DE2847731A1

DE2847731A1 - Two=stroke single cylinder IC engine - has cam operated valve to control admission of rich mixt. to cylinder and has stepped piston

Info

Publication number: DE2847731A1
Application number: DE19782847731
Authority: DE
Inventors: Claus Dipl Ing Waker
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1978-11-03
Filing date: 1978-11-03
Publication date: 1980-05-14

Abstract

The engine has a piston (1) with a smaller diameter upper section and a larger diameter lower section. The cylinder (10) has a corresponding enlargement (12) at its lower end to form an annular auxiliary cylinder (2) round the narrow part of the piston. A non-return valve (16) admits a weak mixture to the crank-case, from which there is a transfer port (3) to the main cylinder. A non-return valve (15) admits a rich mixture to the annular cylinder (2), from which there is also a transfer port (4) to the main cylinder. The rich mixture transfer port is controlled by a cam operated valve (21) to give optimum timing of the mixture admission.

Description

Einzylinder-Eiubkolben-Brennkraftrnaschine Single-cylinder, single-piston internal combustion engine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine nach dem Zweitaktprinzip mit den folgenden Merkmalen: a) Der Kolben ist als Stufenkolben ausgeführt, mit im oberen Bereich kleinerem Durchmesser; b) zumindest ein Teil der im Brennraum mündenden Überströmkanäle ist mit der Kurbelkastenpumpe verbunden; c) zumindest ein weiterer Überströmkanal ist über ein Rückschlagventil mit dem oberen Ende des vom größeren Kolben überstrichenen Ringraumes verbunden; d) der Ringraum ist in seinem unteren Bereich über ein Rückschlagventil mit einem Ansaugkanal für brennstoffreiches Gemisch verbunden; e) die Kurbelkastenpumpe ist über ein Rückschlagventil mit einem Ansaugkanal für Luft oder brennstoffarmes Gemisch verbunden.The invention relates to a single-cylinder reciprocating internal combustion engine based on the two-stroke principle with the following features: a) The piston is a stepped piston executed with a smaller diameter in the upper area; b) at least part of the Transfer channels opening into the combustion chamber are connected to the crankcase pump; c) at least one further overflow channel is connected to the upper one via a check valve Connected to the end of the annular space swept over by the larger piston; d) the annulus is in its lower area via a check valve with a suction channel for fuel-rich mixture connected; e) the crankcase pump is via a check valve connected to an intake duct for air or fuel-poor mixture.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bereits vorgeschlagene getrennte Einbringung von fettem Gemisch und magerem Gemisch bzw. reiner Luft vor allem im Hinblick auf die Reduzierung der Kohlenwasserstoff-Emission zu verbessern.It is now the object of the present invention, that already proposed separate introduction of rich mixture and lean mixture or clean air especially with a view to reducing hydrocarbon emissions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der weitere Überströmkanal im Zylinder bis zum Zylinderkopf und im Zylinderkopf bis zum Brennraum geführt ist und durch ein von der Kurbelwelle gesteuertes Einlaßventil absperrbar ist. Durch die Steuerung des fetten Kraftstoffgemisches über ein Einlaßventil im Zylinderkopf ist es möglich, den Zeitpunkt für das Einströmen dieses zündungsfähigen Gemisches exakt zu steuern, so daß keine Verluste an Frischgas aus dem Brennraum beispielsweise durch den noch geöffneten Auslaßkanal möglich sind, und weiterhin kann dieses fette Kraftstoffgemisch gezielt in den Bereich der Zündkerze gebracht werden. Vor allem in Verbindung mit der Zufuhr von reiner Spülluft zur Kurbelkastenpumpe und zu den mit der Kurbelkastenpumpe in Verbindung stehenden Überströmkanälen ist die Herstellung einer einwandfreien Schichtladung möglich, so daß im insgesamt mageren Bereich diese Brennkraftmaschine betrieben werden kann, ohne daß Frischgasanteile ungewollt und vorzeitig zum Auslaßkanal gelangen können.This object is achieved in that the further Transfer channel in the cylinder to the cylinder head and in the cylinder head to the combustion chamber is guided and can be shut off by an inlet valve controlled by the crankshaft is. Through the control of the rich fuel mixture over one Inlet valve in the cylinder head it is possible to determine the point in time for the inflow of this to control ignitable mixture exactly, so that no loss of fresh gas the combustion chamber are possible, for example, through the exhaust port which is still open, and this rich fuel mixture can also be targeted in the area of the spark plug to be brought. Especially in connection with the supply of pure purge air to the Crankcase pump and to the transfer ducts connected to the crankcase pump the production of a perfect stratified charge is possible, so that in total lean area this internal combustion engine can be operated without fresh gas fractions can reach the outlet channel unintentionally and prematurely.

Die Erfindung wird an Hand des dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert: Die Darstellung zeigt einen Schnitt durch eine Einzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine nach dem Zweitaktprinzip mit Stufenkolben. Der Stufenkolben 1 ist in seiner unteren Totpunktlage dargestellt. Wie bei Stufenkolben allgemein üblich, weist der zum Brennraum hin abdichtende Kolbenbereich den kleineren Durchmesser auf, während an seinem unteren Ende eine Stufe angeordnet ist -mit einem entsprechend größeren Durchmesser. Der Kolben gleitet mit seinem kleineren Durchmesserbereich in einer Zylinderbohrung 11 des Zylinders 10, welcher in bekannter Weise mit Kanälen ausgestattet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Zylinder 10 einen Auslaßkanal 8 auf, welcher von der vom Kolben 1 mit dem kleineren Durchmesser überstrichenen Zylinderbohrung 11 in das Auslaßsystem zündet. Desweiteren sind zwei sich gegenüberliegende Überströmkanäle 3 vorgesehen, welche den Brennraum mit der Kurbelkastenpumpe verbinden. Weiterhin ist ein Überströmkanal 4 vorgesehen, welcher an seinem unteren Ende über ein Membranventil 14 und einen Überströmkanal 18 mit dem Ringraum 2 in Verbindung steht. Das obere Ende des überströmanals 4 erstreckt sich in den Zylinderkopf 20 hinein und mündet, durch ein Einlaßventil 21 absperrbar, im Brennraum. Das Einlaßventil 21 ist beispielsweise über eine Nockenwelle 23 oder über ein Stößelsystem von der Kurbelwelle 22 gesteuert. Weiterhin ist im Zylinderkopf 20 die Zündkerze 13 angeordnet. Der Zylinder 10 setzt sich nach unten, unterhalb der Einmündungen der überströmkanäle 3 und des Auslaßkanales 8 in der Zylinderbohrung 11 in einer größeren Zylinderbohrung 12 fort, in welcher die Stufe mit dem größeren Durchmesser des Stufenkolbens 1 gleitet. Dadurch wird zwischen der Zylinderbohrung 12 und dem Wolbenhemd des Kolbens mit dem kleineren Durchmesser ein Ringraum 2 gebildet. Dieser Ringraum 2 -weist sein größtes Volumen im unteren Totpunkt des Stufenkolbens 1 und sein kleinstes Volumen im oberen Totpunkt auf. Im unteren Bereich des Ringraumes 2 weist dieser eine durch ein Membranventil 15 absperrbare Verbindung mit einem Ansaugkanal 7 auf. Dieser Ansaugkanal 7 ist mit einer Einrichtung zur Herstellung eines fetten Kraftstoff-Luft-Gemisches verbunden. Der Zylinder 10 ist auf ein Kurbelgehäuse 9 aufgesetzt, welches in üblicher Weise in Verbindung mit dem großen Durchmesserbereich des Stufenkolbens 1 als Kurbelkastenpumpe wirkt. In diesem Kurbelgehause 9 ist die Kurbelwelle 22 drehbar gelagert und es bewegt sich ebenfalls das Pleuel 17 darin.The invention is based on the illustrated embodiment explained in more detail: The illustration shows a section through a single-cylinder reciprocating internal combustion engine based on the two-stroke principle with stepped pistons. The stepped piston 1 is in its lower Dead center position shown. As is generally the case with stepped pistons, it points to the combustion chamber towards sealing piston area on the smaller diameter, while at its lower At the end of a step is arranged -with a correspondingly larger diameter. Of the Piston slides with its smaller diameter area in a cylinder bore 11 of the cylinder 10, which is equipped with channels in a known manner. in the In the present embodiment, the cylinder 10 has an exhaust port 8, which of the cylinder bore swept by the piston 1 with the smaller diameter 11 ignites in the exhaust system. Furthermore, there are two opposite overflow channels 3 are provided, which connect the combustion chamber with the crankcase pump. Farther an overflow channel 4 is provided, which at its lower end via a membrane valve 14 and an overflow channel 18 is connected to the annular space 2. The top The end of the overflow duct 4 extends into the cylinder head 20 and opens, can be shut off by an inlet valve 21 in the combustion chamber. The inlet valve 21 is for example Controlled by the crankshaft 22 via a camshaft 23 or via a tappet system. Furthermore, the spark plug 13 is arranged in the cylinder head 20. The cylinder 10 sets down, below the junctions of the overflow channels 3 and the outlet channel 8 in the cylinder bore 11 in a larger cylinder bore 12, in which the step with the larger diameter of the stepped piston 1 slides. As a result, between the cylinder bore 12 and the flask of the piston with the smaller diameter an annular space 2 is formed. This annulus 2 has to be largest volume at bottom dead center of the stepped piston 1 and its smallest volume in top dead center. In the lower area of the annular space 2 this has a through a diaphragm valve 15 closable connection with an intake channel 7. This Intake channel 7 is equipped with a device for producing a rich fuel-air mixture tied together. The cylinder 10 is placed on a crankcase 9, which in the usual Way in connection with the large diameter range of the stepped piston 1 as a crankcase pump works. In this crankcase 9, the crankshaft 22 is rotatably mounted and it the connecting rod 17 also moves therein.

Das Kurbelgehäuse 9 ist über einen Ansaugkanal 6 sowie ein Membranventil 16, beispielsweise über eine Luftfiltereinrichtung, direkt mit der Umgebungsluft verbunden. Im gemeinsamen Bauteil 19 sind der Ansaugkanal 6, der Ansaugkanal 7 sowie der überströmkanal 4 angeordnet.The crankcase 9 is via an intake duct 6 and a diaphragm valve 16, for example via an air filter device, directly with the ambient air tied together. In the common component 19 are the intake channel 6, the intake channel 7 and the overflow channel 4 is arranged.

Die Wirkungsweise der dargestellten Brennkraftmaschine ist folgende: Ausgehend von der oberen Totpunktlage des Stufenkolbens 1, erfolgt durch einen Zündfunken an der Zündkerze 13 die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum. Dadurch wird der Kolben 1 nach unten bewegt. Während dieser Bewegung beginnt die Vorverdichtung der im Kurbelgehäuse 9 bei der vorangegangenen Aufwärtsbewegung des Stufenkolbens 1 über den Ansaugkanal 6 und das Membranventil 16 angesaugten Luft. Dieser Vorverdichtungsvorgang setzt sich so weit fort, bis die Kolbenoberkante die überströmkanäle 3 freigibt. Zu diesem Zeitpunkt hat bereits die Freigabe des Auslaßkanals 8 stattgefunden, so daß bereits ein Teil der verbrannten Gase ins Freie gelangen konnte. In bekannter Weise erfolgt nun das Einströmen der Luft über die überströmkanäle 3 in den Brennraum. Gleichzeitig entsteht im Ringraum 2 durch die Abwärtsbewegung des Stufenkolbens l ein Unterdruck, durch welchen im Bereich der unteren Totpunktlage fett es Gemisch über den Ansaugkanal 7 und das Membranventil 15 in den Ringraum 2 angesaugt wird. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 1 wird das im Ringraum 2 befindliche fette Gemisch über den überströmkanal 13 sowie das Membranventil 14 in den Überströmkanal 4 verdrängt und von dort, gesteuert durch das Einlaßventil 21, gezielt In den Brennraum, und zwar hier speziell in den Kompressionsraum im Bereich der Zündkerze 13, transportiert. Gleichzeitig wird durch die Kurbelkastenpumpe Frischluft über den Ansaugkanal d und das Membranventil 16 angesaugt.The mode of operation of the internal combustion engine shown is as follows: Starting from the top dead center position of the stepped piston 1, an ignition spark takes place at the spark plug 13 the combustion of the fuel-air mixture in the combustion chamber. This moves the piston 1 downwards. During this movement the Pre-compression of the in the crankcase 9 during the previous upward movement of the Stepped piston 1 through the intake channel 6 and the diaphragm valve 16 sucked in air. This pre-compression process continues until the piston top edge the Releases overflow channels 3. At this point in time, the outlet channel has already been released 8 took place, so that some of the burnt gases are released into the open could. In a known manner, the air flows in via the overflow channels 3 in the combustion chamber. At the same time arises in the annular space 2 by the downward movement of the stepped piston l a negative pressure, through which in the area of the bottom dead center rich mixture through the intake port 7 and the diaphragm valve 15 is sucked into the annular space 2. When the piston 1 moves upwards, this becomes The rich mixture located in the annular space 2 via the overflow channel 13 and the diaphragm valve 14 displaced into the overflow channel 4 and from there, controlled by the inlet valve 21, specifically in the combustion chamber, specifically in the compression chamber in the Area of the spark plug 13 transported. At the same time is through the crankcase pump Fresh air is sucked in via the suction channel d and the diaphragm valve 16.

Mit der beschriebenen Brennkraftmaschine ist es möglich, unter Beibehaltung des Zweitaktprinzips, welches für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine einen Arbeitshub pro Kurbelwellenumdrehung ergibt, eine hohe Leistungsausbeute zu erzielen - bei gleichzeitig besonders günstigen Abgaswerten, insbesondere im Hinblick auf die Kohlenwasserstoff-Emission.With the internal combustion engine described it is possible while maintaining of the two-stroke principle, which is a working stroke for a single-cylinder internal combustion engine per crankshaft revolution results in achieving a high power output - at at the same time particularly favorable exhaust gas values, especially with regard to hydrocarbon emissions.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H Single cylinder reciprocating internal combustion engine according to the two-stroke principle with the following features: a) The piston is a stepped piston executed - with a smaller diameter in the upper area; b) at least a part the overflow channels opening into the combustion chamber are connected to the crankcase pump; c) at least one further overflow channel is connected to the upper one via a check valve Connected to the end of the annulus swept by the larger piston; d) the annulus is in its lower area via a check valve with a suction channel for fuel-rich mixture connected; e) the crankcase pump is via a check valve connected to an intake duct for air, dad. gek. that the further overflow channel (4) in the cylinder (10) up to the cylinder head (20) and in the cylinder head (20) up to the Combustion chamber is guided and through an inlet valve controlled by the crankshaft (21) can be shut off.