DE818591C

DE818591C - Two-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: DE818591C
Application number: DEP63A
Authority: DE
Inventors: Karl Neumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-05
Filing date: 1948-10-05
Publication date: 1951-10-25

Description

Zweitakt-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit am unteren Hubende liegenden Auspuff- und Überströmkanälen. Sie will die Aufgabe lösen, die Spülung und die Füllung des Zylinders zu verbessern. Die Lösung besteht in der Hauptsache in einer besonderen Gestaltung des Kolbens. An Stelle der üblichen Ablenknase ist erfindungsgemäß ein sich verjüngender ausgekehlter Ansatz vorgesehen, der mit dem Zylinder einen Ringraum bildet und durch eine zentrale kugelige Vertiefung abgedeckt ist. Dieser Ansatz bildet in der oberen Totpunktstellung des Kolbens mit dem im Zylinderkopf liegenden Kompressionsraum eine kugelförmige Wirbelkammer, die nur durch einen engen Spalt mit dem Zylinder, in Verbindung steht. Durch diese Anordnung wird die Spülung und Füllung des Zylinders so sicher beherrscht, daß der Brennstoff voll ausgenutzt wird. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einer luftgekühlten Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Dreistromspülung dargestellt.Two-stroke internal combustion engine The invention relates to a two-stroke internal combustion engine with exhaust and overflow ducts at the lower end of the stroke. She wants the job solve to improve the flushing and filling of the cylinder. The solution is there mainly in a special design of the piston. Instead of the usual According to the invention, a tapered fluted approach is provided for deflection nose, which forms an annular space with the cylinder and a central spherical recess is covered. This approach forms with the piston in the top dead center position the compression space in the cylinder head is a spherical swirl chamber, which communicates with the cylinder only through a narrow gap. Through this arrangement the flushing and filling of the cylinder is so safely mastered that the fuel is fully exploited. In the drawing is an embodiment of the invention shown on an air-cooled two-stroke internal combustion engine with three-flow purging.

Abb. i ist ein Längsschnitt durch die Maschine in der unteren Totpunktstellung des Kolbens; Abb. 2 ist ein Querschnitt nach Linie A-A der Abb. i in Höhe der Überström- und Auspufföffnungen des Zylinders; Abb. 3 ist ein Querschnitt nach Linie B-B der Abb. i in Höhe der,Einströmöffnungen.Fig. I is a longitudinal section through the machine in the bottom dead center position of the piston; Fig. 2 is a cross section along line A-A of Fig. I at the level of the overflow and exhaust ports of the cylinder; Fig. 3 is a cross-section along line B-B of FIG Fig. I at the level of the, inflow openings.

Der Kolben i ist zentrisch zur Kolbenachse mit einem verjüngten zylindrischen Ansatz 2 versehen, der mit dem Zylinder 3 den Ringraum 9 bildet und in der unteren Totpunktlage des Kolbens die Überströmöffnungen 4 und Auspufföffnungen 5 überragt. Die Verjüngung ist als Hohlkehle ausgebildet, so daß stoßfreie Führung der einströmenden Füllung und abströmenden Treibgase gesichert ist. Der Boden des Ansatzes hat die Form einer einwärts gewölbten Kugelschale. Der Verdichtungsraum 6 des Zylinders 3 ist dem Kolbenansatz angepaßt und bildet mit diesem in der oberen Totpunktstellung des Kolbens eine kugelförmige Wirbelkammer, die nur durch einen engen Spalt io mit dem Zylinder 3 in Verbindung steht.The piston i is centered on the piston axis with a tapered cylindrical one Approach 2 provided, which forms the annular space 9 with the cylinder 3 and in the lower The dead center position of the piston protrudes beyond the overflow openings 4 and exhaust openings 5. The taper is designed as a fillet, so that smooth guidance of the inflowing Filling and leaking propellant gases is secured. Of the Bottom of Approach has the shape of an inwardly curved spherical shell. The compression area 6 of the cylinder 3 is adapted to the piston approach and forms with this in the upper Dead center position of the piston a spherical vortex chamber, which is only through a narrow gap io with the cylinder 3 is in communication.

Die überströmöffnungen 4 und die Auspufföffnungen 5 (im Ausführungsbeispiel je drei) sind symmetrisch zu der senkrechten Schnittebene der Abb. i auf je einer Zylinderhälfte angeordnet und sehr breit gehalten. Der mittlere Kanal .1 hat den doppelten Querschnitt der seitlichen Kanäle und liegt unmittelbar am Kurbelgehäuse, während die seitlichen Kanäle durch Kolbenfenster mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung sind. Sie sind zu dem Hauptkanal unter einem solchen Winkel angeordnet, daß die seitlichen Gasströme mit dem Hauptstrom in der mittleren Zone des Kolbenansatzes zusammentreffen und durch diesen zum Kompressionsraum 6 abgelenkt werden.The overflow openings 4 and the exhaust openings 5 (in the exemplary embodiment three) are symmetrical to the vertical sectional plane of Fig. i on one each Cylinder half arranged and kept very wide. The middle channel .1 has the double cross-section of the side channels and lies directly on the crankcase, while the side channels are connected to the crankcase through piston windows are. They are arranged to the main channel at such an angle that the lateral gas flows with the main flow in the middle zone of the piston attachment meet and are deflected by this to the compression chamber 6.

Die Ladung des Kurbelgehäuses mit Frischgas erfolgt durch die an den Vergaser angeschlossene Leitung 7 über drei Öffnungen 8 des Zylinders gemäß Abb. 3.The crankcase is charged with fresh gas by the Carburettor connected line 7 via three openings 8 of the cylinder according to Fig. 3.

Die Arbeitsweise des Motors ist folgende: Beim Einführen des Kolbenansatzes in den Kompressionsraum 6 wird das im Ringraum 9 vorhandene Gas, und zwar 'Frischgas und Restgas, in den Raum 6 gedrückt. Durch den dabei entstehenden Wirbel werden die Gase innig gemischt. Die Zündung erfolgt kurz vor Totpunkt durch Fremdzündung oder Selbstzündung. Die Verbrennung erfolgt stufenweise. Sie beginnt mit dem kugelförmigen Raum 6 und setzt sich in dem Raum 9 fort, wenn der Kolben aus dem Raum 9 ausfährt (vgl. die strichpunktierte Lage des Kolbens in Abb. i). Die Drucksteigerung erfolgt also allmählich, so daß der Motor einen weichen Gang erhält.The engine works as follows: When inserting the piston boss in the compression chamber 6 is the gas present in the annular space 9, namely 'fresh gas and residual gas, pressed into space 6. Due to the resulting vortex the gases mixed intimately. The ignition takes place shortly before dead center by external ignition or auto-ignition. The combustion takes place in stages. It starts with the spherical one Space 6 and continues in space 9 when the piston moves out of space 9 (See the dot-dash position of the piston in Fig. i). The pressure increase takes place gradually so that the engine has a smooth gear.

Bei der am Ende des Arbeitshubes einsetzenden Spülung und Füllung des Zylinders wirkt der Kolbenansatz mit den Überström- und Auspuffkanälen in folgender Weise zusammen. Infolge der großen Breite der Auspuffschlitze 5 des Zylinders findet schon während der Vorausströmung eine rasche Entspannung derTreibgase statt, so daß bei Öffnung der Überströmöffnungen 4 die Spülung des Zylinders durch die einströmende Füllung sofort einsetzt. Die Treibgase stoßen vor den breiten Austrittsöffnungen 5 auf den Rand des Kolbenansatzes 2 und werden zum Teil durch die kugelartige Vertiefung desselben zum Kompressionsraum 6 umgelenkt, so daß sich im Zylinder 3 neben der einströmenden Füllung ein aufsteigender Wirbel bildet, der von der Füllung immer wieder zu den Auspufföffnungen geschoben wird. Dieser Vorgang wiederholt sich, solange der Auspuff offen ist. Der Wirbel verhindert ein Abströmen der einströmenden Füllung zum Auspuff. Da die Frischgase schwerer und kälter sind als die verbrannten Gase, tritt eine Vermischung der Gase nicht ein.With the flushing and filling that begins at the end of the working stroke of the cylinder, the piston attachment with the overflow and exhaust ducts acts in the following Way together. As a result of the large width of the exhaust slots 5 of the cylinder takes place rapid expansion of the propellant gases already takes place during the advance flow, see above that when the overflow openings 4 are opened, the cylinder is flushed by the inflowing Filling starts immediately. The propellant gases come in front of the wide outlet openings 5 on the edge of the piston attachment 2 and are partly through the spherical recess the same deflected to the compression chamber 6, so that in the cylinder 3 next to the Inflowing filling forms an ascending vortex, which is always from the filling is pushed back to the exhaust ports. This process is repeated for as long the exhaust is open. The vortex prevents the inflowing filling from flowing away to the exhaust. Since the fresh gases are heavier and colder than the burnt gases, mixing of the gases does not occur.

Da die Auspufföffnungen 5 vom Kolben eher freigegeben werden müssen als die Überströmöffnungen 4, ist während des Vorauspuffs der Austrittsquerschnitt der Treibgase kleiner als der Querschnitt des Ringraumes 9, den die Auspuffgase passieren müssen. Infolgedessen werden die Treibgase gut ausgenutzt. Bei voller Öffnung der Auspufföffnungen ist dagegen der Austrittsquerschnitt der Treibgase größer als der vor den Austrittsöffnungen liegende Querschnitt des Ringraumes. Das Abströmen der Treibgase wird daher gedrosselt, so daß nur so viel verbranntes Gas abfließt, als durch die Einströmöffnungen zufließt. Daher ist die bei Beginn der Kompression noch im Zylinder befindliche Menge von Restgasen sehr klein und ein Verlust von Frischgas auf ein Mindestmaß beschränkt. Spülung und Füllen des Zylinders werden also durch den Kolbenansatz derart beherrscht, daß während der Füllung sich annähernd Atmosphärendruck im Zylinder einstellt. Infolgedessen kann die Füllung auch bei geringem Gasdruck im Kurbelgehäuse bis zum Kompressionsraum vorstoßen, so daß große Spülgeschwindigkeiten erreicht werden. Damit wird eine Steigerung der Drehzahl und Leistung der Brennkraftmaschine möglich.Since the exhaust ports 5 must be released from the piston sooner than the overflow openings 4, is the outlet cross-section during the pre-puff the propellant gases smaller than the cross section of the annular space 9, which the exhaust gases have to happen. As a result, the propellant gases are well used. At full The opening of the exhaust openings, on the other hand, is the outlet cross-section of the propellant gases larger than the cross-section of the annular space in front of the outlet openings. That The flow of propellant gases is therefore throttled, so that only so much burned gas flows away than flows in through the inflow openings. Therefore the at the beginning of the Compression amount of residual gases still in the cylinder is very small and a Loss of fresh gas restricted to a minimum. Flushing and filling the cylinder are so dominated by the piston approach that during the filling adjusts approximately atmospheric pressure in the cylinder. As a result, the filling can advance to the compression chamber even with low gas pressure in the crankcase, so that high flushing speeds can be achieved. This will increase the Speed and power of the internal combustion engine possible.

Abgesehen von diesem thermischen Vorteil der Kolbengestaltung ist auch ein fabrikatorischer Vorteil vorhanden, weil der Kolben durch einfache Dreharbeit hergestellt werden kann.Apart from this thermal advantage the piston design is there is also a manufacturing advantage because the piston is simply turned can be produced.

Claims

PATENT CLAIM: i. Two-stroke internal combustion engine with at the lower end of the stroke lying exhaust and overflow channels, characterized in that the piston (i) is provided with a tapered fluted cylindrical projection (2) which forms an annular space (9) with the cylinder (3), the bottom of which is arched as a \\ arts Ball socket is designed, which is in the top dead center position of the piston (i) with the Compression space (6) in the cylinder head forms a spherical vortex chamber which only communicates with the cylinder (3) through a narrow gap (io).

2. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that the outlet openings of the overflow channels (.t) in the cylinder (3) at the bottom dead center position of the piston is in front of the middle Zone of the piston base is located.

3. Two-stroke internal combustion engine according to claim i and 2, characterized in that the overflow openings in one cylinder half (4), in the other half of the cylinder the exhaust ports (5) symmetrically to the vertical Section plane of the cylinder are arranged.