DE19509726A1

DE19509726A1 - Two-stroke IC engine

Info

Publication number: DE19509726A1
Application number: DE19509726A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Seebeck; Maria Seebeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-12
Filing date: 1995-03-12
Publication date: 1996-09-19
Also published as: DE19545243A1

Abstract

The engine has at least one auxiliary piston, and this may be used in an Otto and a Diesel engine. Intake and exhaust valves are located near the top and/or the bottom dead centre. Working stroke may be above or below the auxiliary piston.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben, insbesondere in der Automobiltechnik, Industrie und überall, wo Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.The invention relates to a two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston, especially in automotive engineering, Industry and wherever internal combustion engines are used.

Stand der Technik: Nachteile der herkömmlichen Zweitaktmotoren liegen vor allem in der Spülungsphase. Das Problem dabei ist, das verbrannte Gas möglichst vollständig zu entfernen, aber von der frischen Füllung möglichst wenig durch die noch offenen Auslaßschlitze zu verlieren.State of the art: disadvantages of conventional two-stroke engines are mainly in the rinsing phase. The problem with this is that to remove burnt gas as completely as possible, but from the fresh filling as little as possible due to the still open Lose outlet slots.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweitaktmotor zu erfinden, der das verbrannte Gas möglichst vollständig entfernt, aber von der frischen Füllung möglichst nichts verliert.The invention has for its object to a two-stroke engine invent that removes the burned gas as completely as possible, but if possible loses nothing of the fresh filling.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst und ist prinzipiell in Fig. 1 bis 5 beschrieben:The object is achieved according to the invention as follows and is described in principle in FIGS. 1 to 5:

Über dem Kolben K befindet sich ein Hilfskolben HK, der die Aufgabe hat (in der Zeit, in der sich der Kolben K um den unteren Totpunkt UT bewegt), das verbrannte Gas möglichst vollständig zu entfernen (s. Fig. 3). Die Rückwärtsbewegung des sich mindestens sechsmal schneller bewegenden Hilfskolbens HK gegenüber dem Kolben K kann (wegen seiner höheren Geschwindigkeit und damit zum besseren Vermischen des Treibstoffes mit der Luft) zum Ansaugen benutzt werden.Above the piston K there is an auxiliary piston HK, which has the task (during the time in which the piston K moves around the bottom dead center UT) to remove the burned gas as completely as possible (see FIG. 3). The backward movement of the auxiliary piston HK, which moves at least six times faster than the piston K, can be used for suction (because of its higher speed and therefore for better mixing of the fuel with the air).

In Fig. 2 verbrennt das Gemisch mit anschließender Ausdehnung der verbrannten Gase (das Arbeiten). Der Kolben K bewegt sich nach unten, erreicht das offene Auslaßventil AV, das verbrannte Gas entweicht und der Druck sinkt. Der Hilfskolben HK ruht bisher in seiner obersten Lage.In Fig. 2, the mixture burns with subsequent expansion of the burned gases (the work). The piston K moves downward, reaches the open exhaust valve AV, the burned gas escapes and the pressure drops. The auxiliary piston HK has so far been in its uppermost position.

Fig. 3 zeigt, wie das verbrannte Gas ausgestoßen wird (das Ausstoßen). Der Hilfskolben HK bewegt sich mit erhöhter Geschwindigkeit gegenüber dem Kolben K abwärts. Dabei wird der Rest des verbrannten Gases (der Rauch) ausgestoßen. Fig. 3 shows how the burned gas is exhausted (the exhaust). The auxiliary piston HK moves downward at an increased speed relative to the piston K. The rest of the burned gas (the smoke) is expelled.

(Die Kurbelwelle dreht inzwischen die letzten 30° zum UT, der Kolben K legt inzwischen den letzten Weg von 6.8% der Hubhöhe zum UT, befindet sich im UT und trifft mit dem Hilfskolben HK zusammen, s. Fig. 3A.)(The crankshaft now rotates the last 30 ° to the UT, the piston K now makes the last path of 6.8% of the lifting height to the UT, is located in the UT and meets the auxiliary piston HK, see Fig. 3A.)

Fig. 4 zeigt das Ansaugen des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Der Hilfskolben HK bewegt sich mit erhöhter Geschwindigkeit gegenüber dem Kolben K aufwärts. Dabei saugt er das Gemisch ein. (Die Kurbelwelle dreht inzwischen die ersten 30° nach dem UT, der Kolben K legt inzwischen den ersten Weg von 6.8% der Hubhöhe nach dem UT.) Der Hilfskolben HK erreichte inzwischen seine oberste Lage und ruht. Fig. 4 shows the intake of the fuel-air mixture. The auxiliary piston HK moves upwards at an increased speed relative to the piston K. He sucks in the mixture. (The crankshaft now rotates the first 30 ° after the UT, the piston K now makes the first path of 6.8% of the lifting height after the UT.) The auxiliary piston HK has now reached its top position and is at rest.

In Fig. 5 wird das Gemisch verdichtet (das Verdichten). Der Kolben K bewegt sich aufwärts, der Hilfskolben HK ruht. In Fig. 5, the mixture is compressed (the compression). The piston K moves upwards, the auxiliary piston HK is at rest.

Als erzielte Vorteile sind zu nennen:The advantages achieved are:

1. The burned gas is almost completely removed. Of nothing gets lost in the fresh filling. The efficiency increases, as well as performance.
2. Inlet and outlet valves are not subjected to great pressure, which reduces the manufacturing costs, as well as the simple structure.
3. If the auxiliary piston is used for suction, it will come through its higher speed for better mixing of the Fuel with the air.

Application example 1

Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben nach Patentanspruch 1, ist in Fig. 1 beschrieben:
Ein Beispiel, wie sich der Hilfskolben bewegen läßt. Eine Feder drückt (über einen Stange) auf den Hilfskolben HK. Diese Feder kann während des Verdichten vorgespannt und gesichert werden und während der Explosion abgesichert werden, so daß, sobald der Druck nachläßt (wenn der Kolben K den offenen AV erreicht hat, s. Fig. 3), der HK nach unten gedrückt wird, das verbrannte Gas vorm HK und der sich bildende Unterdruck hinter dem HK wirken dabei als Luftpolster. Die Rückwärtsbewegung kann über einen mechanischen Hebel oder per Elektromagnet ausgelöst werden. Hat der HK bei der Abwärtsbewegung über eine kleine Bohrung ein bißchen Luft eingesaugt, wirkt diese bei der Aufwärtsbewegung wie ein Stoßdämpfer. Der Bewegungshebel des HK kann direkt durch den Kopf durchgeführt werden (wie in allen Abbildungen sichtbar ist) oder (wegen kleinerer Bauweise) in einer (oder zwei) Rille(n) in der Wand des Zylinders nach unten geführt werden (wie in Fig. 1A angedeutet ist), und jedesmal wenn der Kolben sich um den unteren Totpunkt UT bewegt, macht die Kurbelwelle für eine kurze Bewegung der HK-Bewegungsstange Platz frei. In Fig. 1A ist der Bewegungshebel des HK gestrichelt gezeichnet und als S (Stange, Stößel) bezeichnet. Der HK ist keinem großen Druck ausgesetzt, deswegen kann er auch viel leichter als der Kolben K aufgebaut werden. Der HK ist keinem großen Druck ausgesetzt. Beim Verdichten, der Explosion und dem Arbeiten ist er an die Zylinderkopfstirnfläche angelegt. Genauso wenig (im Motor nach Fig. 1) sind die Ventile (im Motor nach Fig. 1) AV (Auslaß-) und EV (Einlaßventil) dem Druck ausgesetzt. Deswegen könnten einfache Schiebeventile ausreichen. Gezündet werden kann mit einer Zündkerze ZK.Two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston according to claim 1 is described in Fig. 1:
An example of how the auxiliary piston can be moved. A spring presses (via a rod) on the auxiliary piston HK. This spring can be biased and secured during compression and secured during the explosion so that as soon as the pressure subsides (when the piston K has reached the open AV, see Fig. 3), the HK is pressed down, that burned gas in front of the HK and the negative pressure that forms behind the HK act as an air cushion. The backward movement can be triggered by a mechanical lever or by an electromagnet. If the HK has sucked in a little air when moving downwards through a small hole, it acts as a shock absorber during the upward movement. The HK movement lever can be carried out directly through the head (as can be seen in all figures) or (due to its smaller design) can be guided downwards in one (or two) groove (s) in the wall of the cylinder (as in Fig. 1A is indicated), and each time the piston moves around the bottom dead center UT, the crankshaft frees up space for a brief movement of the HK movement rod. In Fig. 1A, the movement lever of the HK is drawn in dashed lines and referred to as S (rod, plunger). The HK is not exposed to great pressure, which is why it can be constructed much more easily than the piston K. The HK is not subjected to great pressure. When compressing, exploding and working, it is applied to the cylinder head face. Neither (in the engine of Fig. 1) are the valves (in the engine of Fig. 1) AV (exhaust) and EV (intake valve) exposed to pressure. Therefore simple slide valves could be sufficient. It can be ignited with a ZK spark plug.

Fig. 2 Arbeiten Fig. 2 works

Fig. 3 Ausstoßen Fig. 3 expelling

Fig. 4 Ansaugen Fig. 4 suction

Fig. 5 Verdichten Fig. 5 compaction

Fig. 3A zeigt, wie sich die Kolben im UT treffen. Figure 3A shows how the pistons meet in the UT.

Fig. 6 ist die Legende für alle Abbildungen:
AN - Ansaugen
VE - Verdichten
AR - Arbeiten
AU - Ausstoßen Fig. 6 is the legend for all figures:
ON - suction
VE - compacting
AR - works
AU - expelling

Example of use 2

Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben nach Patentanspruch 1, ist in Fig. 7 und Fig. 7A beschrieben:
Im Grunde genommen handelt es sich um einen klassischen Viertaktmotor mit Ventilen im Zylinderkopf. Durch den Hilfskolben HK wurde der Motor zu einem Zweitakter umgebaut. Der Bewegungshebel des HK kann direkt durch den Kopf durchgeführt werden (wie in Fig. 7 sichtbar ist) oder in einer (oder zwei) Rille(n) in der Wand des Zylinders nach unten durchgeführt werden (wie in Fig. 7A angedeutet ist). In Fig. 7A ist der Bewegungshebel des HK gestrichelt gezeichnet und als S (Stange, Stößel) bezeichnet.Two stroke internal combustion engine with an auxiliary piston according to claim 1, is shown in Figure 7 and described in Figure 7A..:
Basically, it is a classic four-stroke engine with valves in the cylinder head. The engine was converted into a two-stroke engine using the HK auxiliary piston. The HK movement lever can be performed directly through the head (as seen in Figure 7) or can be performed in one (or two) groove (s) down the wall of the cylinder (as indicated in Figure 7A). In Fig. 7A the movement lever of the HK is drawn in dashed lines and referred to as S (rod, plunger).

Fig. 8 und 8A Arbeiten Fig. 8 and 8A work

Fig. 9 und 9A Ausstoßen Figs. 9 and 9A eject

Fig. 10 und 10A Ansaugen Figs. 10 and 10A sucking

Fig. 11 und 11A Verdichten Figs. 11 and 11A densifying

Example of use 3

Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Hilfskolben nach Patentanspruch 1, in Fig. 7B . . . 7B-8 beschrieben:Two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston according to claim 1, in Fig. 7B. . . 7B-8:

Fig. 7B-2 Ausstoßen und Ansaugen Fig. 7B-2 expelling and sucking

Fig. 7B-3 Verdichten Fig. 7B-3 densifying

Fig. 7B-4 Arbeiten Fig. 7B-4 works

Fig. 7B-5 Anstoßen und Ansaugen Fig. 7B-5 bumping and sucking

Fig. 7B-6 Verdichten Fig. 7B-6 densifying

Fig. 7B-7 Arbeiten Fig. 7B-7 works

Fig. 7B-8 (ist identisch mit Fig. 7B-1): Der Kolben K hat eben das bereits geöffnete, untere Auslaßventil AV (jedoch noch nicht das geschlossene, untere Einlaßventil EV) erreicht. Der Druck sinkt schlagartig, diese zwei Ventile sind nur einem geringen Druck ausgesetzt. Fig. 7B-8 (is identical to Fig. 7B-1): The piston K has just reached the already opened, lower exhaust valve AV (but not yet the closed, lower intake valve EV). The pressure drops suddenly, these two valves are only exposed to a low pressure.

Der Unterschied gegenüber den Anwendungsbeispielen 1 und 2 liegt darin, daß der Hilfskolben HK nur eine schnelle Bewegung macht (siehe Fig. 7B-2 und Fig. 7B-5). Der Arbeitsgang geschieht einmal oberhalb und einmal unterhalb des Hilfskolben.The difference from the application examples 1 and 2 is that the auxiliary piston HK only makes a quick movement (see Fig. 7B-2 and Fig. 7B-5). The process happens once above and once below the auxiliary piston.

Die oberen Ventile AV und EV sind dem vollem Druck des Arbeitsganges (der Explosion) ausgesetzt - im Gegenteil zu den unteren:The upper valves AV and EV are under the full pressure of the Operation (the explosion) exposed - contrary to the lower:

In Fig. 7B-7 ist das untere Auslaßventil AV eher geöffnet, bevor der restliche Druck des Arbeitsganges ihn erreicht. In Fig. 7B-8 ist zwar das untere Einlaßventil EV geschlossen, jedoch ist der Druck des verbrannten Gases durch das eher offene, untere Auslaßventil AV gesunken.In Fig. 7B-7, the bottom outlet valve AV is rather opened before the residual pressure of the working cycle reaches it. In Fig. 7B-8 while the lower intake valve EV is closed, however, the pressure of the burned gas is decreased by the rather open lower outlet valve AV.

In Fig. 7B-3 wird der Hilfskolben HK von dem Kolben K nach oben bewegt.In Fig. 7B-3 is moved upwards the auxiliary piston HK of the piston K.

In Fig. 7B-4 wird der Hilfskolben HK durch den Druck beim Arbeitsgang nach unten bewegt.In Fig. 7B-4, the auxiliary piston HK is moved by the pressure during operation down.

In Fig. 7B-1 kann der Hilfskolben HK durch eine vorgespannte Feder nach unten sinken, wenn der Druck im Zylinder nach beenden des Arbeitsganges schlagartig absinkt.In Fig. 7B-1, the auxiliary piston HK can sink downward through a prestressed spring if the pressure in the cylinder drops suddenly after the work step has ended.

In Fig. 7B-5 kann der Hilfskolben HK durch eine vorgespannte Feder nach oben gehen, wenn den Druck im Zylinder nach beenden des Arbeitsganges schlagartig absinkt.In Fig. 7B-5 the auxiliary piston HK can go up by a preloaded spring when the pressure in the cylinder suddenly drops after the end of the operation.

Claims

1. Two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston, particularly in automotive engineering, industry and wherever internal combustion engines are used, characterized in that it contains at least one auxiliary piston.

2. Two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston according to claim 1, characterized in that the auxiliary piston is used in a gasoline or diesel engine becomes.

3. Two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston according to claim 1, characterized in that the intake and exhaust valves both near the top and bottom dead center can also be attached.

4. Two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston according to claim 1, characterized in that the intake and exhaust valves near the top and in the Can be attached near bottom dead center.

5. Two-stroke internal combustion engine with an auxiliary piston according to claim 1, characterized in that the operation both above and below the Auxiliary piston can happen.