DE867025C

DE867025C - Air-cooled two-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: DE867025C
Application number: DEM5490A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr-Ing Mueller
Original assignee: MODAG MOTORENFABRIK DARMSTADT
Current assignee: MODAG MOTORENFABRIK DARMSTADT
Priority date: 1950-08-05
Filing date: 1950-08-05
Publication date: 1953-02-16

Description

Luftgekühlte Zweitakt-Brennkraftmaschine Der luftgekühlte Zweitaktmotor ist für viele Zwecke -die einfachste und billigste Maschine. Das trifft vor allem für den Kraftradmotor zu, der mit Kurbelkastenspülung und Fahrtwindkühlung arbeitet. Muß dagegen der Motor mit Gebläsen für die Kühlung und Spülung ausgerüstet werden, so kann die Anlage sehr kompliziert und teuer werden. Vor allem bei kleinen Allzweckmotoren, die meist in Ein- und Zweizylinderausführung gebaut werden, ist die Anordnung von zwei Gebläsen untragbar. Sie wäre aber im Bedarfsfall erforderlich, da zur Kühlung ungefähr die zehnfache Luftmenge benötigt wird wie zur Spülung. Dafür muß aber der Spülluftdruck ungefähr zehnmal so hoch wie der Kühlluftdruck sein. Diese beiden Forderungen in einem einstufigen Gebläse, das man aus Billigkeitsgründen verwenden muß, zu vereinigen, ist unmöglich. Man müßte zunächst einmal von dem niedrigen Druck und der großen Menge der Kühlluftförderung als dem Primärzustand ausgehen und als Sekundärzustand einen kleinen Teil dieser Luft abzapfen und auf den erforderlichen Spülluftdruck hinaufkomprimieren. Das würde aber, wie schon angedeutet, eine zweite oder sogar dritte Gebläsestufe erfordern, was -die Anlage teuer und kompliziert machen würde.Air-cooled two-stroke internal combustion engine The air-cooled two-stroke engine is for many purposes the simplest and cheapest machine. This is especially true for the motorcycle engine, which works with crankcase scavenging and airflow cooling. If, on the other hand, the motor has to be equipped with fans for cooling and purging, so the system can become very complicated and expensive. Especially with small all-purpose engines, which are mostly built in one and two-cylinder design, is the arrangement of two fans unsustainable. However, it would be necessary if necessary because it is used for cooling approximately ten times the amount of air is required as for flushing. But for that he has to Purge air pressure should be approximately ten times the cooling air pressure. These two Claims in a single stage blower that one use for reasons of cheapness to unite is impossible. First of all, one would have to be aware of the low pressure and the large amount of cooling air pumping out as the basic state and as Secondary state siphon off a small part of this air and add to the required Compress the purge air pressure. But, as already indicated, that would be a second or even require a third fan stage, which makes the system expensive and complicated would do.

Der gegebene Kompressor für die Spülluft i,st und bleibt die Kurbelkastenpumpe. Der erforderliche Spülluftdruck in Höhe von einigen Zehntelatmosphären ist damit ohne weiteres zu erzeugen. .pur genügt die angesaugte Luftmenge für größere Motorbelastungen nicht, da die Kurbelkastenpumpe infolge ihres zu geringen Hubvolumens .und ihres großen schädlichen Raumes zuwenig fördert. Die Fördermenge eines Spüligebläses liegt am günstigsten zwischen dem 1,3- bis 44fachen Hubvolumen des Motors und bei einem Druck von o,2 bis 0,3 atü.The given compressor for the scavenging air is and remains the crankcase pump. The required purging air pressure of a few tenths of an atmosphere can thus be easily generated. .pur, the amount of air sucked in is not sufficient for greater engine loads, since the crankcase pump does not deliver enough due to its inadequate stroke volume .and its large harmful space. The delivery rate of a flushing blower is most favorable between 1.3 to 44 times the stroke volume of the motor and at a pressure of 0.2 to 0.3 atmospheres.

Betrachtet man nun das Spüldruckdiagramm eines Zweitaktmotors, so stellt man fest, daß der verhältnismäßig hohe Druck von 0,2 bis 0,3 atü nur im Anfang der Spülperiode als Spitze auftritt, um den Strömungsvorgang anzustoßen. Bei richtiger Wahl der Spülquerschnitte muß dieser Druck in der Nähe des unteren Totpunktes,des iIVIotors, also bei voll geöffneten Schlitzen, auf ungefähr ein Zehntel der Druckspitze, also beispielsweise auf den Druck des Kühlgebläses, abgebaut wenden.If one now looks at the flushing pressure diagram of a two-stroke engine, one finds that the relatively high pressure of 0.2 to 0.3 atmospheres only occurs as a peak at the beginning of the flushing period in order to initiate the flow process. If the flushing cross-sections are selected correctly, this pressure must be reduced to about a tenth of the pressure peak, for example to the pressure of the cooling fan, in the vicinity of the bottom dead center of the iIVIotors, i.e. when the slots are fully open.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, -den Spülverlauf durch einen Steuervorgang -in eine Hochdruck- und eine Niederdruckstufe zu unterteilen. Dabei übernimmt die Kurbelkastenpumpe ,den Hochdruckteil, der meistens vom öffnungsbeginn der Spülschlitze bis zum unteren Kolbentotpunkt reicht, während der Niederdruckteil, dementsprechend vom unteren Totpunkt bis Spülschlitzschluß, von einem anderen Organ, beispielsweise dem Kühlgebläse, übernommen wird.According to the invention it is therefore proposed -the flushing process by a Control process -divide into a high pressure and a low pressure stage. Included The crankcase pump takes over the high-pressure part, which is usually from the start of opening the flushing slot extends to the bottom dead center of the piston, while the low-pressure part, accordingly from bottom dead center to flushing slot closure, from another organ, for example the cooling fan.

Dieser Vorgang könnte beispielsweise durch einen Drehschieber, der auf der Kurbelwelle angeordnet ist und eine Verbirndun@gsöffnung zwischen Kühlgebläse und dem Kurbelgehäuse überschleift, gesteuert werden. In diesem Fall saugt also die Kurbelkastenpumpe nicht aus der freien Atmosphäre an, sondern erhält ihre Luft durch das Kühlgebläse zugedrückt. Die Füllung des Kurbelgehäuses geschieht durch -den Aufwärtsgang des Kolbens, wobei der Drehschieber den Übertrittskanal zwischen Gebläse und Kurbelgehäuse -frei gibt. Anschließend, also ungefähr im oberen Totpunkt, schließt der Schieber die Verbindungsöffnung ab, und nun wird. durch den Abwärtsgang des Kolbens die Luft im Kurbelgehäuse so lange komprimiert, bis die Spülschlitze geöffnet werden. Sodann strömt die Luft entsprechend -dem Druckgefälle mit großer Geschwindigkeit vom Kurbelgehäuse in den Arbeitszylinder über.This process could, for example, by a rotary valve that is arranged on the crankshaft and a connecting opening between the cooling fan and the crankcase looped, controlled. So in this case it sucks the crankcase pump does not come from the open atmosphere, but receives its air pressed shut by the cooling fan. The crankcase is filled through -The upward gear of the piston, the rotary valve between the transfer channel Fan and crankcase -free there. Then, around the top dead center, the slide closes the connection opening, and now is. through the downward gear of the piston compresses the air in the crankcase until the scavenging slots be opened. Then the air flows according to the pressure gradient with a large Speed from the crankcase to the working cylinder.

Nach erfolgtem Druckabbau kann die Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Gebläse wieder hergestellt werden, (da dann kein Rückschlagen der Luft aus dem Kurbelkasten in das Gebläse mehr zu befürchten ist. Dementsprechend gibt der Drehschieber ungefähr im unteren Kolbentotpunkt die Verbindungsöffnung zwischen Kühlgebläse und Kurbelkasten wieder frei, und das Kühlgebläse übernimmt jetzt die weitere Spülung. Erreicht wird diese Art von Steuerung bei dem vorgenannten Drehschieber dadurch, daß der Längsschlitz für die Steuerung des Ansaugehubes rückwärts bis in die halbe Spülperiode hinein verlängert wird.After the pressure has been reduced, the connection between the crankcase and the fan can be restored (since then there is no blowback of the air the crankcase in the fan is more to be feared. Accordingly, the Rotary valve approximately in the bottom dead center of the piston the connection opening between Cooling fan and crankcase free again, and the cooling fan now takes over further rinsing. This type of control is achieved with the aforementioned rotary valve in that the longitudinal slot for controlling the intake stroke backwards to in half the flushing period is extended into it.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the figures, an embodiment of the invention is shown.

Die Abb. i zeigt zunächst Iden Verlauf eines normalen Spüldruckdiagrarnms. Es beginnt mit einer verhältnismäßig hohen Druckspitze, die durch die Kompression -der Luft im I,'-.urbelka)sten erzeugt. wird. Diese Druckspitze wird naoh dem Öffnen der Spülschlitze während der ersten Hälfte der Spülperiode, also .bis zum unteren Kolbentotpunkt, sehr rasch abgebaut. Von da an, d. h. in der zweiten Hälfte der Spülperiode, verläuft der Druck auf einer Höhe, die nur noch einen Bruchteil dos Anfangsdruckes darstellt. Der Luftdruck stellt sich .dabei im Mittel auf denjenigen des Kühl- oder Zusatzgebläses ein, das also die zweite Hälfte des Spülvorganges übernimmt.Fig. I initially shows the course of a normal flushing pressure diagram. It starts with a relatively high pressure peak caused by the compression -the air in the I, '-. urbelka) sten. will. This pressure peak will be near the opening of the rinsing slots during the first half of the rinsing period, i.e. up to the lower Piston dead center, dismantled very quickly. From then on, d. H. in the second half of the Flushing period, the pressure runs at a level that is only a fraction of the dose Initial pressure. The air pressure is on average on that of the cooling or additional fan, i.e. the second half of the rinsing process takes over.

Die Abb. 2 gibt die dazu gehörigen Steuerwege des Drehschiebers auf dem Kurbelkreis an.Fig. 2 shows the associated control paths of the rotary valve the crank circle.

Die Abb. 3 stellt einen Querschnittlurch einen Einzyii.ndermotordar. In einem Zylinder i bewegt sich der Kolben .2 auf und ab und steuert daidurch den- Spülkanal 3. Auf der Kurbelwelle 4 sitzt der Drehschieber 5, der über -die schlitzförmige Öffnung 6 den Durchtritt 7 vom Kühlgebläse 8 zum Kurbelkasten steuert. Vom Kurbelkasten strömt die Luft durch den Übertrittskanal 9 zum Zylinder.Fig. 3 shows a cross section through a single cylinder engine. The piston .2 moves up and down in a cylinder i and thereby controls the Scavenging channel 3. On the crankshaft 4 sits the rotary valve 5, which is slit-shaped Opening 6 controls the passage 7 from the cooling fan 8 to the crankcase. From the crankcase the air flows through the transfer channel 9 to the cylinder.

Der Vorgang verläuft folgendermaßen: Beim Abwärtsgang .des Kolbens 2 schließt der Drehschieber 5 .die Verbindungsöffnung zwischen Gebläse und' Kuribelkasten, und die darin befindliche Luft wird so lange komprimiert, biss der Kolben die Spülschlitze 3 freigibt. Dann strömt die Luft vom Kurbel.gebä!use in den Zylinder i über, bis in -der Nähe .des unteren Totpunktes -der Drehschieber .die Verbindung zwischen Gebläse und Kurbelgehäuse wieder herstellt. Jetzt strömt die Luft vom Gebläse durch den Kurbelkasten und die Spülschlitze in, den Zylinder über, und zwar so lange, bis der Kolben die Spülschlitze geschlossen hat. Der Drehschieber hält jetzt .die Verbindung zwischen Gebläse und Kurbelgehäuse weiterhin offen, und der Kurbelkasten füllt sich während des Aufwärtsganges des Kolbens 2 mit Luft vom Gebläsedruck auf. Nach beendeter Füllung, also in der Nähe des oberen Totpunktes., schließt der Drehschieber das Kurbelgehäuse ab, und der Vorgang beginnt von neuem. Der Drehschieber erhält daher einen geschlossenen und einen offenen Teil.The process is as follows: When the piston is going down 2 the rotary valve 5 closes the connection opening between the fan and the Kuribel box, and the air in it is compressed as long as the piston bit the flushing slot 3 releases. Then the air flows from the crank.building into the cylinder i over until near .the bottom dead center -the rotary valve .the connection between Restores the blower and crankcase. Now the air flows through from the fan the crankcase and the scavenging slots in, the cylinder over, for as long as until the piston has closed the flushing slots. The rotary valve now holds .the Connection between fan and crankcase remains open, and the crankcase fills with air from the blower pressure during the upward movement of piston 2. When the filling is complete, i.e. near top dead center, the rotary valve closes the crankcase and the process starts all over again. The rotary valve receives therefore a closed and an open part.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Air-cooled two-stroke internal combustion engine, thereby characterized in that the flushing process is timed by an inevitable control in two successive phases, namely in a high pressure and a low pressure stage is divided, the division limit in the vicinity of the bottom dead center of the piston lies.

2. Air-cooled two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that that the high pressure part of the flush is taken over by the crankcase pump, while the low-pressure part is fed by a second element, for example a fan will.

3. Air-cooled two-stroke internal combustion engine according to claim ti and 2, characterized in that a rotary valve keeps the crankcase closed during the downward gear of the working piston, while it holds it in the upward gear, ie during -the second part of the flushing period and during -the intake stroke with a Fan or a charge pump. 4 .. Air-cooled two-stroke internal combustion engine according to claim 1 to 3, characterized in that the Iiühlgebliise is used as the flushing fan. Referenced publications: German patent specification No. 743 95o.