DE808655C

DE808655C - Working method and two-stroke internal combustion engine with air purge and mixture recharge

Info

Publication number: DE808655C
Application number: DEP36932A
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Zimmermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-03-17
Filing date: 1949-03-17
Publication date: 1951-07-16

Description

Arbeitsverfahren und Zweitaktbrennkraftmaschine mit Luftspülung und Gemischnachladung Die bekannt: Zweitaktmotorenbauart mit Kurbelguliätiselader hat neben den bekannten Vorzügen der I-Ilerstellung und des Betriebs gegenüber dem Viertaktinotor die Nachteile der geringeren Leistung, des höheren Kraftstoffverbrauchs und der höheren thermisclien Beanspruchung.Working method and two-stroke internal combustion engine with air purging and Mixture reloading The well-known: two-stroke engine design with a crank-type fluid loader in addition to the well-known advantages of the I-Ilerstellung and the operation compared to the four-stroke engine the disadvantages of lower performance, higher fuel consumption and the higher thermal stress.

Die geringere Leistung ist in erster Linie verursacht durch schlechtere Füllung des. Zylinders mit Frischgas.The lower performance is primarily caused by poorer performance Filling of the cylinder with fresh gas.

Der höhere Kraftstoffverbrauch rührt vor allem von Spülverlusten und Zurückblasen des Gemischs bei gewissen Drehzahlen her.The higher fuel consumption is mainly due to flushing losses and Blowing back the mixture at certain speeds.

Die höhere thermische Beanspruchung wird nicht allein durch die doppelte Anzahl von Zündungen, sondern wesentlich durch unvollkommene Spülung verursacht, nämlich dadurch, daß heiße Restgase im Zylinder verbleiben, wieder v:rdichtet werden und #o sehr viel Wärme an Kolben und Wandungen abgeben. Mittelbar wirkt dieser Nachteil wieder leistungsmindernd durch schlechte Füllung, gering. ren thermischen Wirkungsgrad-usw.The higher thermal stress is not only due to the double Number of ignitions, but mainly caused by incomplete purging, namely by the fact that hot residual gases remain in the cylinder, are sealed again and #o give off a lot of heat to the piston and walls. This disadvantage has an indirect effect again reducing performance due to poor filling, low. ren thermal efficiency etc.

In diesem Zusammenhang ist folgendes interes-sant: Der Viertaktmotor, ist mit seiner in der Regel größeren Drehzahl und seiner größeren Verbrennungsintensität gegenüber dem Zweitaktmotor in der Zeiteinheit nahezu gleich hoch thermisch belastet, trotzdem bleibt er kühler, und das nur auf I Grund seiner besseren Spülung.In this context, the following is of interest: The four-stroke engine, is with its usually higher speed and its greater combustion intensity compared to the two-stroke engine, the thermal load is almost the same in the unit of time, nevertheless it stays cooler, and that only because of its better flushing.

Daraus folgt, daß das thermische Problem des Zweitaktmotors in der Hauptsache ein Spülungsproblem ist.It follows that the thermal problem of the two-stroke engine in the The main thing is a flushing problem.

Vor allem aus letzterem Grund kann auch ein Zweitaktmotor mit Benzineinspritzung nicht voll bei friedigen, da dadurch die Kernprobleme des Zweitaktmotors durchaus nicht gelöst sind.Mainly for the latter reason, a two-stroke engine with gasoline injection can also be used not completely with peaceful ones, as this definitely eliminates the core problems of the two-stroke engine are not resolved.

Der im folgenden beschriebene Zweitaktmotor soll durch s:ine neue Arbeitsweise diesE drei genannten Nachteile für Punkt eins und zwei ganz aufheben und im dritten wesentlich verbessern, ohne dabei den Motor zu sehr zu komplizieren, vor allem ohne zusätzliche hin und her gehende Massen.The two-stroke engine described below should by In a new way of working these three disadvantages mentioned for points one and two entirely cancel and improve the third, without complicating the engine too much, especially without additional masses going back and forth.

Im folgenden wird der Aufbau des Motor;, beschrieben: Der Motor besteht aus dem Kurb:lgehäuse und einer oder mehreren Zylindereinheiten. Dabei ist die Zylindereinheit in -,einen Arbeitszylinder A und einen Ladezylinder L aufgeteilt, und zwar in der Regel im Verhältni-s i : i, so daß beide Kolben gleichen Durchmesser und gleichen Hub aufweisen.The structure of the engine ;, is described below: The engine exists from the crank: oil housing and one or more cylinder units. Here is the cylinder unit divided into -, a working cylinder A and a loading cylinder L, namely in the Usually in the ratio s i: i, so that both pistons have the same diameter and the same Have stroke.

Jede Zylindereinheit arbeitet als Doppelzylinder über dem gemein,amcn Kurbelgehäuse K.Each cylinder unit works as a double cylinder over the common, amcn Crankcase K.

Die Pleuelstangen beider Kolben greifen an einer gemeinsamen Kurbelwellz an, und zwar so, daß der Lad_kolben dem Arbeitskolben um etwa io bis 5o° Kurbelwinkel voreilt.The connecting rods of both pistons grip a common crankshaft on, in such a way that the Lad_kolben the working piston by about io to 5o ° crank angle rushes.

Im Arbeitszylinder befinden sich die Überströmkanäle C, die so angeordn- t sind, daß ein guter Wirkungsgrad der Spülung erreicht wird bzw. ein bekanntes Spülsystem angewandt werden kann. The overflow channels C are located in the working cylinder and are arranged in such a way that a good level of flushing efficiency is achieved or a known flushing system can be used.

Ferner sind im! Arbeitszylinder ein oder zwei Auslaßkanäle P.Furthermore, in the! Working cylinder one or two outlet ports P.

Im Ladezylinder b,-findet sich im oberen Teil der Gernischeinlaßkanal G, dein ein Saugvergaser vorgeschaltet ist.The upper part of the loading cylinder b is the Gernisch inlet channel G, with a suction carburetor connected upstream.

Im unteren Teil dieses Zylinders is,t der Spüllufteinlaßkanal S.In the lower part of this cylinder is the scavenging air inlet duct S.

Pcide Zylinder haben getrennte Verdichtungsräume. Durch einen einfachen, von der Kurbelwelle aus i : i angetriebenen Walzendrehschieber D stehen beide Verdichtungsräume über etwa 6o° Kurbelwinkel in Verbindung.Pcide cylinders have separate compression spaces. Through a simple, Both compression chambers are located, driven by the crankshaft from i: i connected over about 60 ° crank angle.

Die Arbeitsweisse des Motors ist folg:nde: Beim Aufwärtsgang beider Kolben wird im Kurbelgehäuse K ein Unterdruck erzeugt, vermöge dessen bei Freigabe des Spüllufteinlaßkanals S durch die Unterkante des Ladekolbens Luft in das Kurbelgehäuse K einströmt.The way the engine works is as follows: When both are upward gear A negative pressure is generated in the piston in the crankcase K, by virtue of which it is when released of the scavenging air inlet channel S through the lower edge of the charging piston air into the crankcase K flows in.

Beim Abwärtsgang beider Kolben wird di:se Luft vorverdichtet und strömt bei Freigabe der Überströmschlitze Ü durch die Oberkante des, _@rb2itskolbens in den Arbeitszylind:r A, um diesen in bekannter Weise, allerdings mit reiner Luft und doppelter Menge (bezogen aus den Arbeitszylinder) zu spülen und zu laden.When both pistons go down, this air is pre-compressed and flows when releasing the overflow slots Ü through the upper edge of the, _ @ rb2its piston in the working cylinder: r A, around this in a known manner, but with pure air and double the amount (based on the working cylinder) to flush and load.

Im Ladezylinder L hat die Oberkante desi Kolbens den Ghmischeinlaß G freigegeben, so daß vermöge des beim Abwärtsgang des Kolbens erzeugten Unterdrucks Gemisch über den Saugvergaser in den Ladezylinder strömt.In the loading cylinder L, the upper edge of the piston has the Ghmischeinlaß G released, so that by virtue of the negative pressure generated during the downward movement of the piston Mixture flows into the charging cylinder via the suction carburetor.

Der Kolben des Ladezylinders verschließt beim nun folgenden Aufwärtsgang mit seiner Oberkante den Gemischeinlaß und beginnt, das angesaugte Gemisch zu verdichten.The piston of the loading cylinder closes in the next upward gear with its upper edge the mixture inlet and begins to compress the sucked in mixture.

In dieser Stellung hat der Ladekolben etwa 12o° Kurbelwinkel erreicht, der Walzendrehschieber öffnet, und das angesaugte Gemisch wird in den Arbeitszylinder gedrückt.In this position the loading piston has reached a crank angle of about 12o °, the rotary valve opens and the mixture is sucked into the working cylinder pressed.

Bei 18o° Kurbelwinkel ist der Ladekolben in seinem oberen Totpunkt, der Arbeitskolben steht gleichzeitig nahe dem Zündpunkt, der Walzendrelischieb:r schließt. Die Zündung erfolgt in bekannter Weise durch Batterie- oder Magnetzündung.At 18o ° crank angle the loading piston is in its top dead center, the working piston is at the same time close to the ignition point, the roller end relay: r closes. The ignition takes place in a known manner by battery or magneto ignition.

Das in den Ladezylind:r gesaugte Gemisch is4 so fett, daß bei der Vermischung im Arbeitszylinder mit der dort befindlichen Luft ein brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht.The mixture sucked into the loading cylinder is so rich that in the Mixing in the working cylinder with the air located there creates a combustible fuel-air mixture arises.

Hierdurch ergeben sich nachstehende Vorteile des beschriebenen Motors: a) Durch Spülen mit reiner Luft werden die Kraftstoffspülverluste zu ioo@/o aufgehoben; b) beim Spülen mit reiner Luft kann ein v: esentlich höheres Vorverdichtungsverhältnis gewählt werden, wodurch infolge des dadurch eintretenden .höheren Spüldrucks in Verbindung des bei diesem Motor doppelten Spülluftauf-,vands die Abgase weitgehend entfernt werden und auch durch den höheren Luftdurchsatz eine wesentliche thermische Entlastung des Motors erreicht wird; c) ist eine Erhöhung des Vorverdichtungsdruck: möglich, wie dies bei diesem Motor der Fall ist, so kann die Drehzahl gesteigert und auch dadurch ein Leistungsgev-inn erzielt werden; d) da der Gemischladekolben doppelt wirkt, erhöht sich die nutzbare Zylinderfüllung gegenüber der üblichen Bauart wesentlich, trotzdem der Arbeitszylinder nur die Hälfte des 'Vennhubraums Inhalt hat, d. h. seine brennbare Ladung ist größer als die des normalen Zweitaktmotors: e) die unter a) bis d) genannten Vorteile ergeben einen geringeren Verbrauch bei gleichzeitiger Erhöhung der Leistung, der Hubraumleistung und des Leistungsgewichts; f) der Wirkungsgrad des Kurbelkammerladers wird erhöht durch große Einlaßquerschnitte und der bei dieser Zweitaktbauart möglichen Kurbelgehäusekühlung (keine Gefahr der Gemischverschlechterung durch kaltes Kurbelgehäuse) ; bei intensiver Kurbelgehäusekühlung tritt neben der Verbesserung der Füllung auch eine thermische Entlastung im Arbeitszylinder durch kühle Spülluft ein; g) für besondere Fälle kann dieser Motor unter Verzicht auf die hohe erzielbare Leistung 70 PS/i als Drosselmotor auf sehr geringen Verbrauch und sehr elastischen «Teichen Gang abgestimmt werden.This results in the following advantages of the engine described: a) By purging with pure air, the fuel purging losses are canceled out to 100%; b) When purging with pure air, a considerably higher pre-compression ratio can be selected, whereby the exhaust gases are largely removed as a result of the resulting higher purging pressure in connection with the double purge air intake in this engine and also a substantial thermal one due to the higher air throughput Relief of the engine is achieved; c) If an increase in the pre-compression pressure is possible, as is the case with this engine, the speed can be increased and thereby a gain in power can also be achieved; d) since the mixture charging piston acts twice, the usable cylinder charge increases significantly compared to the usual design, despite the fact that the working cylinder only has half the volume of the displacement, i.e. its combustible charge is greater than that of the normal two-stroke engine: e) those under a) to d) the advantages mentioned result in lower consumption with a simultaneous increase in power, displacement and power-to-weight ratio; f) the efficiency of the crank chamber charger is increased by large inlet cross-sections and the crankcase cooling possible with this two-stroke design (no risk of mixture deterioration due to cold crankcase); In the case of intensive crankcase cooling, in addition to the improvement in the charge, thermal relief in the working cylinder due to cool scavenging air occurs; g) for special cases, this motor can be adjusted to very low consumption and very elastic ponds without the high achievable output of 70 HP / i as a throttle motor.

Im ganzen gesehen ist dieser Klotor dem Viertaktmotor überlegen, denn er hat hei jetzt größerer Leistung gleichen Verbrauch, keine hin und her gehenden Steuerteile, weichen Lauf, besseres Drehmoment und damit verbunden besseres Beschleunigungs- und Bergsteigvermögen. Dabei dürfte seine Herstellung kaum teurer als die eines obengesteuerten Viertaktmotors gleicher Leistung sein.On the whole, this Klotor is superior to the four-stroke engine, because He has the same consumption, now with greater power, no going back and forth Control parts, smooth running, better torque and the associated better acceleration and mountaineering ability. Its production is hardly more expensive than that of one overhead four-stroke engine of the same power.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Working method for two-stroke internal combustion engines with air purging and mixture reloading, characterized in that the fuel-air mixture is sucked in separately from the working cylinder, then to a pressure higher than that at the same time pressure prevailing in the working cylinder is compressed and after closing the flushing air outlet slits of the working cylinder is pushed over into the working cylinder. ?. Method according to Claim i, characterized in that the fuel-air mixture is so rich in fuel that when it is mixed with the one in the working cylinder Purge air creates a fuel-air mixture that can be ignited by external ignition. 3. Procedure according to claims i and 2, characterized in that the fuel-air mixture is sucked in and compressed crank angle 1o to 50 ° earlier than expansion and compression in the working cylinder he follows. .1. Method according to claim 1 and 2, characterized in that suction, The fuel-air mixture is compressed and pushed over by means of a special loading piston he follows. . Dual-cycle internal combustion engine for performing the method according to claim i to. ¢, characterized in that each working cylinder has a reloading cylinder assigned to sucking in, compressing and pushing the fuel-air mixture is. 6. Two-stroke internal combustion engine according to claim 5, characterized in that A common crankcase pump room for each working and reloading piston pair is assigned, which is separated from the pump chambers of further pairs of pistons. . Two-stroke internal combustion engine according to claims 5 and 6, characterized in that between the working and reloading cylinder a temporarily closable connecting member is arranged. B. two-stroke internal combustion engine according to claim 5 to 7, characterized in that the connecting rods of both pistons are connected to the crankshaft in such a way that the reloading piston corresponds to the working piston Advance crank angle by io to 5o °. G. Two-stroke internal combustion engine according to claim 5 to 8, characterized in that on the working cylinder from the upper edge of the working piston Controlled slots for the purge air inlet and exhaust gas outlet and on the reloading cylinder. Mixture inlet slots controlled by the upper edge of the reloading piston and on the Kurhelkammerpumpenraüm arranged by the lower edge of the reloading piston controlled air intake slots are.