wall, one is in any case with cooling surface equipped with constant heat transfer properties, so that there is a risk of deterioration in heat transfer due to soiling the cooling surface is excluded. The machine also has all the advantages an air-cooled machine, so it is independent of the quality of a cooling liquid and highly frost-proof. Compared to the usual air-cooled machines the machine according to the invention also has the advantage that the cooling air inevitably reaches the surfaces to be cooled at the moment when their temperature reaches its maximum value, while with ordinary external air cooling for heat dissipation only a temperature jump is available which is approximately the mean value of the in corresponds to losses occurring in a period.

Da eine Maschine gemäß der Erfindung, bei der die Kühlluft dem Spülgebläse zusätzlich entnommen werden soll, ein besonders leistungsfähiges Spülgebläse benötigt, wird vorzugsweise nach der Erfindung ein Kreiselgebläse als Spül- und Kühlgebläse verwandt, weil ein solches Gebläse hei richtiger Bemessung bekanntlich mit praktisch unbegrenzter Lieferfähigkeit gebaut werden kann. Dazu kommt, daß ein Kreiselgebläse erheblich einfacher und betriebssicherer ist als eines der gebräuchlichen Kapselgebläse.Since a machine according to the invention, in which the cooling air to the flushing fan is also to be removed, a particularly powerful flushing fan is required, is preferably a centrifugal fan as a rinsing and cooling fan according to the invention related because such a fan is known to be practical when properly dimensioned unlimited delivery capacity can be built. In addition, there is a centrifugal fan is considerably simpler and more reliable than one of the conventional capsule blowers.

Die Konstruktion einer Maschine mit Kreiselgebläse kann erfindungsgemäß durch mehrere besondere Maßnahmen noch weiter verbessert werden, die sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung ergeben.The construction of a machine with a centrifugal fan can according to the invention can be further improved by several special measures that result from the result in the following description of the drawing.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch im Schnitt und läßt weitere neuartige und fortschrittliche Merkmale erkennen.The drawing shows an embodiment of the subject matter of the invention schematically in section and leaves further novel and advanced features recognize.

Das Kurbelgehäuse 1 trägt die Zylinder 2 in sternförmiger Anordnung. Die Zylinder 2 sind wie üblich mit Einlaßluftschlitzen 4 versehen, durch die von dem Kreiselgebläse 5 Luft in den Zylinder' eintreten kann, sobald der Kolben 6 den Schlitz 4 freigibt. Der wesentliche Unterschied gegenüber bekannten Konstruktionen besteht in der außerordentlich reichlichen Bemessung der Schlitze 4 und des Kreiselgebläses 5. Das Rad des Kreiselgebläses 5 ist verhältnismäßig groß, so daß unmittelbar von seinem Umfang nahezu axial in dem Gußkörper 7 die Kanäle 8 zu den Luftschlitzen 4 führen können. Das Kreiselgebläse 5 ist mit besonderen Anzapfungen 9 versehen, durch die feste Verunreinigungen der Luft auf einer niedrigen Druckstufe ausgeschleudert werden, da die Luft an der Anzapfstelle 10 des Kreiselrades 5 etwa radial strömt. Im Anschluß daran wird die Luft nach kurzer axialer Ablenkung durch den Hochdruckteil 11 des Rades 5 zunächst radial weitergeführt, um dann am Rand des Rades in axiale Kanäle 8 auszutreten. In dem schematischen Ausführungsbeispiel der Zeichnung ist ein doppelter Antrieb für das Kreiselgebläse angedeutet, nämlich einmal über die Zahnräder 12 und 13, unmittelbar auf der Kurbelwelle 14, und außerdem durch einen Motor 15 über einen Zahnrad- oder Riementrieb bzw. Kettentrieb 16, 17. In der Regel wird nur eine dieser beiden Antriebsarten vorgesehen, unter Umständen kann man auch beide an einer Maschine anbringen. Der Antrieb wirkt über einen Freilauf 18 und eine mechanische oder hydraulische Kupplung 19 auf das Rad 5. Die Kupplung 19 kann als Rutschkupplung ausgeführt sein.The crankcase 1 carries the cylinders 2 in a star-shaped arrangement. The cylinders 2 are, as usual, provided with intake air slots 4 through which the centrifugal fan 5 air can enter the cylinder 'as soon as the piston 6 the Slot 4 releases. The main difference compared to known constructions consists in the extraordinarily ample dimensioning the slots 4 and the centrifugal fan 5. The wheel of the centrifugal fan 5 is relatively large, so that the channels in the cast body 7 directly from its circumference almost axially 8 can lead to the air slots 4. The centrifugal fan 5 is special Taps 9 provided, through the solid impurities of the air at a low level Pressure stage are ejected because the air at the tap 10 of the impeller 5 flows approximately radially. Following this, after a short axial deflection, the air is released through the high pressure part 11 of the wheel 5 initially continued radially to then on Exit the edge of the wheel in axial channels 8. In the schematic embodiment the drawing indicates a double drive for the centrifugal fan, namely once via the gears 12 and 13, directly on the crankshaft 14, and also by a motor 15 via a gear or belt drive or chain drive 16, 17. As a rule, only one of these two types of drive is provided, under certain circumstances you can also attach both to one machine. The drive works via a freewheel 18 and a mechanical or hydraulic clutch 19 on the wheel 5. The clutch 19 can be designed as a slip clutch.

Dieselben Luftschlitze 4, durch die der Zylinder innen gespült und gekühlt wird, dienen auch dazu, Kühlluft auf die der Kurbelwelle zugewendete Seite des Kolbenbodens zu führen.The same air slots 4 through which the cylinder is flushed inside and is cooled, are also used to deliver cooling air to the side facing the crankshaft to guide the piston crown.

Eine weitere fortschrittliche Ausgestaltung ergibt sich noch dadurch, daß an der Innenseite des Kolbenmantels besondere Leitkammern 24 für die Kühlluft angeordnet sind. Sie besitzen äußere Durchbrechungen 20, die sich mit den Luftschlitzen der Laufbüchse dekken. Die innere Begrenzung dieser Leitkammern 24 wird durch einen zylindrischen Körper 25 gebildet, der den Kolbenbolzen 26 trägt. Die Kühlluft tritt daher durch die Durchbrechungen 20 in den Kolben ein, bewirkt eine einwandfreie Innenkühlung und gelangt danach durch den Körper 25 in das Kurbelgehäuse 1. Zweckmäßig ist der freie Querschnitt der Leitkammern 24 an den Stellen des Kolbens 6, die einer besonders guten Kühlung bedürfen, durch Strömungsnasen 27 verengt ausgebildet.Another progressive design results from that on the inside of the piston skirt special guide chambers 24 for the cooling air are arranged. They have outer openings 20, which are connected to the air slots cover the rifle. The inner limitation of these guide chambers 24 is by a cylindrical body 25 is formed which carries the piston pin 26. The cooling air enters therefore through the perforations 20 in the piston, causes a perfect Internal cooling and then passes through the body 25 into the crankcase 1. Appropriately is the free cross section of the guide chambers 24 at the points of the piston 6, which one require particularly good cooling, constricted by flow noses 27.

Wie die Zeichnung weiterhin erkennen läßt, ist das Laufrad des Kreiselgebläses 5 so groß, daß es ungefähr bis zu den Luftschlitzen 4 an den Zylindern 2 reicht. Dadurch können die Strömungsquerschnitte bereits an dem Laufrad so erweitert werden, daß sich die Durchströmgeschwindigkeit weitgehend verringert und bereits in den Laufschaufelkanälen 11 die gewünschte Umsetzung von Geschwindigkeit in Druck weitgehend genug erfolgt. Infolgedessen kann auf die Anordnung, des sonst bei Gebläsen gebräuchlichen Spiralgehäuses verzichtet werden. Die Luft wird unmittelbar vom Rand des Laufrades durch kurze, vorzugsweise in das Motorgehäuse eingegossene Leitschaufelkanäle 8 zu den Luftschlitzen 4 geführt. Deshalb steht für das Laufrad praktisch der gesamte Gehäusedurchmesser zur Verfügung.As the drawing also shows, the impeller is the centrifugal fan 5 so large that it extends approximately to the air slots 4 on the cylinders 2. As a result, the flow cross-sections can already be expanded on the impeller in such a way that that the flow rate is largely reduced and already in the Blade channels 11 the desired conversion of speed into pressure to a large extent enough done. As a result, the arrangement that is otherwise common with fans can be affected Spiral housing can be dispensed with. The air is immediately from the edge of the impeller by short guide vane channels 8, preferably cast into the motor housing led to the air slots 4. That is why practically the whole stands for the impeller Housing diameter available.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Internal combustion engine without cooling fins and water cooling, e.g. B. two-stroke injection engine, in which heat loss is dissipated from the inside of the cylinder by a coolant, in that the flushing and cooling air supplied by a fan with excess serves as a coolant for the cylinder and piston head, characterized in that the exclusive and complete cooling, the amount of air flowing through the inlet and outlet openings in the cylinder is such that it cools the cylinder and the piston back to the temperature required before the start of the combustion process. z. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the coolant for the dissipation of heat is passed directly from at least two opposite cylinder sides on the side of the piston head facing the working space. 3. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that located at several points of the cylinder circumference air slots (4) in the area of the lower dead center of the piston are controlled from the upper edge, whereas in the area of the upper dead position of the piston openings (20) of the piston skirt with the Louvers come to cover. 4. Machine according to claim 3, characterized in that on the inside of the piston skirt guide chambers (24) are angerdnet for the cooling air, the openings (20) cover with the upper dead position of the piston with the air slots of the cylinder and their inner limitation by a cylindrical Body (25) is formed which carries the piston pin (26). 5. Machine according to claim 4, characterized in that the free cross section of the guide chambers (24) is narrowed at the points of the piston (6) that are to be particularly cooled by flow noses: (27). 6. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that a centrifugal fan (5) is used to generate the scavenging air and the cooling air. 7. Machine according to claim 6, characterized in that the air from the impeller of the centrifugal fan (5) flows directly to the cylinders (2) only through essentially axial guide channels (8). B. Machine according to claim 6 or 7, characterized in that the impeller of the centrifugal fan at a point between the central inlet and the circumferential outlet of the air is removed by substantially radial taps (9) part of the air. 9. Machine according to claim 8, characterized in that the remainder of the air remaining after the radial tap in the impeller (5) is initially deflected substantially axially in order to then be passed on radially to the circumference of the wheel. 10. Machine according to claim 6 to 9, characterized in that the impeller of the centrifugal fan (5) is driven via a slip clutch (19) or a hydraulic clutch or a freewheel (18) or via a clutch and a freewheel. Considered publications: German Patent Nos. 564 842, 566 592, 572 678, 637 647, 672 995; French Patent Nos. 545 665, 795 658; U.S. Patent No. 2,295,037.