DE420113C

DE420113C - Control device for internal combustion engines

Info

Publication number: DE420113C
Application number: DES60224D
Authority: DE
Original assignee: Senkra Auto Reparaturw GmbH
Current assignee: Senkra Auto Reparaturw GmbH
Priority date: 1922-06-25
Filing date: 1922-06-25
Publication date: 1925-02-11

Description

Regelungsvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen. Die Erweiterung des Bereiches der Regelbarkeit von Viertaktmaschinen ist bisher durch zwei verschiedene Mittel versucht worden, nämlich entweder durch Umsteuerung auf Zweitaktbetrieb, wenn es darauf ankam, auch bei niederer Drehzahl einen guten Gleichförmigkeitsgrad und eine gute Leistung zu erzielen, oder durch Erhöhung der Gemischladung, falls lediglich eine Leistungssteigerung erzielt werden sollte.Control device for internal combustion engines. The extension the range of controllability of four-stroke machines has so far been through two different ones Means have been tried, namely either by switching to two-stroke operation, if it really mattered, a good degree of uniformity even at low speed and get good performance, or by increasing the mixture charge, if only an increase in performance should be achieved.

Bei der Maschine nach vorliegender Erfindung werden diese beiden Mittel gleichzeitig angewendet. Das bei Zweitaktbetrieb als Gemischpumpe wirkende Kurbelgehäuse dient bei Viertaktbetrieb als Luftpumpe in der Weise, daß kurz nach Beginn des Auspuff ens Spülluft und am Ende des Saughubes Zusatzluf t dem Arbeitszylinder zugeführt wird. Die vom Arbeitskolben der Maschine gesteuerten, vom Kurbelgehäuse zum Arbeitszylinder führenden Kanäle werden in beiden Fällen zur Gemisch-bzw. zur Luftzuführung benutzt, Die Umsteuerung der Maschine erfolgt außer durch Umschaltung der Vergaserleitung durch achsiale Verschiebung der mit halber Maschinendrehzahl umlaufenden Nockenwelle, die in ihrer einen Stellung mit dem üblichen Ansaug- und Auspuffnocken auf die beiden zugehörigen Ventile einwirkt und in ihrer anderen Stellung lediglich das Auspuffventil mittels eines Doppelnockens steuert. Auf der Zeichnung ist die Maschine in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei zwecks Vereinfachung die bekannten Kühlrippen oder Kühlmäntel weggelassen sind. Es zeigt: Abb. z einen Achsialschnitt durch den Zylinder der schematisch dargestellten Maschine, Abb. 2 Einzelheiten der Steuerung.In the machine of the present invention, these two means applied simultaneously. The crankcase, which acts as a mixture pump in two-stroke operation is used in four-stroke operation as an air pump in such a way that shortly after the start of the exhaust Purging air and additional air at the end of the suction stroke are supplied to the working cylinder will. The ones controlled by the machine's working piston, from the crankcase to the working cylinder leading channels are in both cases for mixture or. used for air supply, The machine is reversed by switching over the carburetor line by axial displacement of the camshaft rotating at half the machine speed, those in their one position with the usual intake and exhaust cams on the two associated valves acts and in their other position only the exhaust valve controls by means of a double cam. In the drawing the machine is in one Exemplary embodiment shown, the known cooling fins for the purpose of simplification or cooling jackets are omitted. It shows: Fig. Z an axial section through the Cylinder of the machine shown schematically, Fig. 2 Details of the control.

Die Maschine vereinigt in sich die äußeren Merkmale einer Viertaktmaschine und einer nach dem Einkanaltyp gebauten Zweitaktmaschine mit Auspuffventil. Der Zylinder r nimmt in seinem Kopf das Auspuffventil e und das Ansaugventil 3 auf, wobei bei Ausbildung des Verbrennungsraums die Bildung von unzugänglichen Ecken, in denen Restgase zurückbleiben könnten, sorgfältig vermieden ist. Die j Schlitzsteuerung für den 1J''bertrittt des im Kurbelgehäuse 6 verdichteten Gemisches bzw. der Spül- und Zusatzluft in den Zylinder wird gebildet durch die dem Zylinderkopf zugekehrten Kanten q. von achsial verlaufenden, in den inneren Zylinderumfang eingefrästen nutenförmigen Kanälen 5.The machine combines the external features of a four-stroke machine and a single-port type two-stroke engine with an exhaust valve. Of the Cylinder r receives the exhaust valve e and the intake valve 3 in its head, where in the formation of the combustion chamber the formation of inaccessible corners, in which residual gases could remain is carefully avoided. The j slot controller for the 1J '' of the mixture compressed in the crankcase 6 or the scavenging and additional air in the cylinder is formed by the air facing the cylinder head Edges q. of axially extending, groove-shaped milled into the inner cylinder circumference Channels 5.

Die Gemisch- bzw. Luftzuführung zu dem Kurbelgehäuse erfolgt durch das selbsttätige Ansaugventil 7, das durch die Drosselklappe to und den Verbindungsstutzen 23 sowie die Umschaltklappe 25 wahlweise mit der Frischluft oder mit dem Vergaser.in Verbindung gebracht werden kann. Die Umschaltklappe 25 ist so angeordnet, daß sie in ihrer einen Stellung einen Überströmkanal 24 überdeckt, der zur Gasansaugleitung =i führt, die den Vergaser mit dem Ansaugventil 3 verbindet; in ihrer anderen Stellung gestattet sie dem durch den Vergaser angesaugten Gemisch den Übertritt von der Leitung =i in die Leitung 23, schließt jedoch die Leitung 23 gegenüber der Außenluft nicht vollkommen ab, so daß durch sie gleichzeitig bei Benutzung des Kurbelgehäuses als Ge-nischpumpe die Zusatzluft reguliert werden kann.The mixture or air is supplied to the crankcase through the automatic suction valve 7 through the throttle valve to and the connecting piece 23 and the switchover flap 25 either with the fresh air or with the Vergaser.in Can be associated. The switching flap 25 is arranged so that they in their one position covers an overflow channel 24, which is used for Gas suction line = i leads, which connects the carburetor with the suction valve 3; in its other position allows the mixture drawn in through the carburetor the transition from line = i to line 23, but closes the line 23 with respect to the outside air not completely, so that through it at the same time Use of the crankcase as a mixed pump, the additional air can be regulated.

Die Steuerung der Maschine ist so ausgebildet, daß die Kanten 4 der in den Zylinder eingearbeiteten Kanäle 5 während des Kurbelweges 13 bei jeder Umdrehung der Kurbel vom Kolben freigelegt und damit die Kanäle 5 geöffnet werden. Das Ansaugventil ist während des Kurbelweges i4 des ersten Taktes und das Auspuffventil während des Kurbelweges 15 des vierten Taktes geöffnet, falls die Maschine auf Viertaktbetrieb eingestellt ist. Bei Zweitaktbetrieb wird durch Achsialverschiebung der Nockenwelle 16 der Hebel 21 für das Ansaugventil außer Eingriff mit dem Nocken 17 gebracht, während der das Auspuffventil betätigende Hebel 2o nicht mehr mit dem einnasigen Nocken 18, sondern mit dem doppelnasigen Nocken i9 zusammen arbeitet. Das Ansaugventil bleibt dann dauernd geschlossen, während das Auspuffventil bei jeder Umdrehung während des Kurbelweges 22 geöffnet wird.The control of the machine is designed in such a way that the edges 4 of the channels 5 machined into the cylinder are exposed by the piston during each rotation of the crank during the crank travel 13 and the channels 5 are thus opened. The intake valve is open during crank travel i4 of the first cycle and the exhaust valve is open during crank travel 15 of the fourth cycle if the engine is set to four-cycle operation. In two-stroke operation, the lever 21 for the intake valve is disengaged from the cam 17 by axial displacement of the camshaft 16, while the lever 2o actuating the exhaust valve no longer works with the single-nosed cam 18, but with the double-nosed cam i9. The intake valve then remains permanently closed, while the exhaust valve is opened with each revolution during the crank path 22.

Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende Bei Viertaktbetrieb wird durch die Umschaltklappe 25 die Überströmöffnung 24 geschlossen, so daß der Vergaser nur mit dem Ansaugventil 3 in Verbindung steht und durch die Leitung 23 nur Frischluft in das Kurbelgehäuse gesaugt werden kann. Gleichzeitig wird die Nockenwelle 16 so eingestellt, daß die einfachen Nocken 17 und 18 mit dem Hebel 21: und 2o für das Ansaub und Auspuffventil zusammen wirken.The mode of operation of the machine is as follows the overflow opening 24 is closed by the switchover flap 25, so that the carburetor is only in connection with the intake valve 3 and through the line 23 only fresh air can be sucked into the crankcase. At the same time, the camshaft 16 becomes so set that the simple cams 17 and 18 with the lever 21: and 2o for the The intake and exhaust valve work together.

Beim ersten Takt saugt- die Maschine aus der Gemischleitung =i mit Brennstoff übersättigtes Gemisch an. Gleichzeitig wird die im Kurbelgehäuse durch das Ventil 7 beim vorhergehenden Auspuffhub angesaugte Frischluft verdichtet. Bei Beginn der Öffnung der Kanalkanten 4, die zeitlich zusammenfällt mit dem Schluß des Ansaugventils 3, strömt aus dem Kurbelgehäuse verdichtete Frischluft über, bis ein annähernder Druckausgleich zwischen dem Zylinder und Kurbelgehäuse stattgefunden hat. Mit dem Überdecken der Kanalkanten 4 durch den Kolben beginnt der Verdichtungshub, der ebenso wie der Verbrennungshub wie bei den im Viertakt arbeitenden Maschinen verläuft.During the first cycle, the machine sucks in from the mixture line = i Fuel supersaturated mixture. At the same time, the in the crankcase is through the valve 7 compresses fresh air sucked in during the previous exhaust stroke. at Beginning of the opening of the channel edges 4, which coincides in time with the end of the intake valve 3, compressed fresh air flows from the crankcase over until an approximate pressure equalization took place between the cylinder and crankcase Has. When the piston covers the channel edges 4, the compression stroke begins, as well as the combustion stroke as in the four-stroke machines runs.

Das Auspuffventil, welches sehr reichliche Voröffnung erhält, läßt, bevor von dem Kolben die Kanalkanten .1 freigegeben werden, so viel verbrannte Gase entweichen, daß bei Öffnen der Kanäle 5 im Zylinder kein höherer Druck herrscht als im Kurbelgehäuse. Während des Offenstehens der Kanäle 5 strömt Frischluft in den Zylinder ein, die die Verbrennungsgase vom Kolben weg in den Verbrennungsraum drängt, um sie vor sich her während des Auspuffhubes durch das Auspuffventil auszuschieben, so daß am Ende dieses Hubes der Verbrennungsraum nur noch von Frischluft gefüllt ist.The exhaust valve, which has a very ample pre-opening, allows before the channel edges .1 are released by the piston, so much burned gases escape that when the channels 5 are opened in the cylinder there is no higher pressure than in the crankcase. While the channels 5 are open, fresh air flows in the cylinder, which carries the combustion gases away from the piston into the combustion chamber urges you to push them out in front of you during the exhaust stroke through the exhaust valve, so that at the end of this stroke the combustion chamber is only filled with fresh air is.

Das bei der folgenden Ansaugperiode eintretende frische Gemisch erfährt daher keine Temperaturerhöhung und keine Verunreinigung durch verbrannte Gase. Infolge der niederen Anfangstemperatur des Gemisches bei Beginn der Kompression kann mit einer höheren Verdichtung gearbeitet werden, als sonst bei Verpuffungsmaschinen üblich, ohne daß die Gefahr des Eintritts von Frühzündungen besteht. Sowohl hierdurch als durch die Möglichkeit, ein nahezu reines Gemisch, d. h. ein Gemisch ohne Beimengung von. Verbrennungsrückständen und großer Überschußluftmenge, verarbeiten zu können, wird sowohl der thermische Wirkungsgrad der Maschine als die Leistung der Maschine, bezogen auf den Zylinderinhalt, ganz wesentlich verbessert.The fresh mixture entering during the following suction period experiences therefore no temperature increase and no pollution from burnt gases. As a result the lower initial temperature of the mixture at the beginning of the compression can be with a higher compression than usual with deflagration machines common without the risk of premature ignition. Both by this than by the possibility of an almost pure mixture, i. H. a mixture without admixture from. To be able to process combustion residues and a large amount of excess air, both the thermal efficiency of the machine and the performance of the machine, based on the cylinder content, significantly improved.

Ferner wird durch die bei jeder Umdrehung dem Zylinder zugeführte kalte Frischluft eine Kühlwirkung auf die Zylinderwandungen und bei der auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsform vor allem auch auf den Kolben ausgeübt. Da nämlich die Überströmkanäle vom Kurbelgehäuse zum Zylinder als achsial verlaufende und auf den Zylinderumfang gleichmäßig verteilte Nuten ausgeführt sind, werden breite Streifen der Mantelfläche des Kolbens bei Übertritt der Frischluft in den Zylinder von dieser bespült und abgekühlt.Furthermore, the cylinder is fed with each revolution cold fresh air has a cooling effect on the cylinder walls and on the The embodiment shown in the drawing is also exercised primarily on the piston. Because the overflow channels from the crankcase to the cylinder are axially extending and grooves that are evenly distributed on the circumference of the cylinder are made wide Stripes on the lateral surface of the piston when the fresh air passes into the cylinder flushed by this and cooled.

Durch diese Kühlwirkung auf den Kolben wird allerdings anderseits eine gewisse Erwärmung der überströmenden Luft herbeigeführt, die eine Erhöhung der Anfangstemperatur des Gemisches herbeiführen könnte. Praktisch dürfte diese Erwärmung jedoch unschädlich sein, da durch gute Kolbenkühlung anderseits wieder die Wärmestrahlung des Kolbenbodens während des Verdichtungshubes vermindert wird.On the other hand, however, this cooling effect on the piston a certain warming of the overflowing air brought about an increase the initial temperature of the mixture. Practically this should Warming, however, can be harmless because, on the other hand, through good piston cooling the heat radiation of the piston crown is reduced during the compression stroke.

Die Regelung der Maschine erfolgt durch die Drosselklappen =o und 12, die in die zum Kurbelgehäuse führende Leitung 23 und in die Gemischansaugleitung =i eingebaut sind. Der Vergaser, der nach einem bewährten System gebaut sein kann, muß so eingestellt werden, daß er ein mit Brennstoff übersättigtes Gemisch liefert, da dem durch die Leitung =z angesaugten Gemisch sich noch sowohl die im Verbrennungsraum vorhandene als die am Ende der Saugperiode aus dem als Verdichter wirkenden Kurbelgehäuse übertretende Frischluft beimengt, durch deren Beimengung erst das zündfähige Gemisch gebildet wird.The machine is controlled by the throttle valves = o and 12, the line 23 leading to the crankcase and the mixture intake line = i are built in. The carburetor, which can be built according to a proven system, must be set in such a way that it delivers a mixture that is supersaturated with fuel, because the mixture sucked in through the line = z is still both in the combustion chamber existing than the am End of the suction period from the compressor Acting crankcase passing fresh air is mixed by its admixture only the ignitable mixture is formed.

Da der Luftüberschuß des Gemisches bekanntlich in ziemlich weiten Grenzen geändert werden kann, ohne daß die Zündfähigkeit und die normale Verbrennung des Gemisches praktisch beeinträchtigt wird, empfiehlt es sich, die Regelung der Maschine als kombinierte Gemisch- und Mengenregelung durchzubilden, derart, daß eine Leistungsminderung der Maschine zunächst durch Drosselung der Gemischleitung ii und einer dadurch erzwungenen Verarbeitung eines Gemisches mit größerem Luftüberschuß erreicht wird, wobei der Kompressionsenddruck und damit die Wirtschaftlichkeit der Verbrennung nur unwesentlich herabgemindert wird.Since the excess air in the mixture is known to be fairly wide Limits can be changed without affecting the ignitability and normal combustion of the mixture is practically impaired, it is advisable to regulate the Train machine as a combined mixture and quantity control, in such a way that a reduction in engine performance initially by throttling the mixture line ii and a resulting forced processing of a mixture with a larger excess of air is achieved, the compression end pressure and thus the profitability of the Combustion is only insignificantly reduced.

Erst bei etwa gewünschter, noch weiterer Leistungsminderung der Maschine muß dann auch die Leitung 23, durch welche Frischluft in das Kurbelgehäuse gesaugt wird, abgedrosselt werden, damit eine Verminderung der am Ende der Saugperiode dem Gemisch beigemengten Frischluft eintritt und so die gesamte Gemischmenge verringert wird, ohne daß ihre Zündfähigkeit in Frage gestellt wird.Only when a further reduction in machine performance is desired must then also the line 23, through which fresh air is sucked into the crankcase will be throttled, so that a reduction of the at the end of the suction period Mixture admixed fresh air enters and thus reduces the total amount of mixture without their ignitability being called into question.

Allerdings wird durch Drosselung der Leitung 23 auch die -während der Auspuffperiode in den Zylinder übertretende Luftmenge vermindert, so daß kein vollkommenes Austreiben der Restgase aus dem Verbrennungsraum mehr erfolgt. Dieser Nachteil kann jedoch in Kauf genommen werden, da das Gemisch in diesem Falle eine genügende Überschußluft besitzt, um auch bei Verunreinigung durch Restgase einwandfrei verbrennen zu können.However, by throttling the line 23, the -during the exhaust period in the cylinder overflowing amount of air is reduced, so that no complete expulsion of the residual gases from the combustion chamber takes place. This However, disadvantage can be accepted because the mixture in this case is a Has sufficient excess air to work properly even if it is contaminated by residual gases to be able to burn.

Sollte es jedoch wünschenswert sein, daß auch bei verminderter Maschinenleistung mit keinem durch die Restgase verunreinigten Gemisch gearbeitet wird, so kann durch Einbau eines von der Nockenwelle zwangläufig gesteuerten Einlaßorgans in die Leitung 23 oder durch ähnliche Mittel dafür Sorge getragen werden, daß während des Verdichtungshubes die Wirkung der Drosselklappe io ausgeschaltet und in das Kurbelgehäuse die volle zur Spülung des Zylinders während des Auspuffhubes nötige Luftmenge eingesaugt wird, während nur am Ende der Ansaugperiode eine Verminderung der in dem Zylinder übertretenden Luftmenge unter Einfluß der Drosselklappe io erfolgt.However, it should be desirable that even with reduced machine performance you can work with no mixture contaminated by the residual gases Installation of an inlet element positively controlled by the camshaft in the line 23 or similar means ensure that during the compression stroke the effect of the throttle valve io switched off and in the crankcase the full The amount of air required to flush the cylinder is sucked in during the exhaust stroke, while only at the end of the intake period a decrease in the overflow in the cylinder Air volume takes place under the influence of the throttle valve io.

Soll die Maschine im Zweitakt arbeiten, so wird durch eine mechanische Kupplung zwischen der Klappe 25 und den die Achsialverschiebung der Nockenwelle herbeiführenden Maschinenteilen die Klappe 25 geöffnet und zugleich die Nockenwelle verschoben, so daß das Ansaugventil 3 außer Tätigkeit gesetzt und d2,s Auspuffventil 2 bei jeder Kurbelumdrehung während Zurücklegung des Kurbelweges 22 ge;jffnet wird. Das Gemisch strömt dann von der Leitung i i durch die Überströmöffnung 24 und die Leitung 23 zum Saugventil 7 des Kurbelgehäuses, wobei durch den von der Klappe 25 frei gelassenen Luftspalt dem vom Vergaser gelieferten an Brennstoff übersättigten Gemisch die noch benötigte Luft zugesetzt wird. Die Regelung der Maschine erfolgt dann ausschließlich durch die Drosselklappe io.If the machine is to work in a two-stroke cycle, a mechanical Coupling between the flap 25 and the axial displacement of the camshaft causing machine parts, the flap 25 is opened and at the same time the camshaft shifted so that the suction valve 3 is disabled and d2, s exhaust valve 2 is opened with each crank rotation while the crank path 22 is covered. The mixture then flows from the line i i through the overflow opening 24 and the Line 23 to suction valve 7 of the crankcase, whereby through the flap 25 The air gap left free is oversaturated with the fuel supplied by the carburetor Mixture the still required air is added. The machine is controlled then only through the throttle valve OK.

Die Möglichkeit, die Maschine als Viertakt-und als Zweitaktmaschine zu betreiben, ist besonders wertvoll bei ihrer Verwendung zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, da sie als Zweitaktmaschine einen höheren Gleichförmigkeitsgrad besitzt und bei niederer Drehzahl pro Umdrehung eine höhere Leistung abgeben kann wie als Viertaktmaschine, so daß sich in vielen Fällen der Einbau eines Übersetzungsgetriebes ganz erübrigt oder wenigstens dieses einfacher gestaltet werden kann.The possibility of the machine as a four-stroke and as a two-stroke machine is particularly valuable when it is used to drive motor vehicles, because as a two-stroke machine it has a higher degree of uniformity and at lower speed per revolution can deliver a higher power than a four-stroke machine, so that in many cases the installation of a transmission gear is completely unnecessary or at least this can be made simpler.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control device for internal combustion engines, characterized in that the two per se to increase the control range known means, firstly the changeover from four-stroke to two-stroke, and secondly the additional flushing and combustion air supply is used in four-stroke operation will.

2. Apparatus according to claim i, wherein the reversal from two to Four stroke takes place by shifting a correspondingly shaped camshaft, thereby characterized in that when the camshaft is moved, the cam for the intake valve comes out of engagement with the associated attack lever while in place of the simple Cam for the exhaust valve, a double-nosed cam occurs.

3. Device according to Claims i and 2, characterized in that with the linkage for axial displacement the camshaft is a mechanical part of the machine with the same effect as a three-way valve is coupled, which when switching to two-stroke, the air access to the intake line (23) of the crankcase strongly throttles and at the same time this with the carburetor line connects.