DE674229C - Zweitaktbrennkraftmaschine - Google Patents

Zweitaktbrennkraftmaschine

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DE674229C
DE674229C DED74261D DED0074261D DE674229C DE 674229 C DE674229 C DE 674229C DE D74261 D DED74261 D DE D74261D DE D0074261 D DED0074261 D DE D0074261D DE 674229 C DE674229 C DE 674229C
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Germany
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cylinder
nose
piston
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chamber
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DED74261D
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Inventor
Leon Dufour
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/08Engines characterised by precombustion chambers the chamber being of air-swirl type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/14Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

  • Zweitaktbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Zweitakthrernnkraftmaschine mit einer im Zylinderkopf liegenden Wirbelkammer, die zum Zylinder hin durch einen in den Brennraum hineinragenden nasenförmigen Teil des Kopfes und einen in der Totlage bis nahe an die Stirnfläche des Kopfes reichenden Verdrängeransatz des Kolbens abgegrenzt ist und in die die Spül- und Lademenge längs derjenigen Wand des Zylinderkopfes hineingeleitet wird, die dem. in den Brennraum ragenden nasenförmigen Teil gegenüberliegt.
  • Dieser nasenfärmige Teil dient dazu, die vom Kolbenansatz in den Zylinderkopf geleitete Frischladung zu verhindern, unmittelbar l;ä;ngs der dem Einlaß gegenüberliegenden Zylinderwand hinunterzuströmen und mit,den verbrannten Gasen durch den Auspuff zu entweichen.
  • Der Zweck der Erfindung besteht nun darin, den von der Frischladung im Zylinderkopf gebildeten Wirbel mit großer Drehgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten bis und mit Einschluß der Zündungsperiode, um die Zündung des Gemisches zu erleichtern.
  • In bekannten Brennkraftmaschinen dieser Bauart ist aber die Wirbelkammer nicht dazu eingerichtet, die kreisende, Bewegung des Gaswirbels auch am Ende der Verdichtungsperiode aufrechtzuerhalten. Es wurde im Gegenteil. getrachtet, durch die Formgebung der Kammer oder durch den in der obern Totpunktlage des Kolbens in diese Kammer dringenden Kolbenansatz die Wirbelbewegung der Gase zu stören und eine gewisse Turbulenz zu erzielen, in der Annahme, daß dadurch die Zündung und Verbrennung des Gemisches erleichtert werde. Die Erfahrung hat aber gezeigt, daß bei Aufrechterhaltung des Gaswirbels bis zur und mit Einschluß der Zündungsperiode die in der Nähe der Zündkerze liegenden und sich sofort entzündenden Gasteile mit einer großen Geschwindigkeit in das Innere der in Wirbelbewegung befindlichen Gasmasse hineingeschleudert werden. In dieser Weise wird die Zündung mit einer viel größeren Geschwindigkeit als die eigene Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flamme in die Gasmasse übergreifen, und zwar ohne die Bildung der wohlbekannten Flammenfront, welche die Ursache des Klopfens der Motoren ist. Man kann in dieser Weise höhere Kompressionsverhältnisse verwirklichen als bis jetzt, unter Vermeidung von Klopferscheinungen. Gemäß der Erfindung werden diese Vorteile dadurch .erzielt, daß die Wirbelkammer im Zylinderkopf angenähert kreisförmigen Querschnitt hat, einen Durchmesser von ein Viertel bis ein Halb. des Zylinderdurclnnessers aufweist und-genügend seitlich der Zylinderachse verschoben ist, damit der Kolbenansatz in der obern Totlage den Gaswirbel nicht stört, und daß der Kolbenansatz und der nasenförmige Teil des Zylinderkopfes derart gestaltet sind, daß der aus dem Raum zwischen den Kolbenboden und dem nasenförmigen Teil gegen Ende des Verdichtungshubes verdrängte Teil der Ladung tangential und ilm: gleichen Drehsinn in die in der -Wirbelkammer kreisende Strömung tritt.
  • Es hat sich gezeigt, daß die Aufrechterhaltung der Wirbelbewegung während der Zündung am besten erreicht werden. kann, wenn man der Wirbelkammer die erwähnten Dimensionen erteilt. Sie muß einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser besitzen, damit die Drehgeschwindigkeit der Gase in Form .eines Wirbels sehr groß ist. Wenn aber andrerseits der Durchmesser dieser Kammer zu klein ist, so wird ein Teil der Frischladung nicht in sie hineinströmen und daher nicht an der wirbelnden Bewegung teilnehmen. Der am Ende des Verdichtungshubes verdrängte Teil der Ladung, welcher tangential in die Wirbelkammer eintritt, trägt zum Unterhalt der wirbelnden Bewegung und zu ihrer Beschleunigung bei. Die Hauptsache bleibt aber, daß der Kolbenansatz in der obern Totpunktlage sich seitlich der kreisförmigen Wirbelkammer befindet, ohne in diesen zylindrischen Raum einzudringen, damit der Gaswirbel gerade in diesem Zeitpunkt nicht gestört wird.
  • Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
  • Fig. i ist .ein senkrechter Schnitt und Fig. 2 ein Horizontalschnitt durch den Zylinder auf der Höhe der Einlaß- und Auslaßöffnungen eines ersten Ausführungsbeispiels.
  • Fig.3 und ¢ sind zwei gleiche Ansichten. des zweiten Ausführungsbeispiels.
  • Die in Fig. i und 2 gezeigte Brennkraftmasch%ne besitzt eine Drehachse i, ein Kurbelwell.enschwungrad 2, eine Kurbel 3, eine Kolbenstange q. und einen Kolben 5. Das dichte Kurbelgehäuse 6 bildet mit der Kolbeninnenfläche die Ansaug- und Ladepumpe. Der Zylinder 7 trägt den Zylinderkopf 8, in welchem eine Kammer 9 in Form einer offenen Spirale gebildet ist, deren innerer Teil g' angenähert kreisförmigen Querschnitt besitzt. Die Frischladung gelangt durch die Leitung io und die Eintrittsöffnung i i in das Kurbelgehäuse, wenn diese Öffnung in der obern Totpunktlage des Kolbens von diesem abgedeckt wird. Der überströrnkanal 12 führt die Ladung in den Zylinder. 13 ist die Auspufföffnung. Die Auspuff- und EinlaßöiFnungen werden vom Kolben nacheinander abgedeckt, wenn @er an das untere Hubende gelangt, und alsdann wieder verdeckt, wenn der Kolben ansteigt. Die Zündkerze wird in der Öffnung 14 am Kopf .eingesetzt.
  • Der Durchmesser d des angenähert kreisförmigen Querschnittes der Wirbelkammer g' ist ungefähr gleich einem Viertel des Durchm:essers D des Zylinders. Die Wirbelkammer ist gegen den Zylinder hin durch einen in den Brennraum hineinragenden nasenförmigen Teil 15 des Kopfes abgegrenzt, der in eine Spitze 21 endigt und der durch eine leicht gewölbte Wand mit derjenigen Zylinderseite verbunden ist, welche die Auspufföffnung aufweist. Der Kolbenkopf besitzt einen Verdrängeransatz, welcher auf der rechten Seite in eine Fläche 16 von gleicher Krümmung wie die untere Wand des nasenförmigen Teiles 15 übergeht und auf der linken Seite durch eine senkrechte Fläche 17 begrenzt ist. Die der Spitze 2 i gegenüberliegende Wand 18 der Kammer 9 weist nur eine schwache Krümmung auf. Die Wirbelkammer g' ist genügend seitlich der Zylinderachse verschoben, damit der Kolbenansatz in der obern Totlage den Gaswirbel in der Kammer nicht stört.
  • Im Moment des Einströmens der Frischladung in den Zylinder befindet sich der Kolben in der in Fig. i gezeigten unteren Stellung. Die zu äußerst liegende Gasschicht steigt an der Zylinderwandung empor und strömt dann längs der Wand 18 in die Kammer g', wo sie eine wirbelnde Bewegung annimmt. Die :näher der Zylinderachse liegenden Gasschichten stoßen gegen die Wand 18, und infolge der schwachen Krümmung dieser Wand werden sie nicht in das Zylinderinnere zurückreflektiert, sondern auch in die Kammer 9' (siehe strichpunktierte Linie a-b-c, Fig. i), so daß sie .ebenfalls von der wirbelnden Bewegung ergriffen werden. Diese Bewegung hält während der Lagerperiode die Frischladung im Zylinderkopf und im obern Teil des Zylinders zurück und verhindert, daß sie zusammen mit den verbrannten Gasen durch die Auspufföffnungen entweicht. Damit dieser Gaswirbel die Drehung um sich selbst mit großer Geschwindigkeit fortsetzt bis zur und mit Einschluß der Zündungsperiode, muß erfahrungsgemäß der Durchmesser d der Wirhelkammer g' ein -Halb bis .ein Viertel des Durchmessers D@ des Zylinders betragen. Damit der Wirbel nicht durch die Ladung, die der Kolben während seines Verdichtungshubes in die Kammer 9 stößt, behindert oder zerstört wird, sind der nasenförmige Teil 15 des Zylinderkopfes und der Kolbenboden 16 so» ausgeführt, daß sie am Ende des Kompressionshubes zwischen sich einen Kanal bilden, aus dem der verdrängte Teil der Ladung in Richtung des Pfeiles/, annähernd tange ntial und im gleichen Drehsinn in die in der Wirbelkammer 9' kreisende Strömung übertritt und zum Unterhalt der wirbelnden Bewegung oder sogar zu ihrer Beschleunigung beiträgt.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die Einlaßöffnungen 2o und 2o' rechts und links der Auspufföffnung 13 angeordnet, und die Frischladung folgt dem in Fig. 3 und 4 punktiert eingezeichneten Weg. Der Kolbenkopf besitzt einen Ansatz 2a, welcher rechts durch den gekrümmten Kolbenboden 16 begrenzt ist, der parallel zur untern Wand des nasenförmigen Teiles 15 des Zylinderkopfes verläuft. Die schwach gekrümmte Fläche i 9 des Kolbenansatzes verläuft parallel zur Wand 18 des Zylinderkopfes. Daraus ergibt sich, daß, wenn der Kolben am Ende des Kompressionshubes angelangt ist, nicht 'nur die beiden Flächen 15 und 16, wie in der Fig. i, sondern auch die beiden Flächen 18 und i 9 zwischen sich Kanäle bilden, welche die während des Verdichtungshubs verdrängte Ladung von entgegengesetzten Zylinderseiten her ungefähr tangential und in gleichem Drehsinn in die in der Wirbelkammer 9' kreisende Strömung übertreten lassen. In dieser Weise strömt die vom Kolben gestoßene Ladung gemäß dem Pfeil/, auf der rechten Seite und gemäß dem Pfeil/2 auf der linken S'eite in die Kammer 9' und trägt dazu bei, die wirbelnde Bewegung in dieser Kammer zu unterhalten und, wenn möglich, zu beschleunigen.
  • Es wurde zur - Vereinfachung der Zeichnungen jedesmal ein Zweitaktmotor von elementarer Form mit Ansaugung und Verdichtung der Frischgase im Kurbelkasten und mit nur :einem _ Zylinder dargestellt. Es ist wohl bekannt, daß dieser Motortyp den Nachteil besitzt, nur eine unvollständige Zylinderfüllung vom Vergaser anzusaugen und in den Zylinder zu pumpen, und daß er außerdem Schwierigkeiten für die Schmierung macht. Die Erfindung kann aber ebensogut an Zweitaktmotoren verwendet werden, bei denen der Kolben die Einlaß- und Auslaßöffnungen im untern Teil seines Ganges abdeckt, aber der mit einer unabhängigen Ladepumpe versehen ist. Diese Ladepumpe könnte als Kolbenpumpe, einfach oder doppelt wirkend, als Rotationspumpe oder selbst als Zentrifugalpumpe ausgeführt sein. Zur Verwendung der Erfindung bei mehrzylindrigen Automobil-oder Flugzeugmotoren kann ein Rotationskompressor, Exzenter- oder Zentrifugalkompressor, von der schon zur Überladung von solchen Motoren bekannten Art verwendet werden, um die Frischgase vom Vergaser anzusaugen und im. die Überstr ömkanäle 12 zu pumpen, mit dem leichten erforderlichen Überdruck von ungefähr o,2 bis o,5 kg/ cm°.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zweitaktbrennkraftmaschine mit einer im Zylinderkopf liegenden Wirbellkammer, die zum Zylinder hin durch einen in den Brennraum hineinragenden nasenförmigen Teil des Kopfes und einen in der Totlage bis nahe an die Stirnfläche des Kopfes reichenden Verdrängeransatz des Kolbens abgegrenzt ist und in die die Spül- und Lademenge längs derjenigen Wand des Zylinderkopfes hineingeleitet wird, die dem in den Brennraum ragenden nasenförmigen Teil gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (9') angenähert kreisförmigen Querschnitt hat, einen Durchmesser von ein Viertel bis ein Halb des Zylinderdurchmessers aufweist und genügend seitlich der Zylinderachse verschoben ist, damit der Kolbenansatz in der obern Totlage den Gaswirbel nicht stört, und daß der Kolbenansatz und der nasenförmige Teil (15) des Zylinderkopfes derart gestaltet sind, daß, der aus dem Raum zwischen dem Kolbenboden (16) und dem nasenförmigen Teil (15) gegen Ende des Verdichtungshubes verdrängte Teil der Ladung tangential und im gleichen Drehsinn in die in der Wirbelkammer kreisende Strömung übertritt. z. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Anspruch i mit beidseitig der Auspufföffnung angeordneten Einlaßöffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die dem nasenförmigen Teil (15) des Zylinderkopfes gegenüberliegende Wand (18) eine schwache Krümmung. aufweist- und mit einer sches ach gekrümmten Fläche (r9) des Kolbe nansatzes derart zusammenwirkt, daß der ,zwischen Wand (18) und Fläche (i 9) gegen Ende des Verdichtungshubes verdrängte Teil der Ladung wie die zwischen dem Kolbenboden (16) und nasenförmigen Teil (15) verdrängte Ladung, aber von der entgegengesetzten Zylinderseite her, tangential und im gleichen Drehsinne in die in der Wirbelkammer kreisende Strömung übertritt.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE933669C (de) * 1951-03-29 1955-09-29 Max Mangl Mit Gemischverdichtung und Zeitpunktfremdzuendung arbeitende Zweitaktbrennkraftmaschine
DE943324C (de) * 1949-03-11 1956-05-17 Fichtel & Sachs Ag Zweitaktbrennkraftmaschine
DE1042286B (de) * 1956-01-05 1958-10-30 Dr Friedrich Stuempfig Zweitaktbrennkraftmaschine mit Gemischverdichtung
DE1085710B (de) * 1958-04-30 1960-07-21 Hans Eberhardt Mit Fremdzuendung arbeitende Zweitaktbrennkraftmaschine
US4483289A (en) * 1981-12-29 1984-11-20 Paul Marius A Synthesis procedure and combustion chamber with variable turbulence

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