DE897767C

DE897767C - Two-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: DE897767C
Application number: DESCH5362A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Elwert; Adolf Dr-Ing Schnuerle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-12-03
Filing date: 1950-12-03
Publication date: 1953-11-23

Description

Zweitakt-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Brennkraftinaschine mit Spülung durch Luft mittels einer Kolbenspülpumpe, die gegenüberliegend zum Motorzylinder angeordnet ist.Two-stroke internal combustion engine The invention relates to a two-stroke internal combustion engine with air flushing by means of a piston flushing pump, which is opposite to the engine cylinder is arranged.

Zweck der Erfindung ist, die Kolbenspülpumpe nicht nur zum Spülen des Motorzylinders mit Luft, sondern zur getrennten Verdichtung und Förderung von Luft oder Gas heranzuziehen, das während oder nach dem Spülvorgang mit Luft in den Motorzylinder durch eine getrennte Leitung über ein gentil eingeführt wird. Die getrennte Einführung von Gas ist deshalb besonders günstig, weil dabei Gasverluste vermieden und die Leistung des Motors gesteigert werden, indem ein Teil oder die ganze Gasmenge als Nachlademenge nach Auslaßschluß in den Motorzylinder eingebracht wird. Bei Dieselmotoren kann auch reine Luft zur Steigerung der Motorleistung durch die Kolbenpumpe nachgeladen werden.The purpose of the invention is not only to use the piston flushing pump for flushing of the engine cylinder with air, but for the separate compression and delivery of Use air or gas, which during or after the purging process with air in the Motor cylinder is introduced through a separate line via a gentil. the separate introduction of gas is particularly beneficial because it causes gas losses avoided and the performance of the engine can be increased by a part or the Whole amount of gas introduced into the engine cylinder as a reload amount after the outlet is closed will. In the case of diesel engines, pure air can also be used to increase engine performance the piston pump can be recharged.

Bei dem Zweitaktmotor nach dem Hauptpatent ist gegenüberliegend zum Arbeitszylinder ein Tauchkolben angeordnet, der von der Kurbelwelle angetrieben wird und sich entgegengesetzt zum Motorkolben nach dem Kurbelraum zu bzw. davon weg bewegt. Auf dem äußeren Ende des Tauchkolbens ist ein weiterer Kolben in Scheibenform aufgesetzt, dessen Innenfläche beim Einwärtsgang gegen eine feste Wand arbeitet und hierbei die Spülluft für den Motorzylinder verdichtet. Die Außenfläche des Scheibenkolbens dient erfindungsgemäß in weiterer Ausgestaltung des Motors nach dem Hauptpatent ebenfalls als Pumpenkolben und arbeitet gegen den Zylinderdeckel des Pumpenzylinders, der mit einem automatischen Saugventil für das Einlassen des Gases ausgerüstet ist.The two-stroke engine according to the main patent is opposite to Working cylinder arranged a plunger piston, which is driven by the crankshaft and is opposite to the engine piston to or from the crankcase moved away. On the outer end of the plunger is another piston in the shape of a disk placed, the inner surface of which works against a solid wall when walking inwards and hereby compresses the scavenging air for the engine cylinder. The outer surface of the disc piston serves according to the invention in a further refinement of the engine the main patent also as a pump piston and works against the cylinder cover of the pump cylinder, which is equipped with an automatic suction valve for the inlet of the Gas is equipped.

Der Antrieb des Tauchkolbens und damit des Pumpenkolbens erfolgt vorzugsweise mittels eines Exzenters und einer Exzenterstange von der Kurbelwelle aus, um kleine Hubbewegungen des Pumpenkolbens und damit kleine Ausladungen des Pumpenzylinders zu erhalten.The plunger and thus the pump piston are preferably driven by means of an eccentric and an eccentric rod from the crankshaft to small Stroke movements of the pump piston and thus small projections of the pump cylinder to obtain.

Im Motorzylinder beginnt die Verdichtung der Luftladung erst nach Abschluß der Auslaßkanäle durch den Arbeitskolben, d. h. nach einem Weg des Motorkolbens von annähernd 25 % seines Hubes nach außen.In the engine cylinder, the compression of the air charge begins only after the exhaust ducts have been closed by the working piston, ie after the engine piston has traveled approximately 25 % of its stroke to the outside.

Im Pumpenzylinder beginnt die Verdichtung unmittelbar mit der Bewegungsumkehr des Pumpenkolbens nach seiner inneren Totpunktstellung. Dadurch, daß die Verdichtung im Pumpenzylinder früher beginnt als im Motorzylinder und daß sie außerdem auf ein höheres Verdichtungsverhältnis von beispielsweise io ausgelegt ist gegenüber einem solchen von etwa 6 im Motorzylinder, ist während des ganzen Förderhubes des Pumpenkolbens im Pumpenzylinder ein höherer Druck als in dem Motorzylinder vorhanden; der ein Überströmen von Gas oder Luft gegebenenfalls noch während des Spülvorganges oder erst nach dem Spülvorgang gestattet. Im letzten Fall dient das Gas oder die Luft als Nachlademenge und erhöht das Zvlinderladungsgewicht und damit die Motorleistung.In the pump cylinder, compression begins immediately with the reversal of movement of the pump piston according to its inner dead center position. By the fact that the compression in the pump cylinder begins earlier than in the motor cylinder and that it also has a higher compression ratio of, for example, io is designed compared to a those of about 6 in the motor cylinder, is during the entire delivery stroke of the pump piston there is a higher pressure in the pump cylinder than in the motor cylinder; the one Overflow of gas or air possibly during the flushing process or only permitted after the flushing process. In the latter case, the gas or the air serves as a recharge and increases the cylinder load weight and thus the engine output.

Da der Weg vom Pumpenzylinderdeckel zum Motorzylinderkopf bei der Boxerform von Motor-und Pumpenzylinder verhältnismäßig lang ist, ist zur Erzielung des nötigen Verdichtungsverhältnisses eine Rohrleitung von kleinem Querschnitt für die Überleitung des Gases nötig. Dieser kleine Querschnitt genügt, da eine lange Dauer für das Überströmen des Gases zur Verfügung steht und da eine erhöhte Dichte durch die Steigerung des Druckes im Pumpen- und im Motorzylinder das Gasvolumen erheblich verringert, so daß sich geringe Strömungsgeschwindigkeiten ergeben.Since the path from the pump cylinder cover to the engine cylinder head in the Boxer form of engine and pump cylinder is relatively long is to achieve the necessary compression ratio a pipeline with a small cross-section for the transfer of the gas is necessary. This small cross-section is sufficient, as a long one Duration for the overflow of the gas is available and there is an increased density by increasing the pressure in the pump and motor cylinder, the gas volume considerably reduced, so that there are low flow velocities.

Am Motorzylinderkopf kann zum Einlassen des Gases ein automatisches Gasventil oder ein gesteuertes Gasventil verwendet werden. Letzteres eignet sich besser für hohe Drehzahlen und für den Fall, daß ein Einströmen von Gas oder Luft während des Spülvorganges vermieden werden soll, da sonst ein automatisches Gasventil mit stark vorgespannter Feder nötig wäre, das jedoch Druckverluste des Gases zur Folge hätte.An automatic Gas valve or a controlled gas valve can be used. The latter is suitable better for high speeds and in the event that gas or air flows in should be avoided during the purging process, otherwise an automatic gas valve with a strongly pretensioned spring would be necessary, but the pressure losses of the gas to Consequence would have.

Bei gesteuertem Gasventil im Motorzylinderkopf ist es auch möglich, statt einer engen Gasleitung einen Gasspeicherraum zwischen Pumpenzylinder und Motorzylinder anzuordnen, wenn zusätzlich ein Rückschlagventil im Pumpenzylinderdeckel an der Gasleitung angeordnet wird.With a controlled gas valve in the engine cylinder head, it is also possible instead of a narrow gas line, a gas storage space between the pump cylinder and the motor cylinder to be arranged if there is also a check valve in the pump cylinder cover on the Gas line is arranged.

Der Hubraum der Gaspumpe ist um den Raum, den der Tauchkolben verdrängt, kleiner als der Hubraum der Spülpumpe, der etwa doppelt so groß ist wie der Hubraum des Motorkolbens, damit eine Spülluftmenge je Kurbelwellenumdrehung von annähernd dem i,5fachen des Motorhubraumes in den Motorzylinder gefördert wird. Da nur eine Gasmenge von ungefähr o,2 bis 0,3 des Motorhubraumes, also von o, r bis o, i 5 des Gaspumpenhubraumes, benötigt wird, so wird nicht die ganze vom Pumpenkolben verdichtete Gasmenge in ,den Motorzylinder übergeschoben, sondern der größere Teil davon entspannt sich bei dem anschließenden Hub des Pumpenkolbens nach innen wieder unter Arbeitsleistung, so daß keine großen Pumpverluste entstehen. Durch das laufende Überströmen von Gas . in den Motorzylinder während des Verdichtungshubes des Pumpenkolbens entsteht im Pumpenzylinder kein wesentlich höherer Druck als im Motorzylinder, so-- daß unnötige Drücke und Temperaturen und damit Leistungsverluste vermieden werden.The displacement of the gas pump is smaller by the space that the plunger displaces than the displacement of the scavenging pump, which is about twice as large as the displacement of the engine piston, so that an amount of scavenging air per crankshaft revolution of approximately 1.5 times the engine displacement is pumped into the engine cylinder will. Since only an amount of gas of approximately 0.2 to 0.3 of the engine displacement, i.e. from o, r to o, i 5 of the gas pump displacement, is required, not the entire amount of gas compressed by the pump piston is pushed into the engine cylinder, but the larger one Part of it relaxes again during the subsequent inward stroke of the pump piston, so that no major pumping losses occur. Due to the constant overflow of gas. In the motor cylinder during the compression stroke of the pump piston, there is no significantly higher pressure in the pump cylinder than in the motor cylinder, so that unnecessary pressures and temperatures and thus power losses are avoided.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Einzylinder-Gasmotors gezeigt und beschrieben. Es zeigt Abb. i einen Längsschnitt des Gasmotors durch den Motorzylinder mit automatischem Gasventil und durch den Pumpenzylinder (Motor- und Pumpenkolben sind in der inneren Totpunktstellung gezeichnet); Abb. 2 einen Längsschnitt eines ähnlichen Gasmotors durch den Motorzylinder mit gesteuertem Gasventil im Zylinderkopf und durch den Pumpenzylinder (Motor- und Pumpenkolben sind in der äußeren Totpunktstellung gezeichnet).In the following the invention is based on a single cylinder gas engine shown and described. Fig. I shows a longitudinal section through the gas engine the motor cylinder with automatic gas valve and through the pump cylinder (motor and pump pistons are drawn in the inner dead center position); Fig. 2 a Longitudinal section of a similar gas engine through the engine cylinder with controlled gas valve in the cylinder head and through the pump cylinder (motor and pump pistons are in the outer dead center position drawn).

In den Abbildungen ist i der Motorzylinder, 2 der Motorkolben, 3 die Pleuelstange und q. der Kurbelzapfen. 5 ist der dem Motorzylinder i gegenüberliegende Spülpumpenzylinder, in dem der Spülpumpenkolben 6 arbeitet, der gemäß der Erfindung als Scheibenkolben ausgebildet ist und in der Mitte an einem Tauchkolben 8 befestigt ist. Der Tauchkolben 8 ist gegen den Kurbelraum zu offen. Die ringförmige innere wirksame Fläche des Pumpenkolbens 6 arbeitet gegen eine feste Wand des Pumpenzylinders 5 und verdichtet und fördert die Spülluft für den Motorzylinder i. Der Tauchkolben 8 führt und bewegt den Pumpenkolben 6. In -dem Tauchkolben 8 greift die Exzenterstange 9 an, die an dem Exzenter io der Kurbelwelle 7 angelenkt ist. Es ist ersichtlich, daß der Pumpenzylinder 5 gegenüber dem Motorzylinder i - in Längsrichtung der Kurbelwelle 7 seitlich versetzt ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Pumpenzylinder 5 auf der vom Schwungrad i i abgelegenen Seite angeordnet. i2 ist die Zündkerze. 13 ist die Gasdruckleitung zwischen Pumpenzylinder 5 und Motorzylinder i und 1q: das Gasventil, das in Abb. i als automatisches, federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet ist.In the figures, i is the engine cylinder, 2 is the engine piston, 3 is the connecting rod, and q. the crank pin. 5 is the flushing pump cylinder opposite the motor cylinder i, in which the flushing pump piston 6 works, which according to the invention is designed as a disk piston and is fastened in the middle to a plunger piston 8. The plunger 8 is open to the crankcase. The annular inner effective surface of the pump piston 6 works against a solid wall of the pump cylinder 5 and compresses and conveys the scavenging air for the motor cylinder i. The plunger 8 guides and moves the pump piston 6. In the plunger piston 8, the eccentric rod 9, which is articulated on the eccentric 10 of the crankshaft 7, engages. It can be seen that the pump cylinder 5 is laterally offset in relation to the motor cylinder i - in the longitudinal direction of the crankshaft 7. In the exemplary embodiment shown, the pump cylinder 5 is arranged on the side remote from the flywheel ii. i2 is the spark plug. 13 is the gas pressure line between pump cylinder 5 and motor cylinder i and 1q: the gas valve, which in Fig. I is designed as an automatic, spring-loaded check valve.

Gemäß der Erfindung wird der Hubraum des Pumpenkolbens 6 annähernd doppelt so groß wie der Hubraum des Motorkolbens 2 gemacht. Die Kolbenspülpumpe besitzt einen Speicherraum 15, in dem :die vom Pumpenkolben 6 vorverdichtete Spülluft vor dem Öffnen der Spülschlitze des Motorzylinders i gespeichert wird. Der Speicherraum 15 wird vorteilhaft größer als der Hubraum des Pumpenkolbens 6 gemacht. In dem Ausführungsbeispiel ist der Hub des Pumpenkolbens 6 etwa halb so groß wie der des Motorkolbens 2.According to the invention, the displacement of the pump piston 6 is made approximately twice as large as the displacement of the motor piston 2. The piston scavenging pump has a storage space 15 in which: the scavenging air precompressed by the pump piston 6 is stored before the scavenging slots of the motor cylinder i are opened. The storage space 15 is advantageously made larger than the displacement of the pump piston 6. In the exemplary embodiment, the stroke of the pump piston 6 is approximately half as great as that of the motor piston 2.

Der Pumpenzylinder 5 besitzt in seiner Umfangswand Saugschlitze 16, die vom Scheibenkolben 6 aufgesteuert werden und dem Eintritt der Spülluft dienen. Ihre Höhe beträgt etwa .2o'/& vom Hub des Pumpenkolbens. Die Außenseite der Kolbenpumpe ist durch den Pumpenzylinderdeckel 17 abgedeckt und dient für die Förderung undVerdichtung des Gases bzw. der Nachladeluft.The pump cylinder 5 has suction slots 16 in its peripheral wall, which are opened by the disc piston 6 and serve to allow the scavenging air to enter. Its height is about .2o '/ & from the stroke of the pump piston. The outside of the piston pump is covered by the pump cylinder cover 17 and is used to convey and compress the gas or the recharge air.

18 ist ein automatisches Saugventil im Pumpenzylinderdeckel für den Eintritt des angesaugten Gases. ig sind Spülkanäle und 2o Auslaßkanäle des mit Umkehrspülung ausgebildeten Motorzylinders.18 is an automatic suction valve in the pump cylinder cover for the Entry of the sucked gas. ig are flushing channels and 2o outlet channels of the with reverse flushing trained engine cylinder.

21 in Abb. 2 ist ein gesteuertes Gasventil. 22 ist die Ventilfeder, 23 ein Schwinghebel, 2.4 eine Stoßstange und 25 der Nocken auf der Kurbelwelle zur Betätigung des Gasventils.21 in Fig. 2 is a controlled gas valve. 22 is the valve spring, 23 a rocker arm, 2.4 a bumper and 25 the cams on the crankshaft for Actuation of the gas valve.

Das Gasventil ist im Fall reiner Nachladung über einen Kurbelwellendrehwinkel von ioo° geöffnet, also von 6o° nach u. T. bis 2o° vor o. T. des Motorkolbens. Ein automatisches Gasventil kann über einen Kurbehvellendrehwinkel von ungefähr 13o° geöffnet sein, d. h. von 3o° nach u. T. bis 2o° vor o. T. des Motorkolbens.In the case of pure reloading, the gas valve is via an angle of rotation of the crankshaft opened from 100 °, i.e. from 60 ° after the lower part to 20 ° before the lower part of the engine piston. A automatic gas valve can be rotated through a crank angle of approximately 13o ° be open, d. H. from 3o ° after b.d. to 2o ° before b.d. of the engine piston.

Durch den Verdichtungsdruck auf die Außenfläche des Pumpenkolbens werden dessen Massenkräfte nach außen abgefangen und die Exzenter-und Grundlager entlastet. Motor- und Pumpenkolben, die sich gegeneinander bewegen, ergeben einen vollen Massenausgleich. Es ist auch möglich, mehrere X-Iotorz_vlinder in der einen Reihe und Pumpenzylinder in der anderen Reihe nach der Erfindung anzuordnen.Due to the compression pressure on the outer surface of the pump piston its mass forces are intercepted to the outside and the eccentric and base bearings relieved. Motor and pump pistons moving against each other make one full mass balance. It is also possible to have several X-Iotorz_vlinder in one Row and pump cylinder to be arranged in the other row according to the invention.

Bei Mehrzylindermotoren können auch in jeder Reihe sowohl Motorzylinder als auch Pumpenzylinder abwechselnd angeordnet werden, um eine geringe Baulänge zu erzielen. Beim Zweizylindermotor hat jede Reihe dabei einen M=otor- und einen Pumpenzylinder. Der Massenausgleich ist ebenfalls vollständig.In the case of multi-cylinder engines, both engine cylinders as well as pump cylinders are arranged alternately in order to achieve a short overall length to achieve. In a two-cylinder engine, each row has one engine and one Pump cylinder. The mass balancing is also complete.

Die Erfindung eignet sich gleich gut für Gasmotoren oder Dieselmotoren und auch für Benzinmotoren, wenn ein Benzin-Luft-Gemisch statt eines Gases von der Kolbenpumpe angesaugt und in den Motorzylinder eingeführt wird.The invention is equally suitable for gas engines or diesel engines and also for gasoline engines, when a gasoline-air mixture instead of a gas from the The piston pump is sucked in and inserted into the engine cylinder.

Claims

PATENT APPLICATION: i. Two-stroke internal combustion engine with air scavenging by means of a piston pump, in which, according to patent 832,961, a plunger is arranged opposite the engine cylinder, which is driven by the crankcase and which moves opposite to the engine piston towards or away from the crankcase and on its exterior At the end of the pump piston, a further piston in the form of a disk is placed, characterized in that the inner surface of the disk piston works against a solid wall when going inwards and serves as a scavenging pump to convey the scavenging air for the engine cylinder and that the outer surface of the disk piston works against the cylinder cover of the pump cylinder and serves as a pump piston for compressing and conveying gas or air for the engine cylinder.

2. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that the pump cylinder cover with a automatic gas valve for the inflow of the sucked gas is provided.

3. Two-stroke internal combustion engine according to claims i and 2, characterized in that that the engine cylinder head has an automatic gas valve in the form of a check valve for the entry of the gas delivered by the gas pump. d ..

Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 and 2, characterized in that the Iotor cylinder head a controlled gas valve for the entry of the gas delivered by the gas pump having.

5. Two-stroke internal combustion engine according to claims i to q., Characterized in that that the introduction of the gas into the engine cylinder by means of the gas valve in part even during the flushing process of the motor cylinder with the one conveyed by the flushing pump Scavenging air and partly after the scavenging and exhaust channels of the engine cylinder in these takes place.

6. Two-stroke internal combustion engine according to claims i to 5, characterized characterized in that the compression ratio of the pump cylinder on the outside due to the small dead space and small gas pressure line between the pump cylinder cover and the gas valve on the engine cylinder is greater than the compression ratio of the engine cylinder after completion of the outlet ducts.

7. Two-stroke internal combustion engine according to the claims i to 5, characterized in that when the gas valve of the motor cylinder is controlled an automatic check valve at the end of the gas pressure line on the pump cylinder is arranged and the gas pressure line as a storage space for the gas pump promoted gas is formed. B. two-stroke internal combustion engine according to the claims i to 7, characterized in that a mixture of liquid fuel and air, preferably a gasoline-air mixture from a carburetor, from the outer pump cylinder pipe is sucked in, compressed and conveyed to the @Iotorzy linder. G. Two-stroke internal combustion engine according to one or more of claims i to 8, characterized in that at Fuel-injected two-stroke engines clean air from the outer pump cylinder side sucked in and as post-charge air into the engine cylinder Diploma the flushing and outlet channels is conveyed via a preferably controlled valve. '1o. Two-stroke internal combustion engine according to one or more of claims i to 9, characterized in that multi-cylinder engines with two or more engine cylinders in one row and with two or more pump cylinders in the other row will. 1i. Two-stroke internal combustion engine according to one or more of claims i to 1o, characterized in that multi-cylinder engines in each row have both engine cylinders and alternately have pump cylinders.