DEP0042677DA

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Info

Publication number: DEP0042677DA
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. Stuttgart Elwert; Adolf Dr.-Ing. Stuttgart Schnürle
Original assignee: Zweitakt-Brennkraftmaschine in V-Form mit eingesetzten Zylindern
Publication date: 1951-03-15

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zweitakt-Benzin- oder Zweitakt-Dieselmotoren, die zwei Reihen von Arbeitszylindern in V-Form haben, die insbesondere unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind und mit Luft gespült werden. Solche Motoren sind insbesondere für Fahrzeuge geeignet.The present invention relates to two-stroke gasoline or two-stroke diesel engines which have two rows of working cylinders in a V shape, which are in particular arranged at an angle of 90 ° to one another and are flushed with air. Such engines are particularly suitable for vehicles.

Ein Vierzylinder-Fahrzeugmotor als Beispiel mit 90° V-Winkel hat den Gleichförmigkeitsgrad eines Achtzylinder-Viertaktmotors, einen vollen Ausgleich der Massenkräfte erster Ordnung und eine kurze, drehschwingungsfreie Kurbelwelle. Der Kurbeltrieb des Motors eignet sich daher für hohe Drehzahlen, wie sie bei Fahrzeugmotoren benötigt werden.A four-cylinder vehicle engine as an example with a 90 ° V angle has the degree of uniformity of an eight-cylinder four-stroke engine, full compensation of the first-order inertial forces and a short, torsional vibration-free crankshaft. The crank drive of the engine is therefore suitable for high speeds, as required in vehicle engines.

Der vorliegenden Erfindung liegt eine Ausführung und Anordnung der Arbeitszylinder zugrunde, die auch die Spülung der Zylinder und ihre Füllung mit Luft bei hohen Drehzahlen und hohen Belastungen ermöglicht.The present invention is based on a design and arrangement of the working cylinder which also enables the cylinders to be flushed and filled with air at high speeds and high loads.

Die Zylinder werden zweckmässig mit Umkehrspülung ausgebildet, bei der die Spülkanäle zu beiden Seiten neben den Auslasskanälen liegen und die Spülluft auf die denThe cylinders are expediently designed with reverse scavenging, in which the scavenging channels are on both sides next to the outlet channels and the scavenging air is directed to the

Auslasskanälen gegenüberliegende Zylinderwand richten, wo sie auch dem Zylinderkopf zu umgelenkt wird. Dort kehrt sie um, strömt als Umkehrspülströmung zu den Auspuffschlitzen und durch diese in die Auspuffleitung. Dabei wird nahezu der ganze Zylinderumfang für das Unterbringen möglichst grosser Spül- und Auslasskanäle herangezogen. Die Führung der Spülluft durch die Wände des Zylinders, des Zylinderkopfes und des Kolbenbodens macht neben den grossen Strömungsquerschnitten diese Umkehrspülung für hohe Drehzahlen geeignet.Align the exhaust ducts opposite the cylinder wall, where it is also deflected towards the cylinder head. There it reverses, flows as a reverse flushing flow to the exhaust slots and through them into the exhaust line. Almost the entire circumference of the cylinder is used to accommodate the largest possible flushing and exhaust channels. The routing of the scavenging air through the walls of the cylinder, the cylinder head and the piston head, in addition to the large flow cross-sections, makes this reverse scavenging suitable for high speeds.

Es ist bei Fahrzeugmotoren wichtig, den Zylinderabstand klein zu halten, damit ein kurzer, leichter und billiger Motor ermöglicht wird. Ein kleiner Zylinderabstand ergibt sich bei Zweitaktmotoren erfindungsgemäss dadurch, dass die Zylinder einzeln gegossen, mit einem angegossenen Kühlwassermantel versehen und in das bis an die Zylinderköpfe hochgezogene Motorgehäuse von aussen eingeschoben werden. Zur weiteren Verkürzung des Zylinderabstandes erhält das Motorgehäuse zwischen zwei solchen benachbarten Zylinderbüchsen keine Querwand und die Spülkanäle zweier solcher benachbarter Zylinder gegenseitig keine Trennwände, sodass der zwischen beiden Zylindern verbleibende Zwischenraum für die Zuströmung der Spülluft aus dem Spülluftaufnehmer, der im Motorgehäuse zwischen den beiden Zylinderreihen untergebracht ist, zu den Spülkanälen sowohl des einen als auch des anderen Zylinders mit vollem Querschnitt zur Verfügung steht. Bei der beschriebenen Umkehrspülung und Reihenanordnung der Zylinder befinden sich die Spülkanäle in der Längsrichtung der Zylinderreihen demnach auch zwischen zwei Zylindern. Der Durchmesser des Wassermantels der Zylinder wird aus Gewichts- und Raumgründen so klein wie möglich gemacht. Ein solcher eingeschobener Einzelzylinder ergibt jedoch eine nur kurze Länge der Spül- kanäle, die für die alleinige Führung der Spülluft nicht ausreicht. Die vorliegende Erfindung besteht im wesentlichen darin, die Führung der Spülluft nicht nur den kurzen Spülkanälen der einzelnen Zylinder zu überlassen, sondern die Spülluft auch durch das Motorgehäuse schon vor ihrem Eintritt in die Spülkanäle in die gewünschte Strömungsrichtung zu bringen.It is important in vehicle engines to keep the cylinder spacing small so that a shorter, lighter and cheaper engine is possible. In two-stroke engines, according to the invention, a small cylinder spacing results from the fact that the cylinders are individually cast, provided with a cast-on cooling water jacket and inserted from the outside into the engine housing, which is drawn up to the cylinder heads. To further shorten the cylinder spacing, the engine housing does not have a transverse wall between two such adjacent cylinder liners and the scavenging ducts of two such adjacent cylinders have no partition walls, so that the space remaining between the two cylinders for the inflow of the scavenging air from the scavenging air sensor, which is housed in the engine housing between the two rows of cylinders is available to the scavenging channels of both the one and the other cylinder with full cross-section. With the described reverse flushing and row arrangement of the cylinders, the flushing channels are accordingly also located between two cylinders in the longitudinal direction of the cylinder rows. The diameter of the water jacket of the cylinder is made as small as possible for reasons of weight and space. Such an inserted single cylinder, however, results in only a short length of the flushing Channels that are not sufficient for the sole guidance of the purge air. The present invention essentially consists in not only leaving the flow of the scavenging air to the short scavenging channels of the individual cylinders, but also to bring the scavenging air through the motor housing in the desired flow direction before it enters the scavenging channels.

Dies wird dadurch erreicht, dass die Zylinder so in dem Motorgehäuse angeordnet sind, dass die Auslasskanäle nach dem Raum zwischen beiden Zylinderreihen, also nach innen gerichtet sind. Dadurch hat die von dem Spülluftaufnehmer des Motorgehäuses seitlich zu den Spülkanälen der einzelnen Zylinder strömende Spülluft bereits die für den Eintritt in die Spülkanäle und für die Ausbildung der Umkehrspülströmung richtige Richtung, und strömt daher ohne nennenswerte Richtungsänderung aus dem Spülluftaufnehmer in die Spülkanäle und durch diese auf die den Auslasskanälen gegenüberliegende hier aussen liegende Zylinderwand und ergibt dadurch zwanglos die gewünschte Umkehrspülströmung. Die Umkehrspülströmung selbst weist dabei die einzige Umlenkung der Spülluft auf ihrem Wege vom Spülluftaufnehmer bis zur Auslassleitung auf. Eine solche Spülluftführung ergibt geringe Strömungswiderstände und damit geringe Spüldrücke und Leistungsverbräuche des Spülgebläses und eine wirksame Ausspülung der Zylinder.This is achieved in that the cylinders are arranged in the motor housing in such a way that the exhaust ducts are directed towards the space between the two rows of cylinders, that is to say towards the inside. As a result, the scavenging air flowing from the scavenging air sensor of the motor housing to the side of the scavenging channels of the individual cylinders already has the correct direction for entering the scavenging channels and for the formation of the reverse scavenging flow, and therefore flows from the scavenging air sensor into and through the scavenging channels without any significant change in direction the cylinder wall lying opposite the outlet ducts, here on the outside, and thus results in the desired reverse flushing flow without being forced. The reverse scavenging flow itself is the only deflection of the scavenging air on its way from the scavenging air receiver to the outlet line. Such a scavenging air guide results in low flow resistances and thus low scavenging pressures and power consumption of the scavenging fan and effective scavenging of the cylinders.

Es ist erfindungsgemäss vorteilhaft, den Zündabstand benachbarter Zylinder grösser zu machen als die Spüldauer, damit eine gegenseitige Störung der Spülung der beiden Zylinder durch in die Spülkanäle zurückschlagende durch den Vorauslass noch nicht voll entspannte Verbrennungsgase vermieden wird. Dies ist insbesondere beim Vierzylinder-V-Motor mit einem Zündabstand von 180° zwei benachbartenAccording to the invention, it is advantageous to make the ignition spacing of adjacent cylinders greater than the purging time, so that mutual interference in the purging of the two cylinders by combustion gases not yet fully expanded by the pre-vent that recoil into the purging ducts is avoided. This is particularly the case with the four-cylinder V-engine with an ignition interval of 180 ° between two adjacent ones

Zylindern der Fall. Die Anordnung von Rückschlagventilen oder Rückschlagklappen in abgetrennten Spülkanälen ist dabei nicht nur unnötig, sondern wäre wegen der Behinderung der gerichteten Spülluftzuströmung sogar nachteilig.Cylinders the case. The arrangement of non-return valves or non-return flaps in separate scavenging channels is not only unnecessary, but would even be disadvantageous because of the obstruction of the directed scavenging air inflow.

Die Zuströmung der Spülluft aus dem längs liegenden Spülluftaufnehmer zu den Spülkanälen der beiden Zylinderreihen des V-Motors wird erfindungsgemäss dadurch noch weiter verbessert, dass Führungswände im Motorgehäuse in Verbindung mit den Kühlwassermänteln benachbarter Zylinder Seitenkanäle bilden und die Richtung der Zuströmung der Spülluft zu den Spülkanälen bestimmen.The inflow of the scavenging air from the longitudinal scavenging air receiver to the scavenging ducts of the two cylinder rows of the V-engine is further improved according to the invention in that guide walls in the engine housing in conjunction with the cooling water jackets of adjacent cylinders form side channels and determine the direction of the inflow of the scavenging air to the scavenging ducts .

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von mehreren Abbildungen beschrieben.An embodiment of the invention is described below with reference to several figures.

Es zeigen:Show it:

Abb. 1 einen Querschnitt eines V-Motors durch die Arbeitszylinder,Fig. 1 a cross section of a V-engine through the working cylinder,

Abb. 2 einen abgewickelten Querschnitt eines Vierzylinder-V-Motors durch beide Zylinderreihen und den Spülluftaufnehmer,Fig. 2 a developed cross-section of a four-cylinder V-engine through both rows of cylinders and the scavenge air sensor,

Abb. 3 einen Längsschnitt durch zwei benachbarte Zylinder einer Zylinderreihe,Fig. 3 is a longitudinal section through two adjacent cylinders in a cylinder row,

Abb. 4 einen Querschnitt des Motors zwischen den Arbeitszylindern durch die Seitenkanäle und den Spülluftaufnehmer.Fig. 4 shows a cross section of the motor between the working cylinders through the side channels and the purge air receiver.

Bei dem Motor nach den Abb. 1 bis 4 sind 1 die Arbeitszylinder der linken und 2 die der rechten Zylinderreihe. 3 ist das bis an die Zylinderköpfe hochgezogene Motorgehäuse, 4 die inneren tragenden Längswände, die zwischen den Zylindern unterbrochen sind, und 5 ein um den Auslasskanal des Motorgehäuses angeordneter Kühlwassermantel. 6 ist der mit dem Zylinder aus einem Stück gegossene Kühlwassermantel, 7 sind die beiderseitigen Einlasskanäle, 8 dieIn the engine according to Figs. 1 to 4, 1 are the working cylinders of the left and 2 are those of the right cylinder bank. 3 is the motor housing pulled up to the cylinder heads, 4 the inner supporting longitudinal walls, which are interrupted between the cylinders, and 5 a cooling water jacket arranged around the outlet duct of the motor housing. 6 is the cooling water jacket cast in one piece with the cylinder, 7 are the inlet channels on both sides, 8 are the

Auslasskanäle der Zylinder und 9 die der Auslassöffnung gegenüberliegende Wand des Zylinders. 10 ist ein linker Arbeitskolben, dargestellt in der unteren Totpunktstellung und 11 ein im Verdichtungshub befindlicher rechter Arbeitskolben. 12 ist der Kurbelzapfen und 13 die vorteilhaft auf dem Spülluftaufnehmer 14 des Motors angeordnete Einspritzpumpe.Outlet channels of the cylinder and 9 the wall of the cylinder opposite the outlet opening. 10 is a left working piston, shown in the bottom dead center position, and 11 is a right working piston in the compression stroke. 12 is the crank pin and 13 is the injection pump, which is advantageously arranged on the scavenging air receiver 14 of the engine.

Wie aus den Abb. 1 bis 4 ersichtlich ist, strömt die Spülluft von dem durch das Motorgehäuse gebildeten Spülluftaufnehmer 14 durch die seitlich zunächst von den Tragwänden 4 des Motorgehäuses (vgl. Abb. 2) dann von den Kühlwassermänteln 6 der Arbeitszylinder begrenzten Seitenkanäle 15. Diese werden aussen sowie oben und unten durch die Wände 16 des Motorgehäuses (vgl. Abb. 2 und 4) begrenzt. Von diesen Seitenkanälen 15 strömt die Spülluft ohne grössere Umlenkung in die Spülkanäle 7 der Zylinder ein und durch diese gegen die der Auslassöffnung gegenüberliegende Zylinder-Innenwand 9, von dort als Umkehrspülströmung zu dem Zylinderkopf und dann zu den Auslasskanälen 8 und durch diese in die Auspuffleitung 17 weiter. Der Weg der Spülluft vom Spülluftaufnehmer bis zu den Auspuffleitungen ist in den Abb. 1 bis 4 durch Pfeile dargestellt.As can be seen from Figs. 1 to 4, the scavenging air flows from the scavenging air receiver 14 formed by the motor housing through the side channels 15 initially delimited by the supporting walls 4 of the motor housing (see Fig. 2) and then by the cooling water jackets 6 of the working cylinders. These are delimited on the outside as well as above and below by the walls 16 of the motor housing (see Fig. 2 and 4). From these side channels 15, the scavenging air flows into the scavenging channels 7 of the cylinders without major deflection and through these against the cylinder inner wall 9 opposite the outlet opening, from there as a reverse scavenging flow to the cylinder head and then to the exhaust channels 8 and through them into the exhaust line 17 further. The path of the scavenging air from the scavenging air receiver to the exhaust lines is shown in Figs. 1 to 4 by arrows.

Abb. 1 zeigt insbesondere die Luftführung vom Spülluftaufnehmer in den Zylinder und vom Zylinder bis zum Austritt aus dem Zylinder.Fig. 1 shows in particular the air flow from the purge air sensor into the cylinder and from the cylinder to the outlet from the cylinder.

Abb. 2 bis 4 zeigen insbesondere die konstruktive Ausbildung der Seitenkanäle 15 und lassen in Abb. 2 und 3 die Luftführung von dem Spülluftaufnehmer in den Zylinder und den kleinen Zylinderabstand der einzelnen Zylinder jeder Reihe erkennen.Fig. 2 to 4 show in particular the structural design of the side channels 15 and in Fig. 2 and 3 show the air flow from the scavenging air receiver into the cylinder and the small cylinder spacing of the individual cylinders in each row.

Der Vierzylinder-V-Motor benötigt einen Gabelwinkel von 90° zur Erzielung gleicher Zündabstände. Es ist auch möglich, bei Erhöhung der Zylinderzahl kleinere Winkel als 90° zu verwenden.The four-cylinder V-engine requires a fork bracket of 90 ° to achieve the same ignition intervals. It is also possible to use angles smaller than 90 ° when increasing the number of cylinders.

Claims

1. Two-stroke internal combustion engine with two rows of working cylinders in V-shape, which are flushed by air, and with a scavenging air sensor located between the two rows of cylinders in the engine housing, in particular a four-cylinder vehicle engine with reverse scavenging, in which the scavenging ducts on both sides next to the exhaust ducts and the scavenging air is directed to the cylinder wall opposite the outlet channels, characterized in that the individual cylinders provided with lateral scavenging channels have a continuous, cast-on cooling water jacket and are inserted into the engine housing, which is pulled up to the cylinder head, in such a way that the exhaust channels of all cylinders face the space are directed between the two rows of cylinders and the scavenging channels of adjacent cylinders of a row are only separated from each other by a space for supplying the scavenging air from the scavenging air receiver, and the motor housing and the cylinders are designed so that between There are no transverse or partition walls in the flushing channels of adjacent cylinders in a row.

2. Two-stroke internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the inflow of the scavenging air from the scavenging air receiver to the scavenging channels of the individual cylinders takes place through side channels that are formed by the cooling water jackets of the cylinders and by walls of the engine housing and each of which side channel of each other facing scavenging channels of two adjacent cylinders are provided with scavenging air.

3. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 and 2, characterized in that the crank displacements of the crankshaft are chosen so that the flushing processes of two adjacent cylinders do not overlap laterally.

4. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 to 3, characterized in that the design of the motor housing according to claims 1 to 3 is used in a four-cylinder V-engine with a 90 ° fork angle and a 180 ° ignition interval between adjacent cylinders.