DE1044504B - Zweitaktbrennkraftmaschine mit kolbengesteuerten Ein- und Auslassoeffnungen - Google Patents

Zweitaktbrennkraftmaschine mit kolbengesteuerten Ein- und Auslassoeffnungen

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DE1044504B
DE1044504B DET9500A DET0009500A DE1044504B DE 1044504 B DE1044504 B DE 1044504B DE T9500 A DET9500 A DE T9500A DE T0009500 A DET0009500 A DE T0009500A DE 1044504 B DE1044504 B DE 1044504B
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DE
Germany
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cylinder
inlet
outlet
piston
internal combustion
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Pending
Application number
DET9500A
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English (en)
Inventor
Charles Fayette Taylor
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texaco Development Corp
Original Assignee
Texaco Development Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18Other cylinders
    • F02F1/22Other cylinders characterised by having ports in cylinder wall for scavenging or charging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/42Texaco combustion process

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Zweitaktbrennkraftmaschine mit kolbengesteuerten Ein- und Auslaßöffnungen Die Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit kolbengesteuerten Ein- und Auslaßöffnungen, die an dem dem Zylinderkopf abgewandten Ende des Zylinders angeordnet sind, wobei mehrere Einlaßöffnungen einer Auslaßöffnung oder mehreren Auslaßöffnungen gegenüberliegen und die tangential zum Zylinderumfang verlaufenden Achsen der Einlaßkanäle untereinander verschiedene Neigungswinkel zur Zvlinderachse aufweisen, die so groß sind, daß das einströmende Spülmittel oberhalb der Auslaßöffnung bzw. den Auslaßöffnungen vorüberstreicht. Die Erfindung besteht darin, daß die Einlaßkanäle um so steiler in den Zylinderraum einmünden, je weiter sie, in Strömungsrichtung gesehen, von dem Auslaß entfernt liegen.
  • Man hat schon bei bekannten Zweitaktbrenrtkraftmaschinen ähnlicher Art vorgeschlagen, die Einlaßöffnungen tangential und teilweiseauchgeneigtgegeliüber der Zylinderachse vorzusehen; jedoch wurde dabei entweder überhaupt nichts über den einzuhaltenden Neigungswinkel gesagt, oder man wählte die Winkel so, daß die Spülströme aus denjenigen Einlaßkanälen, die von den Auslaßöffnungen in Strömungsrichtung der Luft im Zylinder gesehen, am nächsten liegen, sogar noch eine steilere Richtung nach dem Zylinderkopf hin aufwiesen als die darauf in der Wirbelungsrichtung folgenden Spülströme. Bei diesen bekannten Motoren divergierten deshalb die aus den Einlaßöffnungen in den Zylinderraum eintretenden -Spülströme nach dem Zylinderkopf hin, wohingegen sie nach der Erfindung konvergieren. Der Vorteil beim Konvergieren der Spülströme liegt darin, daß die tangential aus den in Strörnungsrichtung der Luft im Zylinder ersten Einlaßöffnungen eintretenden Spülströme eine starke Wirbelbewegung erhalten und daß diese Strömungskomponente der Beewegung erst später mit einer stärkeren axialen Komponente verbunden wird, die, weil sie näher an der in Wirbelungsrichtung ersten Auslaßöffnung hinter der in Strömungsrichtung letzten Einlaßöffnung liegt, das Vorüberstreichen der Frischgase oberhalb der Auslaßöffnungen erleichtert. Das Ergebnis der besonderen Anordnung der Einlaßkanäle ist also, daß die neue Spüleinrichtung wirksamer als die bisher bekannten die verbrauchten Gase aus dem Zylinderraum entfernt, insbesondere dann, wenn die Wirbelungsgeschwindigkeit der Frischgase im Zylinder sehr hoch ist. Außerdem zeichnen sich die neuen Motoren durch eine besonders einfache Bauweise aus.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
  • Fiba. 1 ist ein Schnitt durch einen Zylinder eines Zweitaktmotors mit erfindtingsgemäß gestalteten und angeordneten Ein- und Auslaßkanälen in der Ebene der Linie 14 nach Fig. 2; Fig. 2 ist ein Schnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Motor in der Ebene der Linie II-II der Fig. 1; Fib-. 3 ist ein Schnitt durch einen Zylinder eines Zweitaktmotors, der dem nach Fig. 2 ähnlich ist und die übereinandergreifende Weise zeigt, in der die s1Dülende Luft in den Zylinder eintritt; Fig. 4 ist ein Schnitt durch den in Fig. 3 gezeigten Motorenzylinder in der Ebene der Linie IV-IV der Fig. 3 und zeigt die in zunehmenden Maße geneigten Achsen der Einlaßkanäle.
  • Bei der dargestellten Brennkraftmaschine sind in der Zylinderwandung nahe dem unteren Totpunkt Einlaßkanäle vorgesehen, die so gerichtet sind, daß sie das Frischgas tangential in den Zylinder leiten, wodurch es veranlaßt wird, um die Achse des Zylinders zu kreisen. Die Einlaßkanäle sind außerdem nach oben geneigt, um dem eintretenden Frischgas die geeignete Aufwärtsrichtung im Zylinder zu geben und' den für eine Umkehrspülung erforderlichen schleifenförmigen Strömungsweg zu erzeugen. Diese dein einströmenden Frischgas gegebene Aufwärtsrichtung verhindert ferner, daß es unmittelbar durch die Anslaßkanäle wieder austrift, die in der Zylinderwandung ,u (y. n ""e,e über den Einlaßkanälen in der bei TJmkehrspülung, üblichen Stellung angeordnet sind. Hieraus ergibt sich, daß das einströmende Frischgas, das kälter -und dichter ist als die Abgase, im äußersten Teil'des Zylinders kreist und an den Zylinderwänden entlangstreicht, während es sich spiralförmig in Richtung auf da-, obere Zylinderende zu bewegt. Die Verbrennungsprodukte, die heiß und infolgedessen weniger dicht sind als die Frischgase, werden zur Mitte oder zum K-ern des Zylinders hin gedrängt. Die Zuführung von -weiterem Frischgas verursacht dann, daß dieser Kern oder diese Säule aus Verbrennungsgas fortschreitend durch die Auslaßkanäle hindurch hinausgedrängt %vird. Die Auslaßkanäle sind so angeordnet, daß ihre jeweiligen Mittellinien in der Mitte des Zylinders zusammentreffen, so daß sich für den Austritt der Verbrennungsprodukte der bestmögliche Strömungsweg ergibt.
  • Fig. 1 und 2 zeigen einen Zylinder 1 mit einem Kolben 3, durch die im Zylinder ein Hauptverbrennungsraum 5 begrenzt wird, einen Kühlmantel 7 und eine Pleuelstange 9, die zu der üblichen nicht gezeigten Kurbelwelle führt. Ein Zylinderkopf 11 schließt das obere Ende des Zylinders 1 ab.
  • Eine Brennstoffeinspritzdüse 13 ist in der Seitenwand des Zylinders 1 in solcher Stellung angebracht, daß sie den Brennstoff in den Zylinderraum 5 einspritzen kann; sie erhält den Brennstoff durch die Leitung 15 zugeführt. Wenn das in den Verbrennungsraum einströmende Frischgas vor dem Ansaugen bereits mit Brennstoff vermischt worden ist, ist keine Brennstoffeinspritzdüse mehr erforderlich.
  • Im Zylinderkopf 11 ist in Strömungsrichtung hinter der Einspritzdüse 13 eine Zündkerze 21 angebracht. Die Zündkerze 21 ist durch das Kabel 23 mit einem Zündstromkreis verbunden.
  • Nahe dem unteren Totpunkt des Kolbens ist der Zvlinder mit Auslaßkanälen 31, 33, 35, 37 versehen, deren innere Enden in Abständen voneinander am Umfang des Zylinders 1 angeordnet sind und in einen ringförrnigen Sammelauslaß 39 münden, der bei 41 mit einem (nicht gezeigten) Auspuffrohr in Verbindung steht. Die Hin- und Rückbewegung des Kolbens 3 steuert so das Öffnen und Schließen der Auslaßkanäle. Die Auslaßkanäle 31, 33, 35, 37 sind radial ,gerichtet, so daß ihre Mittellinien an einem Punkt zusammenlaufen, der nahe der Achse 43 des Zylinders 1 liegt.
  • Der Zylinder 1 ist ferner mit Einlaßkanälen 51, 52, 53, 54, 55, 56 versehen, die in der Zylinderwandung unmittelbar über dem unteren Totpunkt des Kolbens auf der den Auslaßkanälen 31, 33, 35, 37 gegenüberliegenden Seite des Zylinders 1 angeordnet sind.
  • Die Auslaßöffnungen reichen in der Zylinderwandung weiter nach oben als die Einlaßöffnungen, um bei der nach unten gehenden Bewegung des Kolbens früher freigegeben zu werden und ein Abziehen oder eine Entspannung der Verbrennungsprodukte schon vor dein Öffnen der Einlaßkanäle zu ermöglichen.
  • Die Einlaßkanäle verlaufen in der gleichen Uhrzeigerrichtung sämtlich tangential zum Zylinderumfang, so daß das einströmende Frischgas im wesentlichen tangential in den Zylinder 1 eintritt und dabei in eine rasche Drehung um die Zylinderachse 43 versetzt wird. Die Einlaßkanäle 51, 52, 53, 54, 55, 56 sind außerdem schräg nach oben gerichtet, so daß dem einströmenden Frischgas eine zusätzliche Geschwindi,-1,;eitslcoinponente axial zum Zylinder 1 in Richtunor e auf den Zylinderkopf 11 hin mitgeteilt wird. Infolgede-Len bewegt sich die eingesaugte Luft auf einem im allgemeinen schnecken- oder spiralförmigen Wege nach Art eines Schraubengewindes.
  • Die Aufwärtsneigung der Einlaßkanäle ist derart bemessen" daß sie ausreicht, um das Frischgas über die Auslaßkanäle hinwegzuführen, bis es auf die Auspuffseite des Zylinders gelangt ist. Dies verhindert, daß das Frischgas unmittelbar zu den Auslaßkanälen hinausfließt und der Spülungsvorgang »kurz,-eschlossen« wird. Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß diejenigen Einlaßkanäle, die den Auslaßkanälen, in der Drehungsrichtung des Frischgases gesehen, am nächsten liegen, am wenigsten nach oben genei 'gt, während die weiter entfernten Einlaßkanäle mit zu- nehmender Entfernung steiler nach oben geneigt sind. Demnach besitzt der Einlaßkanal 51 die geringste und der Einlaßkanal 56 die größte Neigung zur Zylinderachse.
  • Die Einlaßkanäle müssen in ausreichendem Maße nach oben geneigt sein, um das Frischgas bei seiner Drehung an der Zylinderwand entlang über die Auslaßkanäle hinwegzulenken; die Einlaßkanäle sollten jedoch nicht so stark nach oben geneigt sein, daß die tangentiale Komponente der Geschwindigkeit des angesaugten Frischgases übermäßig herabgesetzt wird, da hierdurch natürlich die Drehgeschwindigkeit zu sehr zurückginge. Allgemein kann gesagt werden, daß diejenigen der Einlaßkanäle 511 52, 53, 54, 55, 56, die von den Auslaßkan2,ien31,33,35,37 in Drehungsrichtung des Frischgases gesehen, am weitesten weg liegen und infolgedessen die steilste Neigung nach oben zeigen, einen Neigungswinkel von 20 bis 40' gegenüber der Querschnittsebene rechtwinklig zur Zylinderachse 43 besitzen. In bekannter Weise ist ferner vorgesehen, daß der Grad der tangentialen Richtung bei allen Einlaßöffnungen 51, 52, 53, 54, 55, 56 gleich ist, und zwar so groß, wie zur Erreichung der erforderlichen T-Tindrehungsgeschwindigkeit der Luft im Zy- linder notwendig ist. Im allgemeinen sollte dieser tangentiale Winkel vorzugsweise etwa 40 l;is 60' gegenüber den durch den Mittelpunkt jeder Einlaßöffnung gehenden Zylinderradius betragen.
  • Bei Zweitaktmotoren, bei denen eine hohe Wirbelungsgeschwindigkeit der Gase während des Verbrennungsvorganges von Wichtigkeit ist, stellt die Erfindung eine wirksame Lösung der - Aufgabe dar, eine sehr große Erhöhung der Wirbelungsgeschwindigkeit bei möglichst geringer Einbuße an Spülungswirksamkeit oder Leistung sowie eine mit steigender Motordrehzahl zunehmende Spülungswirksamkeit und Drehgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Benutzung einer Bauweise zu erreichen, die alle Vorteile der außerordentlichen Einfachheit der üblichen Umkehrspülung beibehält.
  • Offensichtlich sind Abwandlungen und Veränderungen der Erfindung möglich, ohne daß dabei der Rahmen-der Erfindung verlassen wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Zweitaktbrennkraftmaschine mit kolbengesteuerten Ein- und Auslaßöffnungen, die an dem dem Zylinderkopf abgewandten Ende des Zylinders angeordnet sind, wobei mehrere Einlaßöffnungen einer Auslaßöffnung oder auch mehreren Auslaßöffnungen gegenüberliegen und die tangential zum Zylinderumfang verlaufenden Achsen der Einlaßkanäle untereinander verschiedene Neigungswinkel zur Zylinderachse aufweisen, die so groß sind, daß das einströmende Spülmittel oberhalb der Auslaßöffnung bzw. der Auslaßöffnungen vorbeistreicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle um so steiler in den Zylinder einmünden, je weiter sie, in Strömungsrichtung gesehen, von dem Auslaß entfernt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 454473; USA.-Patentschrift Nr. 2034093; britische Patentsährift Nr. 284735.
DET9500A 1953-05-21 1954-05-20 Zweitaktbrennkraftmaschine mit kolbengesteuerten Ein- und Auslassoeffnungen Pending DE1044504B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19827250B4 (de) * 1998-06-18 2007-01-25 Kern, Herbert, Dipl.-Ing. Zweitakt-Brennkraftmaschine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE454473C (de) * 1925-01-20 1928-01-10 William Scholz Dr Schlitzspueleinrichtung fuer Zweitaktdieselmaschinen, insbesondere Langsamlaeufer
GB284735A (en) * 1926-08-04 1928-02-06 Torkild Valdemar Hemmingsen Improvements in scavenging in two-stroke internal combustion engines
US2034093A (en) * 1933-11-01 1936-03-17 Gustav R Gehrandt Cylinder scavenging of internal combustion engines

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