DE19509740C2 - Two-stroke internal combustion engine that does not have a cylinder head, but an additional counter-rotating double-stage piston per cylinder - Google Patents
Two-stroke internal combustion engine that does not have a cylinder head, but an additional counter-rotating double-stage piston per cylinderInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
- F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
- F02B25/08—Engines with oppositely-moving reciprocating working pistons
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweitaktverbrennungsmotor gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Dieser zweistufige Kolben ist im Gegenlauf mit Kolben (5), Fig. 1. Der Gegenlauf der beiden Kolben wird durch eine gemeinsame Kurbelwelle gesichert. Dieser Zweitaktverbrennungsmotor ist an sich bekannt aus der DE-PS 3 77 315.The invention relates to a two-stroke internal combustion engine according to the features of the preamble of claim 1. This two-stage piston is in counter-rotation with pistons ( 5 ), Fig. 1. The counter-rotation of the two pistons is secured by a common crankshaft. This two-stroke internal combustion engine is known per se from DE-PS 3 77 315.
Die Aufgabe der Erfindung ist in einer Verbesserung des Wirkungsgrades von Zweitaktverbren nungsmotoren zu sehen.The object of the invention is to improve the efficiency of two-stroke engines motors to see.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1.
Der Anspruch 2 betrifft eine Weiterbildung.Claim 2 relates to further training.
Beim erfindungsgemäßen Motor wird bei nicht benötigter Motorleistung (Bergabfahren, Bremsen) die Kraftstoffzufuhr unterbrochen und die Druckluft vom Vorverdichter (8) zur Füllung des Druck lufttanks genommen und steht für den Beschleunigungskanal (15) zur Verfügung. Der Beschleu nigungskanal (15) wird bei schnellem Durchtreten des Gaspedals zugeschaltet, um den Druck im Arbeitszylinder zu erhöhen. Der überdosierte Kraftstoff bekommt mehr Luft zur Verbrennung (weniger Rußbildung). Die Lage des Beschleunigungskanals (15) ist in Fig. 1 zu sehen.In the engine according to the invention, when the engine power is not required (driving downhill, braking), the fuel supply is interrupted and the compressed air is taken from the pre-compressor ( 8 ) to fill the compressed air tank and is available for the acceleration channel ( 15 ). The acceleration channel ( 15 ) is activated when the accelerator pedal is depressed quickly in order to increase the pressure in the working cylinder. The overdosed fuel gets more air for combustion (less soot formation). The position of the acceleration channel ( 15 ) can be seen in Fig. 1.
Der Steuerschieber 16 steuert die Luftzufuhr vom Überströmkanal (2) in Richtung Einlasskanal (3), in dem er die Richtung Einlasskanal (3) verriegelt und einen Kanal zur Füllung eines Druck lufttankes freigibt. Bei Füllen des Drucklufttanks wird die Kraftstoffzufuhr unterbrochen. Bei schnellem durchtreten des Gaspedals wird der Zufluß von Drucklufttank in Richtung Beschleuni gungskanal geöffnet. Dabei ist der Einlass- und Auslasskanal kurz vor oder ganz geschlossen. Die Lage des Beschleunigungskanals erlaubt dann noch eine weitere Zufuhr von Luft aus dem Ducklufttank.The control slide 16 controls the air supply from the overflow channel ( 2 ) in the direction of the inlet channel ( 3 ), in which it locks the direction of the inlet channel ( 3 ) and releases a channel for filling a compressed air tank. The fuel supply is interrupted when the compressed air tank is filled. When the accelerator pedal is depressed quickly, the inflow of the compressed air tank is opened in the direction of the acceleration duct. The inlet and outlet channels are closed just before or completely. The location of the acceleration duct then allows a further supply of air from the compressed air tank.
Die Arbeitsweise wird mit Fig. 1 dargestellt.The method of operation is shown in FIG. 1.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Kurbelwelle aus der die Lage der Kurbelwellenzapfen her vorgeht. Fig. 2 shows a side view of the crankshaft from which the position of the crankshaft journal proceeds.
Fig. 1 zeigt einen Doppelzylinder, der in drei Grundbausteine zerlegt werden kann: 1 × Verdich terteil, 1 × Energiewandlerteil und 1 × mechanischer Steuerungsteil. Fig. 1 shows a double cylinder, which can be broken down into three basic components: 1 × compressor part, 1 × energy converter part and 1 × mechanical control part.
Der Bewegungsablauf ist wie folgt:The sequence of movements is as follows:
Die Kurbelwelle bewegt die Pleuel und die Pleuel (17) bewegen die Kolben (5), sowie Pleuel (18) bewegen Stoßstangen (12); diese sind mit der Kolbenstufe (7) verbunden. Kolbenstufe (7) ist mit Kolben (6) verbunden und haben einen gleichen Bewegungsablauf. Dies ist der Zündungs- Bewegungsablauf des Motors durch einen Anlasser.The crankshaft moves the connecting rods and the connecting rods ( 17 ) move the pistons ( 5 ), and connecting rods ( 18 ) move bumpers ( 12 ); these are connected to the piston stage ( 7 ). Piston stage ( 7 ) is connected to piston ( 6 ) and have the same sequence of movements. This is the ignition motion sequence of the engine by a starter.
Nach Zündung des Motors ist der Bewegungsablauf:After ignition of the engine, the sequence of movements is:
Im unteren Totpunkt (rechts Fig. 1) drückt Kolben (7) die verdichtete Luft aus dem Zylinderhohl raum (8) des Vorverdichters durch den Überströmkanal (2) und Einlasskanal (3) in den Arbeitszy linderhohlraum (13). Dabei drückt die einströmende Frischluft die alte verbrauchte Luft durch den Auslasskanal (4) hinaus. Zur gleichen Zeit ist links, Fig. 1 der obere Totpunkt. Der Kolben (7) drückt jetzt die vorverdichtete Luft im unteren Teil des Zylinderhohlraums (8) über den Über strömkanal (10) in den Überströmkanal (2) rechts. Nun ist der Arbeitszylinderhohlraum (13) mit Frischluft gefüllt und beide Kolben (5, 6) bewegen sich in Richtung oberen Totpunkt, dabei ver schließen sie Ein- und Auslasskanal (rechts Fig. 1). Wenn Ein- und Auslasskanal geschlossen sind, ist für kurze Zeit der Beschleunigungskanal (15) noch geöffnet. Jetzt kann, wenn benötigt, der Beschleunigungskanal (15) durch Öffnen eines kurz vor dem Zylinder angebrachten elek trisch steuerbaren Einströmventils zusätzlich Luft in den Arbeitszylinder gedrückt werden. Das Verdichtungsverhältnis steigt und zuviel eingespritzter Kraftstoff bei geringer Drehzahl bekommt mehr Sauerstoff sowie größeren Druck zur Energieumwandlung, weniger Ruß sowie Schadstoffe. Gleichzeitig ist links in Fig. 1 der Zündvorgang. Dabei ist der Kolben (5) schon über den oberen Totpunkt und Kolben (6) steht noch kurz vor dem oberen Totpunkt. Dies ist möglich, da die Kur belwellenzapfen nicht genau 180° gegenüberliegen, sondern um eine bestimmte Gradzahl ver dreht, siehe Beispiel in Fig. 2.At bottom dead center (right Fig. 1) piston ( 7 ) presses the compressed air from the cylinder cavity ( 8 ) of the pre-compressor through the overflow channel ( 2 ) and inlet channel ( 3 ) in the working cylinder cavity ( 13 ). The incoming fresh air pushes the old used air out through the outlet duct ( 4 ). At the same time, top dead center is on the left, FIG. 1. The piston ( 7 ) now presses the pre-compressed air in the lower part of the cylinder cavity ( 8 ) via the overflow channel ( 10 ) into the overflow channel ( 2 ) on the right. Now the working cylinder cavity ( 13 ) is filled with fresh air and both pistons ( 5 , 6 ) move towards the top dead center, thereby closing the inlet and outlet duct (right, Fig. 1). When the inlet and outlet channels are closed, the acceleration channel ( 15 ) is still open for a short time. Now, if required, the acceleration channel ( 15 ) can be pressed into the working cylinder by opening an electrically controllable inflow valve located just in front of the cylinder. The compression ratio increases and too much injected fuel at low engine speeds gets more oxygen and greater pressure for energy conversion, less soot and pollutants. At the same time, the ignition process is on the left in FIG. 1. The piston ( 5 ) is already above the top dead center and piston ( 6 ) is still shortly before the top dead center. This is possible because the cure belly spigot is not exactly 180 ° opposite, but rotates ver by a certain number of degrees, see example in Fig. 2nd
Der Steuerschieber (16) steuert die Luftzufuhr vom Überströmkanal (2) in Richtung Einlasskanal (3), in dem er die Richtung Einlasskanal verriegelt und einen Kanal zur Füllung eines Druckluft tankes freigibt. Dieser Drucklufttank dient zur Versorgung des Beschleunigungskanals (15). Der Steuerschieber (16) unterbricht die Luftzufuhr in Richtung Einlasskanal (3) wenn Motorleistung nicht benötigt wird (Bremsen, Bergabfahren) und füllt dann einen Drucklufttank. Der Treibstoffzu fluss wird einige Umdrehungen zuvor unterbrochen. The control slide ( 16 ) controls the air supply from the overflow channel ( 2 ) in the direction of the inlet channel ( 3 ), in which it locks the direction of the inlet channel and releases a channel for filling a compressed air tank. This compressed air tank serves to supply the acceleration channel ( 15 ). The control slide ( 16 ) interrupts the air supply towards the inlet duct ( 3 ) when engine power is not required (braking, driving downhill) and then fills a compressed air tank. The fuel flow is interrupted a few revolutions beforehand.
Die Lage der Kurbelwellenzapfen für einen Zylinder kann genau 180° gegenüber sein, aber auch eine Abweichung von einigen Grad aufweisen wie das Beispiel Fig. 2 zeigt.The position of the crankshaft journal for a cylinder can be exactly 180 ° with respect to one another, but can also have a deviation of a few degrees, as the example in FIG. 2 shows.
Fig. 2 zeigt eine Kurbelwelle für einen Zylinder, wo die Kurbelwellenzapfen um 10° verschoben sind, 170° zu 190°. Fig. 2 shows a crankshaft for a cylinder where the crankshaft journals are shifted by 10 °, 170 ° to 190 °.
Das hat zur Folge, dass der Kolben (5), der den Kurbelwellenzapfen (21) in der Fig. 2 hat, schon den oberen Totpunkt erreicht hat.As a result, the piston ( 5 ), which has the crankshaft journal ( 21 ) in FIG. 2, has already reached top dead center.
Der Kolben (6) der den Kurbelwellenzapfen (22) in Fig. 2 hat, steht aber noch 10° vor dem obe ren Totpunkt. Wenn nun die Kolben sich weiterbewegen, bewegt sich Kolben (5) vom oberen Totpunkt weg und Kolben (6) bewegt sich weiter in Richtung oberen Totpunkt. Das hat zur Folge, dass Kolben (6) weiter verdichtet und somit den Verdichtungsverlust von Kolben (5) bis zu 5° Drehung der Kurbelwelle in Druckerhöhung umwandelt. In dieser Zeit erfolgt die Zündung, da der Druck am größten ist. Das heißt, es verbleibt mehr Zeit für Zündung und der Druck für die Ener gieumwandlung bleibt längere Zeit hoch.The piston ( 6 ) which has the crankshaft journal ( 22 ) in Fig. 2, but is still 10 ° before the top dead center. If the pistons continue to move, piston ( 5 ) moves away from top dead center and piston ( 6 ) continues towards top dead center. As a result, piston ( 6 ) compresses further and thus converts the compression loss of piston ( 5 ) up to 5 ° rotation of the crankshaft into an increase in pressure. During this time, the ignition occurs because the pressure is at its highest. This means that there is more time for ignition and the pressure for energy conversion remains high for a long time.
Der Kolben, der zuerst den oberen Totpunkt erreicht, ist der Kolben der Auslasskanalseite. Da durch wird der Auslasskanal vor dem Einlasskanal geöffnet. The piston that first reaches top dead center is the piston on the exhaust port side. There through opens the outlet duct in front of the inlet duct.
11
- Einlasskanalöffnung für Vorverdichter
- Inlet duct opening for pre-compressors
22nd
- Überströmkanal
- overflow channel
33rd
- Einlasskanal
- inlet duct
44th
- Auslasskanal
- exhaust duct
55
- Kolben (Auslasskanalseite)
- Piston (outlet channel side)
66
- Kolben (Einlasskanalseite)
- piston (inlet channel side)
77
- Kolben für Vorverdichter
- Pistons for pre-compressors
88th
- Zylinderhohlraum des Vorverdichters
- cylinder cavity of the pre-compressor
99
- Frischluft
- fresh air
1010th
- Überströmkanal von links nach rechts
- Overflow channel from left to right
1111
- Überströmkanal von rechts nach links
- Overflow channel from right to left
1212th
- Stoßstange (Verbindung zwischen Pleuel und Kolben (- bumper (connection between connecting rod and piston (
77
))
))
1313
- Arbeitszylinderhohlraum
- Working cylinder cavity
1414
- Glühkerze und Einspritzkanal
- Glow plug and injection channel
1515
- Beschleunigerkanal
- Accelerator channel
1616
- Steuerschieber für Einlasskanal und Druckluftspeicher
- Control spool for inlet duct and compressed air reservoir
1717th
- Pleuel für Kolben (- connecting rods for pistons (
55
)
)
1818th
- Pleuel für Stoßstange (- connecting rod for bumper (
1212th
)
)
1919th
- Kurbelwelle
- crankshaft
2020th
- Grundkörper
- basic body
2121
- Kurbelwellenzapfen für Pleuel (- crankshaft journal for connecting rods (
1717th
) und Kolben () and piston (
55
) in ) in
Fig.Fig.
1
1
2222
- Zwei Kurbelwellenzapfen für die Pleuel (- Two crankshaft journals for the connecting rods (
1818th
), Pleuel (), Connecting rod (
1818th
) für Stoßstangen () for bumpers (
1212th
) und Stoßstangen () and Bumpers (
1212th
) für die Kolbenstufe () for the piston stage (
77
) in ) in
Fig.Fig.
1
1
1919th
- Kurbelwelle
- crankshaft
Claims (2)
wobei die erste Kolbenstufe als Kolben im Arbeitszylinder bestimmt ist und die zweite Kolben stufe für den Vorverdichter vorgesehen ist,
wobei der Gegenlauf des doppelstufigen Kolbens (6, 7) gegen den Kolben (5) mit einer ge meinsamen Kurbelwelle (19) erreicht wird; die Kurbelwelle hat je Zylinder (3) Kurbelzapfen, diese sind für Pleuel (17) und zwei in gleicher Position für die Pleuel (18) bestimmt; die Pleuel (18) sind mit Stoßstangen (12) beweglich verbunden und die Stoßstangen sind mit Kolben (7) verstiftet,
wobei zwischen Zylinderhohlraum (8) des Vorverdichters und dem Arbeitszylinderhohlraum (13) ein Überströmkanal (2) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Überströmkanal ein Steuerschieber (16) vorgesehen ist, der die Luftzufuhr entweder zum Einlasskanal oder mittels eines weiteren Kanals zu einem zusätzlichen Drucklufttank steuert, wenn die Motorleistung nicht benötigt wird und aus dem Drucklufttank gespeicherte Luft über einen Beschleunigungskanal (15) bei Bedarf in den Arbeitszylinderhohlraum (13) drückt.1. two-stroke internal combustion engine which does not have a cylinder head, but an additional counter-rotating double-stage piston ( 6 , 7 ) per cylinder,
wherein the first piston stage is determined as a piston in the working cylinder and the second piston stage is provided for the pre-compressor,
wherein the counter-rotation of the double-stage piston ( 6 , 7 ) against the piston ( 5 ) is achieved with a common crankshaft ( 19 ); the crankshaft has crank pins per cylinder ( 3 ), these are intended for connecting rods ( 17 ) and two in the same position for the connecting rods ( 18 ); the connecting rods ( 18 ) are movably connected with bumpers ( 12 ) and the bumpers are pinned with pistons ( 7 ),
an overflow channel ( 2 ) is provided between the cylinder cavity ( 8 ) of the precompressor and the working cylinder cavity ( 13 ),
characterized in that
A control slide ( 16 ) is provided in the overflow duct, which controls the air supply either to the inlet duct or, by means of a further duct, to an additional compressed air tank when the engine power is not required, and air stored in the compressed air tank via an acceleration duct ( 15 ) into the working cylinder cavity if required ( 13 ) presses.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lage der Kurbelwellenzapfen nicht genau 180° gegenüberliegen müssen, das heißt, die Kurbelwellenzapfen sind so im Winkel verschoben damit Kolben (5), Auslasskanalseite vor dem doppelstufigen Kolben (6, 7) den oberen Totpunkt erreicht.2. two-stroke internal combustion engine according to claim 1,
characterized in that
the position of the crankshaft journals does not have to be exactly 180 ° opposite, that is to say the crankshaft journals are displaced at an angle so that the piston ( 5 ) and the outlet channel side in front of the double-stage piston ( 6 , 7 ) reach top dead center.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19509740A DE19509740C2 (en) | 1994-09-16 | 1995-03-17 | Two-stroke internal combustion engine that does not have a cylinder head, but an additional counter-rotating double-stage piston per cylinder |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4433035 | 1994-09-16 | ||
| DE19509740A DE19509740C2 (en) | 1994-09-16 | 1995-03-17 | Two-stroke internal combustion engine that does not have a cylinder head, but an additional counter-rotating double-stage piston per cylinder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19509740A1 DE19509740A1 (en) | 1996-03-28 |
| DE19509740C2 true DE19509740C2 (en) | 2000-09-14 |
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ID=6528397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19509740A Expired - Fee Related DE19509740C2 (en) | 1994-09-16 | 1995-03-17 | Two-stroke internal combustion engine that does not have a cylinder head, but an additional counter-rotating double-stage piston per cylinder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19509740C2 (en) |
Families Citing this family (2)
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| GB2512652A (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-08 | Osp Engines Ltd | Multicylinder opposed piston engine with cross-over stepped piston scavenging |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE377315C (en) * | 1920-11-09 | 1923-06-16 | Hugo Junkers | Internal combustion engine with flushing pump piston attached to the working piston |
| US2737162A (en) * | 1951-02-26 | 1956-03-06 | William Doxford And Sons Ltd | Opposed piston two-stroke cycle internal combustion engines |
-
1995
- 1995-03-17 DE DE19509740A patent/DE19509740C2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| DE377315C (en) * | 1920-11-09 | 1923-06-16 | Hugo Junkers | Internal combustion engine with flushing pump piston attached to the working piston |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19509740A1 (en) | 1996-03-28 |
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