DE1252965B - Direct current two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston to change the compression ratio - Google Patents

Direct current two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston to change the compression ratio

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DE1252965B DEO11088A DEO0011088A DE1252965B DE 1252965 B DE1252965 B DE 1252965B DE O11088 A DEO11088 A DE O11088A DE O0011088 A DEO0011088 A DE O0011088A DE 1252965 B DE1252965 B DE 1252965B
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Description

Gleichstrom-Zweitaktbrennkraftmaschine mit einem Hilfskolben zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichstrom-Zweitaktbrennkraftmaschine mit einem Hilfskolben, der dem Arbeitskolben gleichachsig gegenüberliegt, zur willkürlichen Veränderung des Verdichtungsverhältnisses im Brennraum der Maschine verschiebbar ist und zur Steuerung von Zylinderauslaßschlitzen dient.Direct current two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston for changing of compression ratio The present invention relates to a direct current two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston, which is coaxially opposite the working piston, to the arbitrary Change of the compression ratio in the combustion chamber of the machine can be shifted and is used to control cylinder exhaust ports.

Bei Zweitaktbrennkraftmaschinen können mit dem Prinzip der Gleichstromspülung die besten Ergebnisse hinsichtlich Hubraumleistung und Kraftstoffverbrauch erreicht werden. Außerdem gibt das unsymmetrische Steuerdiagramm die Möglichkeit zur Zylinderaufladung. Die bekanntesten Brennkraftmaschinen mit Gleichstromspülung sind die Gegenkolbenmaschinen und die Brennkraftmaschinen, bei welchen der Auslaß durch Ventile im Zylinderdeckel oder durch einen Hilfskolben im Zylinderdeckel bewirkt wird.In two-stroke internal combustion engines, the principle of direct current purging can be used achieved the best results in terms of displacement and fuel consumption will. In addition, the asymmetrical control diagram gives the possibility of cylinder charging. The best-known internal combustion engines with direct current purging are the opposed piston engines and the internal combustion engines, in which the exhaust is through valves in the cylinder cover or by an auxiliary piston in the cylinder cover.

Die Verwendung von Hoch- und Niederdruckpumpen ist heute bei den meisten Zweitaktmaschinen unentbehrlich geworden. Die Diesel-Zweitaktmaschine benötigt z. B. eine Niederdruckpumpe als Schmierölpumpe und je Zylinder eine Hochdruckpumpe als Einspritzpumpe, welche als Nockenpumpe oder als vom Verdichtungsdruck angetriebene Pumpe ausgeführt sein kann. Bei den Großdieselmaschinen (Schiffsmaschinen) wird vielfach wegen verschiedener Vorteile die druckabhängige Verdichtungspumpe nach dem System Archaouloff der wegabhängigen Nockenpumpe vorgezogen.The use of high and low pressure pumps is common to most today Two-stroke machines have become indispensable. The diesel two-stroke engine requires z. B. a low-pressure pump as a lubricating oil pump and a high-pressure pump per cylinder as an injection pump, which as a cam pump or as driven by the compression pressure Pump can be executed. In the case of large diesel engines (ship engines) often because of various advantages, the pressure-dependent compression pump after preferred to the Archaouloff system of the path-dependent cam pump.

Bei den Brennkraftmaschinen, besonders bei den Fahrzeugmotoren, ist eine schnelle, im Betrieb vorzunehmende Änderung des Verdichtungsverhältnisses stets erwünscht. Dies ermöglicht einerseits, den Motor mit verschiedenen Kraftstoffen zu betreiben (Vielstoffmotor), andererseits kann dadurch bei plötzlicher Belastungssteigerung ein klopfender Motorgang mit seinen äußerst unangenehmen Folgen vermieden werden. Für diese Veränderung des Verdichtungsverhältnisses ist eine Reihe von Vorrichtungen bekannt, welche vornehmlich einen am Arbeitskolben angeordneten Hilfskolben aufweisen und dessen Abstand zum Arbeitskolben durch mechanische Systeme oder Druckölsysteme geregelt wird. Solche Vorrichtungen bedingen jedoch einen erheblichen Aufwand und haben daher für den Fall, daß sie nur die Funktion der Verdichtungsveränderung bewirken können, kaum Verwendung gefunden. Neben diesen Vorrichtungen mit einem am Arbeitskolben angeordneten Hilfskolben sind für eine Beeinflußung der Verdichtung auch Vorrichtungen bekannt, die einen Hilfskolben gegenüber dem Arbeitskolben anordnen und dessen Stellung im Zylinder durch mechanische, pneumatische und/oder hydraulische Systeme verändern.In internal combustion engines, especially in vehicle engines, is a quick change in the compression ratio to be made during operation he wishes. On the one hand, this enables the engine to run on different fuels to operate (multi-fuel engine), on the other hand, this can result in a sudden increase in load a knocking engine gear with its extremely unpleasant consequences can be avoided. There are a number of devices for changing the compression ratio known, which primarily have an auxiliary piston arranged on the working piston and its distance to the working piston by mechanical systems or pressurized oil systems is regulated. However, such devices require a considerable effort and therefore have in the event that they only have the function of changing compression can hardly be used. In addition to these devices with one on the working piston arranged auxiliary pistons are also devices for influencing the compression known to arrange an auxiliary piston opposite the working piston and its position change in the cylinder by mechanical, pneumatic and / or hydraulic systems.

Die Vermeidung der Höchstdruckspitzen bei klopfender Verbrennung kann ferner durch federnde Elemente erfolgen, welche die Druckspitzen teilweise aufspeichern und bei abgesunkenem Zylinderdruck wieder zurückgeben. Auch hier sind mechanische, pneumatische und hydraulische Anordnungen mit Hilfskolben an oder gegenüber dem Arbeitskolben bekannt, welche aber ebenfalls so aufwendig sind, daß im Gebrauchsmotor darauf verzichtet wird.Avoiding the maximum pressure peaks with knocking combustion can also take place by resilient elements, which partially store the pressure peaks and return when the cylinder pressure has dropped. Also here are mechanical, pneumatic and hydraulic arrangements with auxiliary pistons on or opposite the Working piston known, but which are also so expensive that in the utility engine it is waived.

Die Brennkraftmaschinen mit frei beweglichem Hilfskolben, durch welchen die Verdichtungsverstellung oder die Aufspeicherung der Höchstdruckspit- . zen oder die Gleichstromspülung bei der Zweitaktmaschine bewirkt wird, sind in mannigfachen Ausführungen bekannt. In einigen Ausführungen ist dabei der Hilfskolben über eine Kolbenstange mit einem im Durchmesser kleineren Kolben verbunden, der in einem hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Zylinder arbeitet. Bei anderen bekannten Systemen liegt der Hilfskolben frei schwimmend im Arbeitszylinder und wird ebenfalls durch pneumatische oder hydraulische Mittel in einer solchen Lage gehalten, daß beispielsweise der Kompressionsraum zwischen Hilfskolben und Motorarbeitskolben in seiner Größe beeinflußt werden kann.The internal combustion engines with freely movable auxiliary pistons through which the compression adjustment or the storage of the maximum pressure peak. zen or the direct current flushing is effected in the two-stroke engine are in manifold Executions known. In some versions, the auxiliary piston is via a Piston rod connected to a piston with a smaller diameter, which in a hydraulic or pneumatically actuated cylinder works. In other known systems the auxiliary piston is freely floating in the working cylinder and is also through pneumatic or hydraulic means held in such a position that, for example the size of the compression space between the auxiliary piston and the engine working piston can be influenced.

Die genannten Systeme arbeiten entweder pneumatisch, wobei der Hilfskolben direkt oder über den mit ihm verbundenen kleineren Kolben gegen das pneumatische Arbeitsmittel abgestützt ist, oder sie arbeiten hydraulisch, wobei ebenfalls die gesamte, dem Kompressionsraum abgewandte Seite des Hilfskolbens oder der mit dem Hilfskolben verbundene kleinere Kolben eine Begrenzungswand eines Flüssigkeitsraumes bilden, welcher im Takt der Maschine so geöffnet und geschlossen wird, daß der Hilfskolben in der Verbrennungsphase hydraulisch verblockt wird.The systems mentioned work either pneumatically, with the auxiliary piston directly or via the smaller piston connected to it against the pneumatic one Work equipment is supported, or they work hydraulically, likewise the entire side of the auxiliary piston facing away from the compression chamber or that with the Auxiliary piston connected smaller piston a boundary wall of a liquid space form, which is opened and closed in time with the machine so that the auxiliary piston in the combustion phase is hydraulically blocked.

Die Mehrheit dieser Systeme bezweckt nur die Einhaltung eines konstanten Verdichtungsenddruckes und in einigen Fällen die Aufspeicherung der Höchstdruckspitzen bei klopfender Verbrennung. Demzufolge führt der Hilfskolben keine größeren Hubbewegungen bei jedem Arbeitsspiel aus und kann daher die Auslaßorgane der Maschine zum Zweck der Gleichstromspülung nicht steuern.The majority of these systems only aim to maintain a constant Compression end pressure and in some cases the accumulation of the maximum pressure peaks with knocking combustion. As a result, the auxiliary piston does not perform any major stroke movements at each work cycle and can therefore use the exhaust system of the machine for the purpose do not control the DC purging.

Neben diesen Systemen sind natürlich Hilfskolbenanordnungen bekannt, bei denen der Hilfskolben die Auslaßschlitze steuert. Bei diesen wird der Hilfskolben entweder mechanisch betätigt, so daß die Maschine im Prinzip wie eine Gegenkolbenmaschine mit zwei Arbeitskolben in einem Zylinder arbeitet, oder die Hilfskolbenbewegung erfolgt auf pneumatischem Weg durch besonders zugeführte Druckluft. Diese Systeme sind dann entweder fast ebenso aufwendig wie die Gegenkolbenmaschine bzw. verwirklichen sie über die Gleichstromspülung und die Veränderung der Verdichtung hinaus keine weiteren Funktionen.In addition to these systems, auxiliary piston arrangements are of course known, in which the auxiliary piston controls the outlet slots. With these the auxiliary piston either mechanically operated, so that the machine is basically like an opposed piston machine works with two working pistons in one cylinder, or the auxiliary piston movement takes place pneumatically with specially supplied compressed air. These systems are then either almost as expensive as the opposed piston machine or can be realized they do not have any other than the direct current flushing and the change in compression other functions.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß für die verschiedenen Einrichtungen und Verbesserungen eines leistungsstarken und gegen unsachgemäße Überbeanspruchung geschützten Motors ebenso viele verschiedene Bauorgane notwendig sind. Diese Bauorgane, wie z. B. der mechanisch oder pneumatisch betätigte Hilfskolben für die Gleichstromspülung, die Vorrichtungen zur Verdichtungsänderung und zur Aufspeicherung der Höchstdruckspitzen verteuern den Motor und zwingen in vielen Fällen trotz der erheblichen Vorteile auf ihren Verzicht.From the above it can be seen that for the various Facilities and improvements of a powerful and against improper overuse protected motor just as many different building elements are necessary. These building bodies, such as B. the mechanically or pneumatically operated auxiliary piston for direct current flushing, the devices for changing the compression and for storing the maximum pressure peaks make the engine more expensive and in many cases force despite the considerable advantages on their waiver.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktionen dieser verschiedenen Einrichtungen mit einem zweckentsprechend gestalteten Bauelement auszuführen und somit den Motor nicht aufwendiger, aber mit den genannten Vorzügen und Verbesserungen herzustellen. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, daß dieses Bauelement auch als Niederdruckpumpe für die Motorschmierung und als Druckstromerzeuger für Hilfsantriebe und außerdem als Hochdruckpumpe für die Brennstoffeinspritzung fungiert.The invention is based on the functions of these various Execute facilities with an appropriately designed component and thus the engine is not more complex, but with the advantages and improvements mentioned to manufacture. It is also an object of the invention that this component also as Low pressure pump for engine lubrication and as a pressure generator for auxiliary drives and also acts as a high pressure pump for fuel injection.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß in an sich bekannter Weise der Hilfskolben, unter der Kraft des Zylinderdruckes und elastischer Mittel stehend, freifliegend angeordnet und mit einem Kolben kleineren Durchmessers über eine Kolbenstange verbunden, wobei der Kolben von einem einer periodischen Steuerung unterworfenen hydraulischen Medium beaufschlagt ist, und es bildet ferner der Kolben mit kleinerem Durchmesser einen in beiden Richtungen wirkenden, durch die Steuerung in einer Richtung lösbaren hydraulischen Anschlag und zwingt durch seine Aufwärtsbewegung das hydraulische Medium zu einem Kreislauf durch Aggregate, wie schmier- und arbeitsleistende Hilfsanlagen der Maschine.In order to achieve this object, according to the invention, is known per se Way the auxiliary piston, under the force of cylinder pressure and elastic means upright, free-floating and with a piston of smaller diameter above connected to a piston rod, the piston being controlled by a periodic control subjected hydraulic medium is acted upon, and it also forms the piston with a smaller diameter one acting in both directions, through the control hydraulic stop releasable in one direction and forces it through its upward movement the hydraulic medium to a circuit through aggregates, such as lubricating and work-performing Auxiliary equipment of the machine.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist der den hydraulischen Anschlag bildende Hydraulikraum über eine Leitung, in die ein periodisch gesteuerter Absperrschieber und ein Verteilerhahn eingeschaltet ist, mit einem Behälter verbunden. Dabei verhindern unmittelbar am Hydraulikzylinder angeordnete Rückschlagventile ein Rückströmen aus der vorgesehenen Strömungsrichtung. Der Absperrschieber wird dabei mit Kurbelwellendrehzahl angetrieben. Durch den hinter dem Absperrschieber befindlichen Verteilerhahn kann das frei zum Behälter abfließende Hydraulikmittel gedrosselt und ganz oder teilweise in eine parallellaufende Abzweigung geleitet werden. Diese Abzweigung besteht aus zu schmierenden Lagerstellen des Triebwerks und anderer Motorenteile und Druckmittelverbraucher. Damit wird die Funktion einer Niederdruckpumpe erfüllt. In einem unteren, von der Kolbenstange zwischen Hilfskolben und Kolben kleineren Durchmessers durchdrungenen Arbeitsraum des Hydraulikzylinders münden mehrere Bohrungen ein, die in Längsrichtung gesehen in verschiedener Höhe liegen und über Kanäle oder Leitungen mit einem Kolbenschieber verbunden sind. Hinter diesem Kolbenschieber vereinigen sich diese Leitungen und führen gemeinsam zu dem Behälter. Hilfskolben und Kolben mit kleinerem Durchmesser finden ihren unteren Anschlag an jeweils derjenigen Bohrung, welche über den Kolbenschieber mit dem Behälter verbunden ist. Mit diesem hydraulisch regelbaren unteren Anschlag kann der Hilfskolben im Arbeitszylinder in regelbarer Höhe vor der Verbrennungsphase hydraulisch verblockt und somit das Verdichtungsverhältnis verstellt werden. Die Funktion einer Aufspeicherung der Höchstdruckspitzen bei klopfender Verbrennung erfüllt, soweit diese infolge des regelbaren Verdichtungsverhältnisses überhaupt noch auftreten, der Kolben im Hydraulikzylinder ebenfalls, indem die Flüssigkeit im oberen Arbeitsraum mitsamt der Flüssigkeitssäule in der Leitung bis zum Absperrschieber als Flüssigkeitsfeder wirkt. Die Federwirkung kann durch das Flächenverhältnis von Hilfskolben und Kolben mit kleinerem Durchmesser beeinflußt werden. Bisher ist die erfindungsgemäße Ausbildung des Steuerkolben- und Hydrauliksystems in seinen Funktionen als Steuerorgan der Auslaßschlitze einer Gleichstrommaschine, Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses, Vorrichtung zur elastischen Aufnahme schädlicher Höchstdruckspitzen und als Niederdruckschmierpumpe beschrieben worden. Die Funktion als Niederdruckschmierpumpe erfordert dabei, daß das Arbeitsmedium ausreichende Schmiereigenschaften besitzt. Soll die beschriebene Anlage außer den genannten Funktionen die Funktion einer Hochdruckeinspritzpumpe erfüllen, so muß das Arbeitsmedium Brennöl sein und außerdem ausreichende Schmiereigenschaften haben. Nur wenn diese Forderung erfüllt ist, kann der Erfindungsgegenstand außer den übrigen Funktionen Niederdruckschmierpumpe und Hochdruckeinspritzpumpe zugleich sein. Ist das Arbeitsmedium nur Schmieröl, kann von allen genannten Funktionen die der Hochdruckeinspritzpumpe nicht erfüllt werden. Ist das Arbeitsmedium dagegen nur Brennöl, muß die Funktion der Niederdruckschmierpumpe entfallen.According to a further embodiment of the invention is the hydraulic Stop forming hydraulic space via a line into which a periodically controlled Gate valve and a distributor tap is switched on, connected to a container. Check valves arranged directly on the hydraulic cylinder prevent this a backflow from the intended flow direction. The gate valve will driven at crankshaft speed. Through the one behind the gate valve The distributor tap located can allow the hydraulic fluid to flow freely to the container throttled and wholly or partially directed into a parallel junction will. This junction consists of bearings on the engine to be lubricated and other engine parts and pressure medium consumers. This makes the function of a Low pressure pump fulfilled. In a lower one, from the piston rod between the auxiliary piston and piston of smaller diameter penetrated working space of the hydraulic cylinder open several holes, which seen in the longitudinal direction at different heights and are connected to a piston valve via channels or lines. Behind This piston valve unite these lines and lead together to the Container. Auxiliary pistons and pistons with a smaller diameter have their lower ones Stop at the respective hole which is connected to the container via the piston valve connected is. With this hydraulically adjustable lower stop, the auxiliary piston Hydraulically blocked in the working cylinder at an adjustable height before the combustion phase and thus the compression ratio can be adjusted. The function of a storage the maximum pressure peaks with knocking combustion, as far as this is the result of the adjustable compression ratio still occur at all, the piston in Hydraulic cylinder likewise, in that the liquid in the upper working space along with it the liquid column in the line up to the gate valve as a liquid spring works. The spring effect can be determined by the area ratio of the auxiliary piston and piston can be influenced with a smaller diameter. So far, the training according to the invention of the control piston and hydraulic system in its functions as a control organ of the Outlet slots of a direct current machine, device for adjusting the compression ratio, Device for the elastic absorption of harmful maximum pressure peaks and as a low pressure lubrication pump has been described. The function as a low-pressure lubrication pump requires that the working medium has adequate lubricating properties. Should the described In addition to the functions mentioned, the system also functions as a high-pressure injection pump meet, the working medium must be fuel oil and also have sufficient lubricating properties to have. Only if this requirement is met, the subject of the invention can except the other functions of the low-pressure lubrication pump and high-pressure injection pump at the same time be. If the working medium is only lubricating oil, the the high pressure injection pump cannot be met. Is the working medium against it? only fuel oil, the function of the low-pressure lubrication pump must be omitted.

Die zusätzliche Funktion einer Hochdruckeinspritzpumpe bedingt erfindungsgemäß nur Änderungen des Absperrschiebers. Der Absperrschieber verblockt den oberen Arbeitsraum des Hydraulikzylinders samt der Leitung bis zum Absperrschieber vom Beginn des Verdichtungstaktes bis zum Ende des Arbeitstaktes, um dann den geringen Gasüberdruck im Arbeitszylinder für die Niederdruckschmierpumpe zu nutzen. Am Ende des Verdichtungstaktes steht aber der obere Arbeitsraum unter Hochdruck entsprechend dem Verdichtungsenddruck und dem übersetzungsverhältnis von Hilfskolben zu Kolben mit kleinerem Durchmesser. Es reicht demnach aus, zu diesem Zeitpunkt den Absperrschieber kurzzeitig zu einer zusätzlichen Hub- oder Drehbewegung zu veranlassen, um die vom oberen Arbeitsraum einmündende Leitung teilweise und für die Dauer der Einspritzzeit mit einer zur Einspritzdüse führenden Leitung zu verbinden. Die Einspritzung nach Menge und Zeitdauer kann damit durch die Größe und den Zeitpunkt einer zusätzlichen Bewegung des Absperrschiebers bei an sich verblocktem Zustand (Ende des Verdichtungstaktes) geregelt werden.According to the invention, the additional function of a high-pressure injection pump is required only changes to the gate valve. The gate valve blocks the upper working area of the hydraulic cylinder including the line up to the gate valve from the beginning of the compression stroke until the end of the work cycle, and then the slight excess gas pressure in the work cylinder to be used for the low-pressure lubrication pump. At the end of the compression stroke it says but the upper working space under high pressure according to the compression end pressure and the gear ratio from auxiliary piston to piston with a smaller one Diameter. It is therefore sufficient to briefly activate the gate valve at this point in time to induce an additional lifting or rotary movement in order to avoid that of the upper working area opening line partially and for the duration of the injection time with a to Connect injector leading line. Injection according to quantity and duration can thus be determined by the size and the time of an additional movement of the gate valve be regulated in the blocked state (end of the compression cycle).

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F ig . 1 einen Querschnitt durch die Maschine bei unterster Lage von Hilfskolben und Kolben mit kleinerem Durchmesser (Arbeitsbeginn), F ig. 2 einen Querschnitt durch die Maschine bei oberster Lage von Hilfskolben und Kolben mit kleinerem Durchmesser (Auspuffen und Spülen), F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Kolbenschieber für die Verstellung des Verdichtungsverhältnisses, F i g. 4 einen Längsschnitt durch den Absperrschieber, Fig. 5 den Schnitt A -B nach der Fig. 4, wenn der Absperrschieber die Hochdruckeinspritzung nicht bewirken kann, F i g. 6 den Schnitt A -B nach der F i g. 4, wenn der Absperrschieber so abgeändert ist, daß er die Hochdruckeinspritzung zusätzlich bewirken kann, in der nicht einspritzenden Stellung, F i g. 7 den Schnitt A-B nach der Fi g. 4 entsprechend F i g. 6, jedoch in der einspritzenden Stellung, F i g. 8 ein Schaltbild des gesamten Hydrauliksystems.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows fig. 1 shows a cross section through the machine with the lowest position of the auxiliary piston and piston with a smaller diameter (start of work), FIG. 2 shows a cross section through the machine with the uppermost position of the auxiliary piston and piston with a smaller diameter (exhausting and flushing), FIG. 3 shows a longitudinal section through the piston valve for adjusting the compression ratio, FIG. 4 shows a longitudinal section through the gate valve, FIG. 5 shows section A-B according to FIG. 4, when the gate valve cannot effect the high-pressure injection, FIG. 6 shows the section A -B according to FIG. 4, if the gate valve is modified so that it can additionally effect the high-pressure injection, in the non-injecting position, FIG. 7 the section AB according to Fi g. 4 according to FIG. 6, but in the injecting position, FIG. 8 is a circuit diagram of the entire hydraulic system.

In F i g. 1 ist der beginnende Arbeitstakt dargestellt. Ein Hilfskolben 1 ist mit einem Kolben 2 mit kleinerem Durchmesser fest verbunden, ein Hydraulikzylinder 3 ist über eine glockenförmige Haube 4 am Arbeitszylinder 5 befestigt. Der Hilfskolben 1 und der Kolben 2 mit kleinerem Durchmesser werden bei drucklosem Arbeitsraum durch eine Druckfeder 6 in ihre unterste Lage gedrückt. An Stelle der Druckfeder 6 kann aber auch der oberhalb des Hilfskolbens 1 befindliche Raum 7 als Luftfeder ausgebildet sein, indem ihm über einen Anschluß 8 Druckluft von wenigen Atmosphären Überdruck zugeführt wird. Dabei kann die Druckluft in Abhängigkeit der Motordrehzahl derart regelbar sein, daß mit zunehmender Motordrehzahl der Druck vergrößert wird, und umgekehrt. Von einem unteren Raum 9 des Hydraulikzylinders 3 gehen Leitungen 10a, 10b, 10c aus, welche in verschiedener Höhe in den Raum 9 einmünden. Diese Leitungen 10a, 10b, 10c führen zu einem Kolbenschieber 11, welcher in F i g. 3 dargestellt ist. Der in diesem Kolbenschieber 11 bewegliche Kolben 12 sperrt je nach Einstellung die einmündenden Leitungen 10 a, 10 b, 10c ab, womit der Raum 9 entweder über alle Leitungen 10a, 10b, 10c oder nur über die beiden oberen Leitungen 10 a, 10 b oder nur über die obere Leitung 10a mit einem Behälter 29 (Fig. 8) verbunden ist. Damit kann die untere Anschlagstellung von Hilfskolben 1 und Kolben 2 mit kleinerem Durchmesser geregelt werden. In F i g. 1 finden der Kolben 2 mit kleinerem Durchmesser und der Hilfskolben 1 ihren Anschlag schon an der einmündenden Leitung 10a, weil in F i g. 3 durch die Stellung des Kolbens 12 nur diese Leitung mit dem Behälter 29 verbunden ist. Es ist somit das kleinste Verdichtungsverhältnis eingestellt. Wird dagegen der Kolben 12 (F i g. 3) so weit herausgezogen, ' daß auch die Leitungen 10b, 10c freigelegt werden, so finden der Kolben 2 und der Hilfskolben 1 ihren Anschlag erst an der einmündenden Leitung 10c (F i g. 1). Es ist dann das größte Verdichtungsverhältnis eingestellt.In Fig. 1 shows the starting work cycle. An auxiliary piston 1 is firmly connected to a piston 2 with a smaller diameter, and a hydraulic cylinder 3 is attached to the working cylinder 5 via a bell-shaped hood 4. The auxiliary piston 1 and the piston 2 with a smaller diameter are pressed into their lowest position by a compression spring 6 when the working space is depressurized. Instead of the compression spring 6, the space 7 located above the auxiliary piston 1 can also be designed as an air spring, in that compressed air of a few atmospheres overpressure is fed to it via a connection 8. The compressed air can be regulated as a function of the engine speed in such a way that the pressure is increased as the engine speed increases, and vice versa. Lines 10 a, 10 b , 10 c extend from a lower space 9 of the hydraulic cylinder 3 and open into space 9 at different heights. These lines 10 a, 10 b , 10 c lead to a piston valve 11, which is shown in FIG. 3 is shown. The piston 12, which is movable in this piston valve 11, blocks the opening lines 10 a, 10 b, 10 c depending on the setting, whereby the space 9 either over all lines 10 a, 10 b, 10 c or only over the two upper lines 10 a, 10 b or only via the upper line 10 a with a container 29 (Fig. 8). This allows the lower stop position of auxiliary piston 1 and piston 2 with a smaller diameter to be regulated. In Fig. 1, the piston 2 with a smaller diameter and the auxiliary piston 1 find their stop at the confluent line 10 a, because in FIG. 3, only this line is connected to the container 29 due to the position of the piston 12. The lowest compression ratio is thus set. If, on the other hand, the piston 12 (FIG. 3) is pulled out so far that the lines 10b, 10c are also exposed, the piston 2 and the auxiliary piston 1 only find their stop at the confluent line 10c (FIG. 1 ). The highest compression ratio is then set.

Bei arbeitendem Motor findet ein ständiges Hin-und Herbewegen von Arbeitsflüssigkeit zwischen dem Raum 9 (F i g. 1), dem Kolbenschieber 11 (F i g. 3) und dem Behälter 29 statt. Dies ist in F i g. 8 durch doppelte Pfeile dargestellt. Der Raum 9 ist gegen die Kolbenstange des Kolbens 2 durch ein übliches Dichtelement 13 abgedichtet. Im beginnenden Arbeitstakt nach F i g. 1 ist der obere Hydraulikraum 14 vollständig mit Arbeitsmedium gefüllt und steht unter noch ansteigendem Hochdruck. Das nur einlassende Rückschlagventil 15 ist geschlossen. Das Arbeitsmedium im nur auslassenden Rückschlagventil 16 und in der anschließenden Leitung 17 bis zum Absperrschieber 18 (F i g. 4) steht unter demselben Hochdruck. Der in Fig.4 dargestellte Absperrschieber 18 ist ein druckentlastendes Kolbenventil herkömmlicher Bauart; durch ihn kann die zu einem Verteilerhahn 21 bzw. Behälter 29 (Fig. 8) führende Leitung abgesperrt werden. Zu diesem Zweck wird der Kolben 19 entgegen der Wirkung der Feder 20 eingeschoben, in vorteilhafter Weise durch einen in F i g. 4 nicht dargestellten Nocken, der an der Motorkurbelwelle, aber auch am Zylinderkopf angeordnet sein kann und mit Kurbelwellendrehzahl angetrieben wird. Gegen Ende des Arbeitstaktes gibt der Nocken den Kolben 19 frei, worauf die Feder 20 den Kolben 19 zurückzieht und den Absperrschieber 18 öffnet. Die noch unter Überdruck stehenden Verbrennungsgase können damit den Hilfskolben 1 mitsamt dem Kolben 2 mit kleinerem Durchmesser aufwärts bewegen, das Arbeitsmedium aus dem Hydraulikraum 14 verdrängen und es über die Leitung 17 und den geöffneten Absperrschieber 18 zum Verteilerhahn 21, d. h. teilweise zum Behälter 29 und teilweise zu den Schmierstellen und Druckmittelverbrauchern 30, 31, 32 drücken. Dieser Aufwärtshub von Hilfskolben 1 und Kolben 2 geht so weit, bis der Kolben 2 die Bohrung des auslassenden Rückschlagventiles 16 absperrt und damit hydraulisch anschlägt. Diese Stellung ist in F i g. 2 dargestellt (Auspuffen und Spülen). Dabei öffnet der Hilfskolben 1 die Auspuffschlitze, kurz später der Arbeitskolben die Spülschlitze. Nach abgesunkenem Brennraumdruck und beendetem Spülen beginnt die Druckfeder 6 bzw. die Luftfeder im Raum 7 den Hilfskolben 1 mit dem Kolben 2 mit kleinerem Durchmesser wieder abwärts zu schieben, bis der untere hydraulische Anschlag entsprechend der schon beschriebenen Verstelleinrichtung erreicht ist. Dabei saugt der Kolben 2 mit kleinerem Durchmesser Arbeitsmedium in den Hydraulikraum 14 über das einlassende Rückschlagventil 15 an. In der untersten Lage des Hilfskolbens 1 und des Kolbens 2 schließt der Nocken den Absperrschieber 18, der Verdichtungstakt beginnt, und das Arbeitsspiel wiederholt sich in der beschriebenen Weise.When the engine is working, there is a constant back and forth movement of working fluid between the space 9 (FIG. 1), the piston valve 11 (FIG. 3) and the container 29. This is in FIG. 8 represented by double arrows. The space 9 is sealed against the piston rod of the piston 2 by a conventional sealing element 13. In the starting work cycle according to FIG. 1, the upper hydraulic chamber 14 is completely filled with working medium and is under still increasing high pressure. The only inlet check valve 15 is closed. The working medium in the check valve 16, which is only discharging, and in the adjoining line 17 up to the gate valve 18 (FIG. 4) is under the same high pressure. The gate valve 18 shown in Figure 4 is a pressure-relieving piston valve of conventional design; through it, the line leading to a distributor tap 21 or container 29 (FIG. 8) can be shut off. For this purpose, the piston 19 is pushed in against the action of the spring 20, advantageously by means of a device shown in FIG. 4 cam, not shown, which can be arranged on the engine crankshaft, but also on the cylinder head and is driven at the crankshaft speed. Towards the end of the work cycle, the cam releases the piston 19, whereupon the spring 20 pulls the piston 19 back and opens the gate valve 18. The combustion gases, which are still under overpressure, can thus move the auxiliary piston 1 together with the piston 2 with a smaller diameter upwards, displace the working medium from the hydraulic chamber 14 and transfer it via the line 17 and the open gate valve 18 to the distributor valve 21, ie partly to the container 29 and partly Press to the lubrication points and pressure medium consumers 30, 31, 32. This upward stroke of the auxiliary piston 1 and piston 2 goes so far until the piston 2 closes the bore of the discharging check valve 16 and thus strikes hydraulically. This position is shown in FIG. 2 (exhausting and flushing). The auxiliary piston 1 opens the exhaust ports, and shortly afterwards the working piston opens the scavenging ports. After the combustion chamber pressure has dropped and the purging is complete, the compression spring 6 or the air spring in chamber 7 begins to push the auxiliary piston 1 with the piston 2 with a smaller diameter back down until the lower hydraulic stop is reached according to the adjustment device already described. The piston 2 with a smaller diameter sucks working medium into the hydraulic chamber 14 via the inlet check valve 15. In the lowermost position of the auxiliary piston 1 and the piston 2, the cam closes the gate valve 18, the compression stroke begins, and the work cycle is repeated in the manner described.

Treten bei der einsetzenden Verbrennung durch besondere Umstände (Frühzündung, schnelle Belastungssteigerung, minderwertige Kraftstoffe) hohe Verbrennungsdruckspitzen und damit Klopferscheinungen auf, so wirkt die Druckflüssigkeit im Hydraulikzylinder 3 und in der Leitung 17 bis zum Absperrschieber 18 als zusammendrückbare Flüssigkeitssäule und vermeidet so die äußerst schädlichen Klopferscheinungen. Für eine solche elastische Wirkung brauchen die kurzzeitigen hohen Brenndruckspitzen nur einen genügend hohen Druck im Hydraulikzylinder 3 zu veranlassen, um die Flüssigkeit in geringem Maß zu komprimieren. Die elastische Wirkung kann durch die entsprechende Wahl des Flächenverhältnisses zwischen dem Hilfskolben 1 und dem Kolben 2 mit kleinerem Durchmesser beeinflußt werden.If, due to special circumstances (early ignition, rapid increase in load, inferior fuels), high combustion pressure peaks and thus knocking occur during the onset of combustion, the pressure fluid in the hydraulic cylinder 3 and in the line 17 to the gate valve 18 acts as a compressible column of fluid and thus avoids the extremely harmful knocking phenomena . For such an elastic effect, the brief high combustion pressure peaks only need to induce a sufficiently high pressure in the hydraulic cylinder 3 in order to compress the liquid to a small extent. The elastic effect can be influenced by the appropriate choice of the area ratio between the auxiliary piston 1 and the piston 2 with a smaller diameter.

Um die Druckfeder 6 vor übermäßiger Erwärmung zu schützen, ist eine aus wärmeisolierendem Material bestehende Scheibe 22 zwischen der Druckfeder 6 und dem Hilfskolben 1 angeordnet.To protect the compression spring 6 from excessive heating, is a consisting of heat insulating material washer 22 between the compression spring 6 and the auxiliary piston 1 arranged.

Der Absperrschieber 18 nach F i g. 4 ist bisher nur in seiner Funktion als absperrendes Bauteil beschrieben worden. Dies entspricht einer Ausbildung ohne Hochdruckeinspritzung. Für diesen Fall besitzt der Querschnitt des Absperrschiebers 18 die in F i g. 5 dargestellte Form, welche der Gestalt eines bekannten, druckentlastenden Kolbenventils entspricht. Der Absperrschieber 18 ist in den F i g. 6 und 7 auf die Erfordernisse der zusätzlichen Hochdruckeinspritzung erfindungsgemäß abgeändert.The gate valve 18 according to FIG. 4 is currently only in its function has been described as a shut-off component. This corresponds to training without High pressure injection. In this case, the cross-section of the gate valve has 18 the in F i g. 5 shape shown, which is the shape of a known, pressure-relieving Piston valve corresponds. The gate valve 18 is shown in FIGS. 6 and 7 on the Modified requirements of the additional high pressure injection according to the invention.

In F i g. 6 ist der vorher freie Ringraum in zwei Räume 23, 24 geteilt, welche über die im Kolben 19 befindliche Querbohrung 25 miteinander in Verbindung stehen. Damit ist für den Kolben 19 wieder ein Druckausgleich hergestellt. Die Querbohrung 25 steht ferner mit einer weiteren Querbohrung 26 in Verbindung, welche mit der Bohrung 25 einen spitzen Winkel bildet. Diese Querbohrung 26 kann dabei den Kolben 19 vollständig durchstoßen und somit zwei von der Bohrung 25 abzweigende öffnungen ergeben, wie es in F i g. 6 und 7 dargestellt ist. Sie kann jedoch auch nur bis zur Mitte des Kolbens 19 vordringen und damit nur eine von der Bohrung 25 abzweigende Öffnung bilden. Dementsprechend können in das Absperrschiebergehäuse zwei Bohrungen 27,28 oder nur eine Bohrung einmünden. Von diesen Bohrungen 27, 28 führen Hochdruckleitungen zu den Einspritzdüsen. Wird nun zum Einspritzpunkt am Ende des Verdichtungstaktes der Kolben 19 für die Dauer der Einspritzzeit derart verdreht, daß die Querbohrung 26 mit den Bohrungen 27, 28 zur Deckung kommt (F i g. 7), so bewirkt der auf dem Hilfskolben 1 lastende Verdichtungsenddruck über den Kolben 2, die Leitung 17, die eben benannten Bohrungen 25, 26, 27, 28 des Absperrschiebers 18 und die Einspritzdüsen die Brennstoffeinspritzung in den Arbeitszylinder.In Fig. 6, the previously free annular space is divided into two spaces 23, 24, which are connected to one another via the transverse bore 25 located in the piston 19. A pressure equalization is thus established for the piston 19 again. The transverse bore 25 is also connected to a further transverse bore 26 which forms an acute angle with the bore 25. This transverse bore 26 can pierce the piston 19 completely and thus result in two openings branching off from the bore 25, as shown in FIG. 6 and 7 is shown. However, it can also only penetrate as far as the center of the piston 19 and thus only form an opening branching off from the bore 25. Accordingly, two bores 27, 28 or only one bore can open into the gate valve housing. High-pressure lines lead from these bores 27, 28 to the injection nozzles. If, at the injection point at the end of the compression stroke, the piston 19 is rotated for the duration of the injection time in such a way that the transverse bore 26 is congruent with the bores 27, 28 (FIG. 7), the final compression pressure on the auxiliary piston 1 causes over the piston 2, the line 17, the just named bores 25, 26, 27, 28 of the gate valve 18 and the injection nozzles the fuel injection into the working cylinder.

Dabei kann von einem Absperrschieber aus die gleichzeitige Hochdruckeinspritzung in mehrere, in gleicher Arbeitsphase liegende Zylinder erfolgen, wie überhaupt für alle in einer Arbeitsphase befindlichen Zylinder, z. B. einer Vielzylinder-Schiffsmaschine, nur ein Absperrschieber erforderlich ist. Liegen z. B. bei einer h-Zylindermaschine stets zwei Zylinder in einer Arbeitsphase, so reichen h/2 Absperrschieber aus, welche von einer entsprechend ausgebildeten Nockenscheibe betätigt werden. Der Absperrschieber 18 kann die Funktionen der Niederdruckschmierpumpe und der Hochdruckeinspritzpumpe zugleich nur dann übernehmen, wenn als Arbeitsmedium Brennöl verwendet wird, das auch über ausreichende Schmiereigenschaften verfügt. In F i g. 8 ist das Schaltbild des gesamten Hydrauliksystems für eine Einzylindermaschine dargestellt. Dabei sind die einzelnen Aggregate sinnbildlich gezeichnet. Der Hauptkreis läuft vom Behälter 29 über den Hydraulikzylinder 3 (Hydraulikraum 14), den Absperrschieber 18 und den Verteilerhahn 21 zum Behälter 29 zurück. Von diesem Hauptarbeitskreis zweigt ein Druckmittelverbraucherkreis ab; er führt vom Verteilerhahn 21 zu den z. B. drei angegebenen Druckmittelverbrauchern 30, 31, 32 und von hier zum Hauptarbeitskreis zurück. Ein weiterer gesonderter Arbeitskreis ist das hin- und herbewegte Arbeitsmittel zwischen dem Hydraulikzylinder 3 (Raum 9), dem Kolbenschieber 11 und dem Behälter 29.Simultaneous high-pressure injection into several cylinders in the same working phase can be carried out from a gate valve, as is the case for all cylinders in a working phase, e.g. B. a multi-cylinder marine engine, only one gate valve is required. Are z. B. with an h-cylinder machine always two cylinders in one work phase, then h / 2 gate valves are sufficient, which are actuated by a correspondingly designed cam disk. The gate valve 18 can only take over the functions of the low-pressure lubrication pump and the high-pressure injection pump at the same time if the working medium used is fuel oil that also has adequate lubricating properties. In Fig. 8 shows the circuit diagram of the entire hydraulic system for a single-cylinder machine. The individual units are symbolically drawn. The main circuit runs from the container 29 via the hydraulic cylinder 3 (hydraulic chamber 14), the gate valve 18 and the distributor valve 21 back to the container 29. A pressure medium consumer group branches off from this main working group; it leads from the distributor valve 21 to the z. B. three specified pressure medium consumers 30, 31, 32 and from here back to the main working group. Another separate working group is the working fluid that is moved to and fro between the hydraulic cylinder 3 (space 9), the piston valve 11 and the container 29.

In F i g. 8 ist ferner die vom Absperrschieber 18 zum Arbeitszylinder führende Hochdruckeinspritzleitung gestrichelt angedeutet.In Fig. 8 is also that of the gate valve 18 to the working cylinder leading high pressure injection line indicated by dashed lines.

Claims (7)

Patentsprüche: 1. Gleichstrom-Zweitaktbrennkraftmaschine mit einem Hilfskolben, der dem Arbeitskolben gleichachsig gegenüberliegt, zur willkürlichen Veränderung des Verdichtungsverhältnisses im Brennraum der Maschine verschiebbar ist und zur Steuerung von Zylinderauslaßschlitzen dient, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Hilfskolben (1), unter der Kraft des Zylinderdrucks und elastischer Mittel stehend, frei liegend angeordnet und mit einem Kolben (2) kleineren Durchmessers über eine Kolbenstange verbunden ist, wobei der Kolben(2) von einem einer periodischen Steuerung unterworfenen hydraulischen Medium beaufschlagt ist, und daß der Kolben (2) einen in beiden Richtungen wirkenden, durch die Steuerung in einer Richtung lösbaren hydraulischen Anschlag bildet und durch seine Auswärtsbewegung das hydraulische Medium zu einem Kreislauf durch Aggregate wie schmier- und arbeitsleistende Hilfsanlagen der Maschine zwingt. Patent claims: 1. Direct current two-stroke internal combustion engine with a Auxiliary piston, which is coaxially opposite to the working piston, to the arbitrary Change of the compression ratio in the combustion chamber of the machine can be shifted and is used to control cylinder exhaust ports, characterized in that that in a known manner the auxiliary piston (1), under the force of the cylinder pressure and elastic means standing, freely arranged and with a piston (2) smaller diameter is connected via a piston rod, whereby the piston (2) acted upon by a hydraulic medium subject to periodic control is, and that the piston (2) one acting in both directions, by the control forms releasable hydraulic stop in one direction and by its outward movement the hydraulic medium to a circuit through aggregates such as lubricating and work-performing Forces auxiliary equipment of the machine. 2. Gleichstrom-Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den hydraulischen Anschlag bildende Hydraulikraum (14) über eine Leitung, in die ein periodisch gesteuerter Absperrschieber (18) und ein Verteilerhahn (21) eingeschaltet ist, mit einem Behälter (29) verbunden ist. 2. Direct current two-stroke internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the hydraulic space (14) forming the hydraulic stop is switched on via a line into which a periodically controlled gate valve (18) and a distributor valve (21) are connected, with a container (29) connected is. 3. Gleichstrom-Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1. und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Verteilerhahn (21) Druckflüssigkeit für die Triebwerksschmierung, die Schmierung anderer Aggregate und für arbeitsleistende Anlagen abgezweigt ist. 3. Direct current two-stroke internal combustion engine according to claim 1 and 2, characterized in that pressure fluid for the engine lubrication, the lubrication of other units and for work-performing systems is branched off from the distributor tap (21). 4. Gleichstrom-Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von dem inneren, von der Kolbenstange des Hilfskolbens (1) und des Kolbens (2) durchdrungenen Hydraulikraum (9) mehrere in Längsrichtung gestaffelte Leitungen (10 a, 10b, 10c) ausgehen, welche mit einem Kolbenschieber (11) und dem Behälter (29) in Verbindung stehen, derart, daß durch den Kolbenschieber (11) die gestuften Leitungen (10 a, 10 b, 10 c) nacheinander gesperrt sind und damit die innere Anschlagstellung des Hilfskolbens (1) und des Kolbens (2) variabel ist. 4. Direct current two-stroke internal combustion engine according to claim 1 to 3, characterized in that the inner hydraulic chamber (9) penetrated by the piston rod of the auxiliary piston (1) and the piston (2) has a plurality of longitudinally staggered lines (10 a , 10 b, 10 c) go out, which are connected to a piston valve (11) and the container (29) in such a way that the stepped lines (10 a, 10 b, 10 c) are sequentially blocked by the piston valve (11) and thus the inner The stop position of the auxiliary piston (1) and the piston (2) is variable. 5. Gleichstrom-Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Abbau sehr hoher Verbrennungsdruckspitzen die im äußeren Hydraulikraum (14) und in der Leitung (17) bis zum Absperrschieber (18) befindliche Flüssigkeitssäule durch eine entsprechend große Flächenabstufung zwischen dem Hilfskolben (1) und dem Kolben (2) zusammendrückbar ist. 5. direct current two-stroke internal combustion engine according to claim 1 to 4, characterized in that for the reduction of very high combustion pressure peaks in the outer hydraulic chamber (14) and in the line (17) to the gate valve (18) located liquid column by a correspondingly large area gradation between the Auxiliary piston (1) and the piston (2) can be compressed. 6. Gleichstrom-Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in verblockender Stellung befindliche Absperrschieber (18) am Ende des Verdichtungstaktes einer zusätzlichen Bewegung unterworfen ist, welche über Querbohrungen (25,26) den unter Hochdruck stehenden äußeren Hydraulikraum (14) mit der Einspritzdüse für die Dauer der Einspritzzeit verbindet und somit durch den durch das übersetzungsverhältnis von Hilfskolben (1) und Kolben (2) verstärkten Verdichtungsenddruck die Einspritzung in den Brennraum bewirkt ist. 6. Direct current two-stroke internal combustion engine according to claim 1 to 5, characterized in that the gate valve (18) located in the blocking position is subjected to an additional movement at the end of the compression stroke, which via transverse bores (25, 26) the outer hydraulic chamber (14 ) connects to the injection nozzle for the duration of the injection time and thus the injection into the combustion chamber is effected by the compression end pressure, which is increased by the transmission ratio of the auxiliary piston (1) and piston (2). 7. Gleichstrom-Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mehrzylindermaschinen alle in gleicher Arbeitsphase befindlichen Arbeitszylinder von einem Absperrschieber (18) zum Zweck der Verblockung und der Hochdruckeinspritzung betätigt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 290 786; schweizerische Patentschrift Nr. 236 284.7. DC two-stroke internal combustion engine according to claim 1 to 6, characterized characterized in that, in the case of multi-cylinder machines, all are in the same working phase Working cylinder of a gate valve (18) for the purpose of blocking and the High pressure injection are actuated. Publications considered: German U.S. Patent No. 290,786; Swiss patent specification No. 236 284.
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