DE905687C

DE905687C - Two-stroke internal combustion engine, preferably with fuel injection and self-ignition

Info

Publication number: DE905687C
Application number: DEF4682D
Authority: DE
Inventors: Pierre Farkas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1940-08-10
Filing date: 1943-01-26
Publication date: 1954-03-04

Description

Zweitaktbrennkraftmaschine, vorzugsweise mit Brennstoffeinspritzung und Selbstzündung Der Arbeitskreislauf ,der bisher bekannten Zweitaktbrennkraftmaschi.nenmit Brennstoffeinspritzung ist im wesentlichen in drei gleiche Teile von etwa 1 2o' eingeteilt, von denen der erste die Dehnung, der zweite den Auspuff mit Spülung sowie Ladung und der dritte die Verdichtung umfaßt. Die Entspannungsperiode ist somit verhältnismäßig klein. Die Verbrennungsgase werden unter einem noch hohen Druck ausgepufft und verursachen dabei einen Leistungsverlust hei starkem Auspuffgeräusch.Two-stroke internal combustion engine, preferably with fuel injection and compression ignition The working cycle of the previously known two-stroke combustion engine Fuel injection is essentially divided into three equal parts of about 1 2o ' divided, of which the first the stretching, the second the exhaust with purging as well as charge and the third includes compression. The relaxation period is thus relatively small. The combustion gases are below an even higher level Pressure puffed out and cause a loss of power when there is a lot of exhaust noise.

Bei Zweitaktbrennkraftmaschinen ist wohl schon der Versuch gemacht worden, den Dehnungshub zu verlängern. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit im Verhältnis zur Verdichtungsperiode verlängerter Dehnung. und zwar eineZweitaktbrenmkraftmasch.inevorzugsweise mit Btennstoffeinspritzung, deren wesentliches Merkmal darin besteht, daß der Auspuff vor übergang des Kolbens zum unteren Totpunkt geöffnet und etwa um 9o° nach Passieren desselben geschlossen wird, während die Spülung und Ladung in der -Nähe des unteren Totpunktes des Kolbens nach dem Öffnen des Auspuffes erfolgt und alsdann beendet wird, wobei das Einspritzen des Brennstoffes kurz vor dem oberen Totpunkt, also zu einem Zeitpunkt erfolgt, in dem sowohl die Ladung als auch der Auspuff beendet sind und die Luftladung unter starkem Verdichtungsdruck steht.The attempt has probably already been made with two-stroke internal combustion engines been to extend the elongation stroke. The invention also relates to a two-stroke internal combustion engine with elongation that is longer in relation to the compression period. namely a two-stroke internal combustion engine, preferably with fuel injection, the main feature of which is that the exhaust Opened before the piston crosses to bottom dead center and about 90 ° after passing it the same is closed while flushing and charging in the vicinity of the lower Dead center of the piston takes place after opening the exhaust and then ended is, with the injection of the fuel shortly before top dead center, so occurs at a time when both charging and exhaust cease and the air charge is under high compression pressure.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Verbrennungskammer durch in den Kolben und/oder im Zylinderkopf eingelegte Wärmeisolierkörper derart gegen Wärmeverlust geschützt, daß in dieser Kammer eine ausreichend hohe Temperatur aufrechterhalten wird, um eine ausgezeichnete Verbrennung und gegebenenfalls trotz der durch die verlängerte Dehnung verursachten wesentlichen Abkühlung die Selbstentzündung der Ladung zu gewährleisten.According to another feature of the invention is the combustion chamber through heat insulating bodies inserted in the piston and / or in the cylinder head like that Protected against heat loss that a sufficiently high temperature in this chamber is maintained to an excellent burn and possibly despite the significant cooling caused by the prolonged stretching causes spontaneous combustion to ensure the cargo.

Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar zeigt Fig. i ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Arbeitskreislaufes einer Einspritzzweitaktbrennkraftmaschi.ne, Fig. 2 bis 9 senkrechte Schnitte durch schematisch dargestellte Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, Fig. 10 ein weiteres Erfindungsmerkmal.The drawing illustrates several exemplary embodiments of the invention, namely: FIG. 1 shows a diagram to explain the working cycle of an injection two-stroke internal combustion engine according to the invention, FIGS. 2 to 9 vertical sections through schematically illustrated embodiments of the internal combustion engine according to the invention, FIG. 10 a further feature of the invention.

Gemäß der Fig. i arbeitet eine erfindungsgemäße Einspritzzweitaktbrennkraftmaschine wie folgt: Das Öffnen des Auspuffes erfolgt im Punkt 0E, wodurch ein Dehnungshub bis zu etwa 170° KW gewährleistet ist, während das Schließen des Auspuffes bei FE etwa 9o° KW nach Passieren des unteren Totpunktes B eintritt. Die vom oberen Totpunkt H zum Punkt 0E reichende Dehnungsperiade ist auf dieseWeise groß und nutzt die ganze Energie der Gase aus. Der Beginn des Spül- b7-w. Ladevorgangs DA erfolgt kurz nach Passieren des unteren Totpunktes, und seine Beendigung tritt bei FA ein. Der große Abstand DA-FA gewährleistet eine vollständige Spülung und Ladung, und der Verdichtungshub FA-H ist ,ausreichend, um eine Luftladung unter hohem Verdichtungsdruck zu ergeben. Das Einspritzen des Brennstoffes endlich erfolgt kurz vor dem oberen Totpunkt, wenn die Luftladung bereits verdichtet ist, so daß kein Brennstoffverlust eintritt.According to FIG entry. The expansion period extending from top dead center H to point 0E is large in this way and uses the entire energy of the gases. The beginning of the rinsing b7-w. Charging DA takes place shortly after the bottom dead center has been passed, and it ends with FA. The large distance DA-FA ensures complete purging and charging, and the compression stroke FA-H is sufficient to give an air charge under high compression pressure. The fuel is finally injected shortly before top dead center, when the air charge has already been compressed so that no fuel is lost.

Die in Fig.2 dargestellte Zweitaktbrennkraftmaschine hat einen Lufteinlaßstutzen i, der von einem Ventil 2 gesteuert wird. Dieses Ventil ist am oberen Ende des Arbeitszylinders 3 angeordnet und wird von der Nockenwelle q. über einen zweiarmigen Hebel 5 gesteuert. Eine Einspritzdüse 6 sendet den flüssigen Treibstoff in die Verbrennungskammer, falls es sich um eine Maschine mit iBrennstoffeinspritzung handelt, oder aber eine übliche Zündkerze bringt die vom Kolben verdichteten Frischgase zur Entzündung.The two-stroke internal combustion engine shown in FIG. 2 has an air inlet connection i, which is controlled by a valve 2. This valve is at the top of the working cylinder 3 arranged and is driven by the camshaft q. controlled by a two-armed lever 5. An injector 6 sends the liquid fuel into the combustion chamber, if it is a fuel-injected machine, or a A conventional spark plug ignites the fresh gases compressed by the piston.

Das Steuerglied des Auspuffes besteht in einem umlaufenden Schieber 7 mit an .dessen Umfang angeordneten Schlitzen 8, die den auf halber Höhe des Zylinders vorgesehenen Auspufföffnungen 9 entsprechen. Die Drehung des Schiebers 7 erfolgt durch ein Getriebe aus Schnecke io und Zahnkranz i i.The control element of the exhaust consists of a rotating slide 7 with. Its circumference arranged slots 8, which are halfway up the cylinder provided exhaust openings 9 correspond. The slide 7 is rotated by a gear consisting of worm gear io and ring gear i i.

Ein im Schieber 7 .gleitender Kolben 12 ist an einer .im Gehäuse 14 umlaufenden Kurbelwelle 13 eingebraut.A piston 12 sliding in the slide 7 is attached to a piston in the housing 14 rotating crankshaft 13 brewed.

Die Rrenn:kraftmaschine ist derart eingestellt, daß die Schlitze 8 des umlaufenden Schiebers 7 die Öffnunaggen 9 nur in der Nähe des unteren Totpunktes des Kolbens 12 aufdecken, wodurch eine verlängerte Dehnung erzielt wird, wie mit Hilfe der Fig. 3 ,dargelegt sei. Die Öffnungs- und Schließwirkungen des Schiebers 7 und :des Ventils :2 sind derart geregelt, daß der -Arbeitskreislauf gemäß Fig. i und die bereits dargelegten Vorteile erzielt werden. Insbesondere ist es der Kolben 12 selbst, der in seinem Aufwärtshub die Auspufföffnungen absperrt.The racing engine is set in such a way that the slots 8 of the rotating slide 7, the openings 9 only in the vicinity of the bottom dead center of the piston 12, whereby a prolonged elongation is achieved, as with Help of Fig. 3, is shown. The opening and closing effects of the slide 7 and: of the valve: 2 are regulated in such a way that the working cycle according to Fig. i and the advantages already outlined can be achieved. In particular, it's the piston 12 itself, which shuts off the exhaust ports in its upward stroke.

Die Zweitaktmaschine gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von -der in tFig. 2,dargestellten Ausbildung dadurch, daß der umlaufende Schieber 7 zwei Reihen von Schlitzen 81, 82 aufweist. Die erste Reihe 81 gewährleistet den zur Verbrennung benötigten Lufteinlaß, während die zweite Reihe 82 den Auspuff der Verbrennungsgase gestattet. Diese Ausbildung gestattet den Arbeitskreislauf nach Fig. i mit Hilfe eines einzigen Gliedes, des umlaufenden Schiebers 7, der zugleich den Einlaß und den Auspuff zuläßt und auf diese Weise die Herstellung vereinfacht.The two-stroke engine according to FIG. 3 differs from the one in tFig. 2, the embodiment shown in that the circumferential slide 7 has two rows of slots 81, 82. The first row 81 ensures the air intake required for combustion, while the second row 82 allows the exhaust of the combustion gases. This design allows the working circuit according to Fig. I with the help of a single member, the rotating slide 7, which allows the inlet and the exhaust at the same time and in this way simplifies manufacture.

Die Zweitaktmaschine der Fig. 4. unterscheidet sich von der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Maschine dadurch, daß der Schieber 7 anstatt einer Drehbewegung um seine Achse vielmehr in der Achsrichtung im Zylinder 3 gleitet. Zu diesem Zweck ist der Schieber durch einen auf der Nockenwelle q. sitzenden Exzenter 15 angetrieben. Auf diese Weise steuert dieser hin und her gleitende Schieber die Einlaßöffmmgen i für die Verbrennungsluft und die Auspufföffnungen 9 für die Verbrennungsgase, so daß der Arbeitskreislauf der Fing. i verwirklicht wird.The two-stroke machine of Fig. 4 differs from that in the Fig. 2 and 3 machine shown in that the slide 7 instead of a rotary movement Rather, it slides about its axis in the axial direction in the cylinder 3. To this end is the slide by one on the camshaft q. seated eccentric 15 driven. In this way, this reciprocating slide controls the inlet openings i for the combustion air and the exhaust openings 9 for the combustion gases, so that the working cycle of the fing. i is realized.

Die Fig. 5 veranschaulicht eine andere Zweitaktmaschine gemäß der Erfindung, die für die Einspritzung von Benzin in vernebeltem Zustand ausgebildet ist. Diese Maschine ist ähnlich wie die in Fig. q. dargestellte Maschine, mit dem Unterschied jedoch, daß ein Verdichter 17 durch einen Luftstutzen 18 ansaugt, in welchen die Einspritzdüse eines Vergasers 19 einmündet. Das auf dies,- Weise erzielte sehr reiche Gasgemisch wird am oberen Ende des Schiebers 7 durch ein vom zweiarmigen Hebel 5 betätigtes Einlaßventil 2 eingelassen. Dieses sehr reiche Gasgemisch vermengt sich mit der durch hie Schlitze 81 in den Zylinder zugelassenen Luft und bildet auf diese Weise ein Gemisch mit für die Verbrennung geeigneten Anteilen.FIG. 5 illustrates another two-stroke engine according to FIG Invention designed for the injection of gasoline in the atomized state is. This machine is similar to the one in Fig. Q. illustrated machine with which The difference, however, is that a compressor 17 sucks in through an air nozzle 18, in which the injection nozzle of a carburetor 19 opens. That achieved in this way very rich gas mixture is at the upper end of the slide 7 by a two-armed Lever 5 actuated inlet valve 2 let in. This very rich gas mixture mixes up forms with the air admitted through the slots 81 in the cylinder in this way a mixture with proportions suitable for combustion.

Die Antriebe des Schiebers 7 und des Ventils 2 sind derart geregelt, daß auch diesmal :der Arbeitskreislauf nach Fig. i verwirklicht wird.The drives of the slide 7 and the valve 2 are regulated in such a way that that this time too: the working cycle according to Fig. i is implemented.

Diese Ausbildung gestattet den Einlaß des Brennstoffgemisches nach der Schließung der Lufteinlaßkanäle i, wodurch jeglicher Verlust an Brennstoffgemisch vermieden und folglich die genaue Dosierung der sehr flüchtigen Treibstoffe, wie Benzin, begünstigt wird.This training allows the inlet of the fuel mixture to the closure of the air inlet ducts i, eliminating any loss of fuel mixture avoided and consequently the exact dosage of very volatile fuels, such as Gasoline, is favored.

Diese Ausbildung gestattet auch die Treibstoffspeisung einer mehrzylindrigen :Maschine durch einen einzigen Verdichter 17.This training also allows the fuel supply of a multi-cylinder : Machine by a single compressor 17.

Diese Ausbildung gestattet endlich, :die Maschine mit einem gasförmigen Treibstoff zu speisen, und zwar mit Hilfe einer Pumpe oder eines Preßgasbehälters.This training finally allows: the machine with a gaseous To feed fuel, with the help of a pump or a compressed gas container.

Die oben beispielsweise beschriebenen Zweitaktmasehinen haben entweder einen umlaufenden Schieber (Fig. 2 und 3) oder einen hin und her gehenden Schieber (Fig.4 und 5). In .der Abart nach Fig. 6 führt der Schieber eine axiale Gleitbewegung und zugleich eine teilweise Drehbewegung um seine Achse aus, so daß dieser Schieber 7 die Öffnungen des Zylinders steuert, das Schmieren begünstigt und das Aneinanderkleben der Kolbenringe, insbesondere im Falle von Schwerölmotoren verhindert.The two-stroke machines described above, for example, have either a circumferential Slide (Fig. 2 and 3) or a back and forth moving slide (Fig. 4 and 5). In the variant according to FIG. 6, the slide performs a axial sliding movement and at the same time a partial rotary movement around its axis, so that this slide 7 controls the openings of the cylinder, promoting lubrication and the sticking together of the piston rings, especially in the case of heavy oil engines prevented.

Durch eine Drehbewegung verschiebt nämlich der Schieber die Kolbenringe in ihrer Nut und verhindert auf diese Weise jedes Festkleben dieser Kolbenringe.The slide moves the piston rings through a rotary movement in their groove and in this way prevents these piston rings from sticking.

Eine Ausführungsart dieser Brennkraftmaschine ist in Fig.6 dargestellt. Die Brennkraftmaschine, die in ihrer Gesamtausführung der Bauart nach Fig. 4 entspricht, hat einen Schieber 7 mit zwei Reihen von Öffnungen 81, 82. Der Antrieb dieses Schiebers erfolgt durch einen auf der Welle 4 sitzenden 'Nocken 20. Zu diesem Zweck betätigt der Nocken 20 einen Kugelzapfen 2i, der in einer Ausnehmun.g des Schiebers 7 gelagert und am Ende eines um einen festen Zapfen 22 schwingenden Hebels vorgesehen ist. Der Schieber führt auf diese Weise eine zusammengesetzte Bewegung aus, die sich aus der Überlagerung einer Drehbewegung und einer Axialverschiebung ergibt, wodurch die obenerwähnten Vorteile erreicht werden.One embodiment of this internal combustion engine is shown in FIG. The internal combustion engine, which in its overall design corresponds to the type of FIG. 4, has a slide 7 with two rows of openings 81, 82. The drive of this slide takes place by a 'cam 20 seated on the shaft 4. Actuated for this purpose the cam 20 has a ball pin 2i which is mounted in a recess of the slide 7 and at the end of a lever swinging around a fixed pivot 22 is provided. In this way, the slide performs a compound movement that is results from the superposition of a rotary movement and an axial displacement, whereby the advantages mentioned above can be achieved.

Eine andere Ausführungsart ist in Fig.7 .dargestellt. Ein auf der Nockenwelle 4 sitzender Exzenter 23 läuft in einem Bund 24 um. Ein Gelenkbolzen 25 ist in den Flanschen dieses Bundes eingesetzt. Ein Lenker 26 ist an diesem Gelenkbolzen 25 angelenkt und mittels eines weiteren Bolzens am Schieber 7 befestigt. Der Bund 24 nimmt infolgedessen eine oszillierende Bewegung an und teilt diese :dem Schieber 7 mit. Am Schieber 7 können auch Öffnungen vorgesehen sein, die den Einlaß des brennbaren Gases nach der Schließung der Einlaßlöcher für die Spülluft gestatten.Another embodiment is shown in Fig.7. One on the Camshaft 4 seated eccentric 23 revolves in a collar 24. A hinge pin 25 is used in the flanges of this collar. A link 26 is on this hinge pin 25 hinged and fastened to the slide 7 by means of a further bolt. The Bund As a result, 24 assumes an oscillating movement and divides it: the slide 7 with. On the slide 7 openings can also be provided that the inlet of the combustible Allow gas after the inlet holes for the purge air have been closed.

Die Maschine gemäß Fi:g. 8 unterscheidet sich von den bereits beschriebenen Maschinen dadurch, daß sie ein den Einlaß steuerndes Ventil 2 und ein den Auslaß steuerndes Ventil 3o aufweist. Diese beiden Ventile 2, 30 sind durch die Nockenwelle 4 betätigt, und zwar das eine über einen zweiarmigen Hebel 5 und das andere unmittelbar.The machine according to FIG. 8 differs from the machines already described in that it has an inlet-controlling valve 2 and an outlet-controlling valve 3o. These two valves 2, 30 are actuated by the camshaft 4, one via a two-armed lever 5 and the other directly.

Die Regelung der Öffnung und der Schließung von Ein- und Auslaß ist derart gewählt, daß auch in diesem Falle der Arbeitskreislauf nach Fig. i erzielt wird.The regulation of the opening and closing of the inlet and outlet is chosen such that the working cycle according to FIG. i is achieved in this case too will.

Bei der Maschine nach Fig. 9 sind sowohl der vom Ventil 2 gesteuerte Einlaß i als auch der vom Ventil 30 gesteuerte Auspuff 9 am oberen Ende der Maschine angeordnet, -wobei der Einlaßstutzen i in eine Verbrennungskammer 31 mündet. Diese Maschine ist derart ausgebildet, daß ihr Gehäuse 14 eine Luftvorverdichtungskammer bildet und auch den Einlaßstutzen i mit Preßluft speist.In the machine according to FIG. 9, both the inlet i controlled by the valve 2 and the exhaust 9 controlled by the valve 30 are arranged at the upper end of the machine, the inlet connection i opening into a combustion chamber 31. This machine is designed in such a way that its housing 14 forms an air pre-compression chamber and also feeds the inlet port i with compressed air.

Um der Verbrennungskammer eine hohe Temperatur zu erhalten,was selbstzündendenE:inspritzbrennkraftmaschinen besonders zuträglich ist, werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an der Innenseite des Zylinderkopfes und/oder am Kolben Isolierstoffe angebracht, um die Wärmeabgabe zu verhindern. So ist beispielsweise im Ausführungsbeispiel nach Fig. io eine Asbestdichtung 35 am Kolben 34 mittels Schrauben 36 unter einer Scheibe 40 aus Stahl od. dgl. angebracht. Ferner ist eine Asbestfolie 37 zwischen zwei Zylinderkopfteilen 38,39 eingelegt. Diese Dichtungen verhindern auf diese Weise das Entweichen der Wärme durch :den Kolben und den Zylinderkopf. Selbstverständlich könnte die Wärmeabdichtung im Rahmen der Erfindung auf jede andere Weise erfolgen.In order to keep the combustion chamber at a high temperature, which is particularly beneficial for self-igniting E: injection internal combustion engines, according to a further feature of the invention, insulating materials are attached to the inside of the cylinder head and / or to the piston in order to prevent the dissipation of heat. For example, in the exemplary embodiment according to FIG. 10, an asbestos seal 35 is attached to the piston 34 by means of screws 36 under a disk 40 made of steel or the like. Further, an asbestos film is inserted between two 37 cylinder head parts 38,39. These seals prevent heat from escaping through: the piston and the cylinder head. Of course, the heat seal could be done in any other way within the scope of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Two-stroke internal combustion engine, preferably with fuel injection and compression ignition, characterized in that the exhaust pipe shortly before the transition of the Piston open to bottom dead center and about 90 ° CA after passing: the same is closed while the flushing or loading is in the vicinity of the main dead center of the piston begins after the exhaust has opened and then ends - is whereby the injection of the fuel shortly before the top dead center, so to a Time takes place in which both the purging and charging with air as well as the exhaust has ended and the air charge is under high compression pressure (Fig. i).

2. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that the inlet member in a valve built into the upper end of the cylinder, the outlet member in one there is a circumferential slide with slots, which are provided halfway up the cylinder Outlet openings correspond, -wherein the rotation of the slide the sequence of guaranteed individual phases of the working cycle, while the closure of the Slits the slide caused by the piston itself during its return stroke becomes (Fig. 2).

3. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that that the circumferential slide has two rows of slots, which the openings of the cylinder, the one row being the inlet of the cylinder required for combustion Air, the other row ensures the exhaust of the burnt gases (Fig. 3).

4. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized by one in the cylinder reciprocating slide that works together with the piston and several Has rows of slots that correspond to the openings in the cylinder and on control the inlet and outlet in this way (Fig. 4).

5. Two-stroke internal combustion engine according to one of claims 3 and 4, characterized by a control valve that the Inlet for a propellant gas delivered by a compressor, for example a rich one Fuel-air mixture, like that controls that this inlet only after the closure of the air inlet opening and thus any loss of fuel is avoided even in the case of a very volatile fuel (Fig. 5).

6. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that the with .den. control slots for the inlet and outlet provided slide an axial displacement and at the same time one Rotation around its axis. Executes (Fig. 6 and 7).

7. Two-stroke internal combustion engine according to Claim i, -characterized by an eccentric, which is hinged to a collar The handlebar is connected to the slide by a pivot pin and in this way the axial displacement of the casing and at the same time its rotation about its axis guaranteed (Fig. 7). B. two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized through an inlet valve and an exhaust valve located at the upper end of the cylinder, which controls an exhaust port that is halfway up to the ones in the cylinder the same openings provided to catch the exhaust gases escaping (Fig. 8). G. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that two am Valves arranged at the upper end of the cylinder ensure inlet, outlet and exhaust, whereby the pre-compression of the combustible gases takes place in the crankcase, where the introduction and conveying the fresh gases out through the rear side at the desired times of the working piston is effected (Fig. g). ok Two-stroke internal combustion engine after a of claims s to g, characterized in that the combustion chamber is thermally insulated is, unid namely by means of heat protection packings arranged on the piston and / or in the cylinder head (Fig. Io).