DE1059714B

DE1059714B - Two-stroke internal combustion engine with external ignition

Info

Publication number: DE1059714B
Application number: DEST11287A
Authority: DE
Inventors: Andreas Stihl; Hermann Kaltenbach
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 1956-06-13
Filing date: 1956-06-13
Publication date: 1959-06-18

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Fremdzündung mit Kurbelkastenpumpe und Einspritzung des Brennstoffes in den Kurbelkasten, bei welcher der Brennstoffbehälter — vorzugsweise unterhalb des Kurbelkastens untergebracht — durch die Druckschwankungen im Kurbelkasten unter Verwendung von Rückschlagventilen unter Überdruck gehalten wird.The invention relates to two-stroke internal combustion engines with spark ignition with a crankcase pump and injecting the fuel into the crankcase, in which the fuel container - preferably housed below the crankcase - due to the pressure fluctuations in the crankcase below Using check valves is kept under overpressure.

Zweck der Erfindung ist es, die Notwendigkeit eines Vergasers für den Brennstoff zu umgehen und dabei die Brennstoffzufuhr unabhängig von der jeweiligen Lage der Brennkraftmaschine im Raum, also davon, ob sie steht oder liegt, zu machen und den Brennstoff bei stets gleichbleibendem Druck unbeeinflußt durch die Strömungsgeschwindigkeit der Frischluft einzuspritzen. The purpose of the invention is to avoid the need for a gasifier for the fuel and thereby the fuel supply regardless of the respective position of the internal combustion engine in space, i.e. whether it is standing or lying, and the fuel is unaffected by the constant pressure inject the flow rate of the fresh air.

Es ist bekannt, den Brennstoffbehälter über eine Druckleitung mit Rückschlagventil durch die Druckschwankungen im Kurbelgehäuse aufzuladen. Bei dieser bekannten Brennstoffördervorrichtung für Zweitaktvergasermaschinen mit Kurbelkastenpumpe wird aber nicht der Brennstoff unmittelbar, sondern das Gemisch durch einen Vergaser angesaugt. Darüber hinaus tritt bei der bekannten Einrichtung das Gemisch nicht in den Kurbelkasten, sondern in den Zylinder ein und wird vom Kolben in Abhängigkeit von" dessen Weg gesteuert. Demgegenüber sollen im Rahmen der Erfindung die Druckschwankungen dazu ausgenutzt werden, unmittelbar den Brennstoffstrahl in den Kurbelkasten einzusaugen.It is known to push the fuel tank through the pressure fluctuations via a pressure line with a check valve to be charged in the crankcase. In this known fuel delivery device for two-stroke carburetor engines with a crankcase pump, however, it is not the fuel that is drawn in directly, but the mixture through a carburetor. About that In addition, in the known device, the mixture does not enter the crankcase but rather the cylinder and is controlled by the piston depending on "its path. In contrast, in the frame of the invention, the pressure fluctuations are used to directly inject the fuel jet suck in the crankcase.

Weiterhin ist eine Einrichtung bekannt, bei welcher der Brennstoff durch die Kurbelwange in den Kurbelraum gespritzt wird. Hier ist aber die Einspritzung des Brennstoffes durch eine Bohrung in der Kurbelwelle genau nach dem Kurbelwinkel gesteuert und die Einspritzzeit auf einen sehr kleinen Kurbelwinkelbereich begrenzt. Der Nachteil dieser Konstruktion ist, daß Brennstoff in die Lager eindringen kann, wo er das Schmieröl verdünnt und die Schmierung verschlechtert. Furthermore, a device is known in which the fuel through the crank web into the crank chamber is injected. Here, however, the fuel is injected through a hole in the crankshaft controlled exactly according to the crank angle and the injection time to a very small crank angle range limited. The disadvantage of this design is that fuel can enter the bearings where it is the lubricating oil dilutes and the lubrication deteriorates.

Man hat ferner auch schon ein Brennstoff-Luft-Gemisch unter x\usnutzung der Fliehkraft über eine Bohrung in der Kurbelwelle angesaugt und mittels Bohrungen in den Kurbelwangen einen Überdruck zum Ausstoßen des Gemisches erzeugt. Aber auch bei dieser Konstruktion werden nicht die Druckschwankungen im Kurbelkasten zum Ansaugen des Brennstoffes unmittelbar in den Kurbelkasten ausgenutzt.Furthermore, one already has a fuel-air mixture using the centrifugal force via a bore sucked into the crankshaft and by means of bores in the crank webs an overpressure to Ejection of the mixture generated. But even with this construction, there are no pressure fluctuations used in the crankcase to suck the fuel directly into the crankcase.

Bei einer anderen bekannten Ausführung hat man schon den Brennstoffbehälter unterhalb des Motors angeordnet. Hier steht aber der Brennstoffbehälter unter dem Druck der Außenluft. Er muß flach sein, da sonst durch den geringen und kurzzeitigen Unterdruck eine unzureichende Brennstoffmenge angehoben wird.Another known embodiment already has the fuel tank underneath the engine arranged. Here, however, the fuel tank is under the pressure of the outside air. It must be flat there otherwise an insufficient amount of fuel will be raised due to the low and short-term negative pressure.

Zweitaktbrennkraftmaschine
mit FremdzündungTwo-stroke internal combustion engine
with spark ignition

Anmelder:Applicant:

Andreas Suhl,
Neustadt über Waiblingen, Badstr. 169Andreas Suhl,
Neustadt via Waiblingen, Badstr. 169

Andreas Stihl, Neustadt über Waiblingen,Andreas Stihl, Neustadt via Waiblingen,

und Hermann Kaltenbach, Stuttgart-Rohr,and Hermann Kaltenbach, Stuttgart-Rohr,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Bei dieser Konstruktion läßt sich zwar dieses mangelnde Vakuum dadurch wenigstens teilweise beheben, indem ein Ventil mittels Feder angehoben wird; jedoch hat dies den Nachteil, daß der Luftstrom gedrosselt wird und das Erreichen hoher Motordrehzahlen verhindert ist. Außerdem wird jede Undichtigkeit im Brennstoffbehälter und Kurbelgehäuse den Lauf der Maschine nachteilig beeinflussen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktion besteht darin, daß bei dieser der Motor nicht den bloßen Brennstoff, sondern das fertig aufbereitete Brennstoff-Luft-Gemisch ansaugt. Hierdurch wird sich das Schmieröl schwerer ausscheiden, als wenn das Gemisch nur aus Brennstoff und Schmieröl, also ohne Luft besteht, weil dann der flüssige Brennstoff beim Beaufschlagen der heißen Teile des Motors auf diesem kühlend verdunsten kann und das ihm beigemischte Schmieröl sich an den Teilen niederschlagen wird.In this construction, this deficiency can Eliminate vacuum at least partially by lifting a valve by means of a spring; However this has the disadvantage that the air flow is throttled and prevents high engine speeds from being reached is. In addition, any leak in the fuel tank and crankcase will jeopardize the running of the Adversely affect the machine. Another disadvantage of the known construction is that at the engine does not draw in the fuel, but rather the prepared fuel-air mixture. As a result, the lubricating oil will be more difficult to separate out than if the mixture only consists of fuel and lubricating oil, i.e. without air, because then the liquid fuel when the hot fuel is applied Parts of the engine can evaporate cooling on this and the lubricating oil added to it can be attached to the parts will knock down.

Die geschilderten Nachteile werden bei der erfindungsgemäßen Einspritzung vermieden, welche sich dadurch kennzeichnet, daß erstens der Brennstoff aus dem Brennstoffbehälter — z. B. über ein an sich bekanntes, von außen regelbares Nadelventil, das in bekannter Weise mit der Drosselklappe gemeinsam gesteuert wird — unmittelbar und ohne kurbelwinkelabhängige Steuerung dem Kurbelgehäuse zugeführt wird und daß er zweitens dem Kurbelgehäuse so zugeleitet wird, daß der Brennstoffstrahl die drehenden Teile beaufschlagt. Die Erfindung besteht nicht in dem ersten oder zweiten Merkmal als solchen, wohl aber in deren Vereinigung bei einer Zweitaktbrennkraftmaschine der einleitend genannten Art. Dabei ist im Kurbelgehäuse die Luftzufuhreinrichtung derart anzuordnen, daß eine gleichmäßige Durchmischung des Brennstoff-Luft-Gemisches erfolgt.The disadvantages outlined are avoided in the injection according to the invention, which are characterized in that, firstly, the fuel from the fuel tank - z. B. via a known, externally adjustable needle valve that is controlled in a known manner with the throttle valve - is fed to the crankcase directly and without control that is dependent on the crank angle and that it is secondly fed to the crankcase so that the fuel jet is rotating Parts applied. The invention does not consist in the first or second feature as such, but in their combination in a two-stroke internal combustion engine of the type mentioned in the introduction. It is in the crankcase to arrange the air supply device in such a way that the fuel-air mixture is uniformly mixed he follows.

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Es wird somit bei der erfindungsgemäßen Konstruktion der im Takt der Hubzahl pulsierende Druck in der Kurbelkammer dazu ausgenutzt, um einerseits den Brennstoffbehälter unter Druck zu setzen und andererseits auf diesem den Brennstoff auch wieder anzusaugen. Der Brennstoff wird nach ihr direkt in den Kurbelkasten eingespritzt, eventuell z. B. auch als ein Schmieröl-Brennstoff-Gemisch. Der Brennstoff, z. B. das Benzin, verdampft dabei, obwohl ja nicht im Frischluststrom von Anfang an fein verteilt, dennoch vollständig und mischt sich auch mit der Luft. Das geschieht einmal wegen der sehr intensiven Verwirbelung im Kurbelkasten durch die dort drehenden Teile, also durch die Kurbel, die Kurbelwangen, den Pleuelstangenkopf usw. Sodann wirkt aber auch gerade der im schnellen Rhythmus schwankende Druck im Kurbelkasten als wirksamster Vergasungsfaktor. Ein Benzintröpfchen nimmt bei höherem Druck Luft, diese lösend, auf und gibt sie bei geringem Druck wieder ab. Eine schnelle Druckschwankung bringt ihn darum zum Platzen, und die Gefahr von etwaiger Benzinansammlung an den Wänden und im unteren Teil der Kurbelkasten ist darum ausgeschlossen.In the construction according to the invention, the pressure pulsing in time with the number of strokes in the crank chamber is used to put the fuel tank under pressure on the one hand and on the other hand on this to suck in the fuel again. The fuel is directly in the after her Injected crankcase, possibly z. B. also as a lubricating oil-fuel mixture. The fuel, e.g. B. the gasoline evaporates in the process, although not finely distributed in the fresh air stream from the start, nonetheless completely and also mixes with the air. This happens once because of the very intense turbulence in the crankcase through the parts rotating there, i.e. through the crank, the crank webs, the connecting rod end etc. Then, however, the pressure in the crankcase, which fluctuates in a rapid rhythm, also acts as the most effective gasification factor. A petrol droplet takes in air at higher pressure, this dissolving, and releases it again at low pressure. A rapid fluctuation in pressure causes him to do so bursting, and the risk of gasoline building up on the walls and in the lower part of the The crankcase is therefore excluded.

Die vorgeschlagene Erfindung vermeidet also den Vergaser und Einspritzpumpe. Sie bezweckt gegenüber der direkten Einspritzung in den Zylinder ein besser vergastes und durchmischtes Brennstoff-Luft-Gemenge. Die benötigte Apparatur hierfür ist besonders einfach.The proposed invention thus avoids the carburetor and injection pump. She aims opposite the direct injection into the cylinder a better gasified and mixed fuel-air mixture. The equipment required for this is particularly simple.

Zur Erläuterung an einem Beispiel dient die schematische Zeichnung. Sie zeigt eine Brennkraftmaschine im Längsschnitt.The schematic drawing serves to explain an example. It shows an internal combustion engine in longitudinal section.

Die Maschine besteht in üblicher Art aus dem Zylinder 1, der z. B. luftgekühlt sein kann, mit dem Zylinderkopf 2, der Zündkerze 3, der Laufbüchse 4, den Spülkanälen 5, dem Kurbelgehäuse 6, der Kurbel 7, der Pleuelstange 8, dem Luftfilter 9, der Drosselklappe 10 und dem Einlaßmembranventil 11.The machine consists in the usual way of the cylinder 1, the z. B. can be air-cooled, with the cylinder head 2, the spark plug 3, the liner 4, the scavenging ducts 5, the crankcase 6, the crank 7, the connecting rod 8, the air filter 9, the throttle valve 10 and the inlet diaphragm valve 11.

Der Brennstoffbehälter 11' wird druckdicht ausgeführt. Über dessen Luftraum 12 befindet sich z. B. der dichte Verschlußstopfen 13, der ein Überdrucksicherheitsventil enthält. Der Brennstoffbehälter 11' ist über die Leitung 14 mit dem Rückschlagventil 15 an den Kurbelraum angeschlossen. Unten ist er mit der kurzen Brennstoffleitung 16 verbunden, aus der der Brenn^ stoff in die Düse 17, in der das Nadelventil 18 spiel zutreten kann. Durch den pulsierenden Druck i Kurbelgehäuse 6 wird nun, wenn die Brennkraftmaschine arbeitet, der Brennstofftank 11' durch die Leitung 14 schnell auf den Spitzendruck des Kurbeigehäuses, also z.B. auf 1,5 atü, aufgeladen. Jedesmal wenn im Kurbelgehäuse 6 aber Unterdruck entsteht, wird Brennstoff aus der Düse 17 angesaugt, und zwar mit großer Kraft wegen des beträchtlichen Druckunterschiedes. Das geschieht also jeweils dann, wenn auch Frischluft durch das Einlaßmembranventil 11 angesaugt wird. Diese Luft wirbelt wegen der Kurbeldrehung turbulent an der Düse 17 vorbei und nimmt hierbei den Brennstoff auf. Mitgerissene Brennstofftröpfchen werden durch den pulsierenden Druck und durch die Wirbel auch schnell verdampft und aufgenommen. Es ist nicht von Bedeutung, daß jeweils die eintretende Luft auch den gleichzeitig eintretenden Brennstoff restlos aufnimmt, sondern nur, daß der eingespritzte Brennstoff sich der Luft beimischt, einerlei, ob gleich beim ersten Hub oder teilweise auch auf die nachfolgenden verteilt. Der Brennstoff ist mengenmäßig auf die Luftmenge genau durch das Nadelventil 18, das bezüglich seiner Eintauchtiefe in der Düse 17 verstellbar ist, abgestimmt. Durch die Hebel 19 wirdThe fuel container 11 'is made pressure-tight. About the air space 12 is z. B. the tight stopper 13, which is an overpressure safety valve contains. The fuel tank 11 'is via the line 14 with the check valve 15 to the Connected to the crankcase. At the bottom it is connected to the short fuel line 16 from which the fuel ^ substance into the nozzle 17, in which the needle valve 18 play can kick. The pulsating pressure i crankcase 6 is now when the internal combustion engine works, the fuel tank 11 'through the line 14 quickly to the peak pressure of the crankcase, e.g. to 1.5 atmospheres, charged. Whenever there is negative pressure in the crankcase 6, fuel is sucked from the nozzle 17, with great force because of the considerable pressure difference. This then happens when fresh air also passes through the inlet diaphragm valve 11 is sucked in. Because of the rotation of the crank, this air swirls turbulently past the nozzle 17 and takes here the fuel on. Entrained fuel droplets are caused by the pulsating pressure and also quickly evaporated and absorbed by the eddy. It does not matter that each incoming air also completely absorbs the fuel entering at the same time, but only that the injected Fuel is mixed into the air, regardless of whether it is on the first stroke or partly on the subsequent distributed. The fuel is quantitatively accurate to the amount of air through the needle valve 18, which is adjustable with respect to its immersion depth in the nozzle 17, matched. The lever 19 is

bei Betätigung der Regelstange 20 dafür gesorgt, daß bei offener Drosselklappe 10 auch die Düse 17 geöffnet ist und bei geschlossener Drosselklappe auch die Düse geschlossen bleibt. Die zugeführte Brennstoffmenge soll dadurch proportional der Luftmenge sein und nicht umgekehrt proportional wie bei den Düsen vieler einfacher Vergaser.when actuating the control rod 20 ensured that when the throttle valve 10 is open, the nozzle 17 is also open, and when the throttle valve is closed, so is the nozzle remains closed. The amount of fuel supplied should be proportional to the amount of air and not inversely proportional as in the jets of many simple carburetors.

Durch diese Einspritzart ist auch die Möglichkeit geboten, die Brennstoffzufuhr unabhängig von der Luftzufuhr zu halten, also je nach Bedarf mit reichem oder magerem Gemisch zu fahren.This type of injection also offers the option of controlling the fuel supply independently of the Maintain air supply, i.e. drive with a rich or lean mixture as required.

Die Düsenreinigung ist bei dieser Düsenart einfach, da das Nadelventil zu diesem Zweck nur einmal einzuschrauben und dann wieder herauszunehmen ist. Erleichtert wird diese Arbeit noch dadurch, daß im Nadelventil innen noch eine feine Nadel angebracht ist, die für sich beweglich ist. Diese kann auch abgefedert sein. Dann braucht der Bedienungsmann, um die Düse zu reinigen, nur auf einen mit dieser Nadel verbundenen Knopf zu drücken, ohne daß die Maschine unterbrechen muß.With this type of nozzle, cleaning the nozzle is easy, as the needle valve only needs to be screwed in once for this purpose and then take it out again. This work is made even easier by the fact that im Needle valve inside a fine needle is attached, which is movable by itself. This can also be cushioned be. Then the operator only needs to click on one with this needle to clean the nozzle connected button without having to interrupt the machine.

Die gemeinsame Regelung von Drosselklappe und Nadelventil läßt sich auch auf mannigfaltige Art bewerkstelligen, z. B. mit verschiedenen Hebelkombinationen oder hydraulisch oder elektrisch. Insbesondere kann Nadelventil 18 noch eine von der Drosselklappe 10 unabhängige Verstelleinrichtung erhalten. Hierdurch wird erreicht, daß nach Bedarf während der Arbeit vom Normalgemisch auf Magergemisch oder Fettgemisch umgestellt werden kann.The joint control of the throttle valve and needle valve can also be achieved in a variety of ways, z. B. with different lever combinations or hydraulically or electrically. In particular Needle valve 18 can also have an adjusting device that is independent of the throttle valve 10. Through this is achieved that as required while working from the normal mixture to lean mixture or Fat mixture can be changed.

Der Brennstoff läßt sich als Maschinenboden ausbilden, oder er kann neben oder über der Maschine liegen. Damit stets von unten Flüssigkeit daraus angesaugt wird, einerlei, wie die Lage des Tanks im Raum ist, kann man z. B. auch im Brennstoffbehälter 11' einen Schwimmer anbringen, an dem das Saugrohr, stets in die Flüssigkeit tief eintauchend, angebracht ist, u. dgl. Änderungen mehr.The fuel can be designed as a machine base, or it can be next to or above the machine lie. So that liquid is always sucked in from below, regardless of the position of the tank in the Space, you can z. B. also attach a float in the fuel tank 11 'to which the suction pipe, always immersed deep in the liquid, is appropriate, and the like. Changes more.

Zu den nachfolgenden Patentansprüchen wird bemerkt, daß für die Gegenstände der Unteransprüche ein vom Hauptgedanken den . (Anspruch 1) losgelöster Schutz nicht begehrt ist.To the following claims it is noted that for the subjects of the subclaims one of the main ideas. (Claim 1) detached protection is not sought.

Claims

Patent claims:

1. Two-stroke internal combustion engine with positive ignition with crankcase pump and injection of the fuel in the crankcase, in which the fuel container - preferably below the Crankcase housed - by using the pressure fluctuations in the crankcase is kept under pressure by check valves, characterized in that the Fuel from the fuel tank ■ - z. B. via an adjustable needle valve (18) with the Throttle valve (10) is controlled together ■ - directly and without crank angle dependent Control of the crankcase (6) is fed in such a way that the fuel jet is known per se Way the rotating parts (7, 8) acted upon.

2. Two-stroke internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the fuel tank (H ') has a venting device.

3. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 and 2, characterized in that the Suction pipe is suspended from a float in the fuel tank.

4. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 to 3, characterized in that the

The needle (18) in the nozzle (17) encloses an additional inner cleaning needle, which from the outside while the machine is working, be pushed into the nozzle bore for cleaning can.

5. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 to 4, characterized in that the Needle valve (18) still receives an adjusting device independent of the throttle valve (10), see above that can be switched from the normal mixture to the lean mixture or fat mixture as required during work is.

Considered publications:
German patent specifications No. 415 418, 664694,

678 269, 807 449, 833 735;

French patents nos. 521 890, 581145,

589 238, 711 229, 1040 046;

U.S. Patents Nos. 1871055, 2,016,337,

2,332,916, 2,432,725, 2,598,300, 2,713,854.

1 sheet of drawings

ι 909 557/144 6.