DEST000613MA

DEST000613MA - Working method and internal combustion engine with mixture compression and auto-ignition

Info

Publication number: DEST000613MA
Authority: DE
Inventors: Ernst Steiner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1950-09-14

Description

Es ist an sich bekannt, Eine Brennkraftmaschine ohne Zündkerze und Einspritzpumpe zu betreiben. Der Vorgang ist hierbei folgender: Es wird ein Gas-Luft-Gemisch in den Zylinder eingesaugt und verdichtet. Die Verdichtung ist so bemessen, dass das Gemisch in der Nähe des oberen Totpunktes durch die bei der Kompression auftretende Erwärmung zur Zündung gelangt. Praktisch iat also dieses Verfahren nur für die Kleinst-Brennkraftmaschine anwendbar, weil der Zeitpunkt der Zündung stark abhängt von der Zündwilligkeit des Kraftstoffes und von der Drehzahl und Temperatur der Maschine.It is known per se to operate an internal combustion engine without a spark plug and injection pump. The process is as follows: A gas-air mixture is sucked into the cylinder and compressed. The compression is dimensioned in such a way that the mixture is ignited near top dead center due to the heating that occurs during compression. In practice, this method can only be used for the smallest internal combustion engine, because the point in time of ignition depends heavily on the ignitability of the fuel and on the speed and temperature of the machine.

So ist es auch bei kleinsten ausgeführten Brennkraftmaschinen (Modelmotoren) notwendig, einen verstellbaren Gegenkolben anzuwenden, um nach erfolgtem Ablauf den toten Raum im Zylinder zu verändern. Ferner wird bei diesen Motoren ein genau definiertes Kraftstoffgemisch verwendet, das eine ganz bestimmte Zündtemperatur besitzt.Even with the smallest internal combustion engines (model engines) it is necessary to use an adjustable opposed piston in order to change the dead space in the cylinder after the process has taken place. In addition, these engines use a precisely defined fuel mixture that has a very specific ignition temperature.

Die Erfindung hat zum Ziel, ohne Verwendung einer Zündkerze den Zeitpunkt der Zündung möglichst unabhängig von den oben erwähnten Einflüssen auf eine bestimmte Kolbenstellung kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes festzulegen, sodass die Brennkraftmaschine ähnliche Betriebseigenschaften erhält wie eine übliche gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung.The aim of the invention is to determine the point in time of ignition as independently as possible of the above-mentioned influences on a certain piston position shortly before reaching top dead center, without using a spark plug, so that the internal combustion engine has operating characteristics similar to that of a conventional mixture-compressing internal combustion engine with external ignition.

Im folgenden wird an einem Ausführungsbeispiel beschrieben, wie dieses Ziel erfindungsgemäß erreicht werden kann. Eine schematische Darstellung zeigt die anliegende Abb. 1.In the following, an exemplary embodiment is used to describe how this aim can be achieved according to the invention. A schematic representation is shown in the attached Fig. 1.

In einem Zylinder 1 läuft in üblicher Weise ein Kolben 2, der z. B. über Pleuel und Kurbelwelle die Leistung abgibt.In a cylinder 1, a piston 2 runs in the usual way, which z. B. delivers the power via connecting rod and crankshaft.

Der Kolben verdichtet im Zylinder das vorher angesaugte Gas-Luft-Gemisch 3 so hoch, dass es noch nicht zur Zündung kommt. Der Kolben 2 besitzt eine zylinderförmige Erhöhung 4, die wie ein kleinerer Kolben, der Zündkolben, in einer entsprechenden Ausbohrung des Zylinders einen Teil des Gas-Luft-Gemisches 5 weiter verdichtet. Die Ausbohrung ist zusammen mit dem Zündkolben so bemessen, dass in der oberen Totlage des Kolbens eine Teilmenge 5 des Gases so hoch verdichtet ist. Der tote Raum über dem Zündkolben ist also relativ kleiner als über dem Hauptkolben.The piston compresses the previously sucked in gas-air mixture 3 in the cylinder so high that it does not yet ignite. The piston 2 has a cylindrical elevation 4 which, like a smaller piston, the ignition piston, further compresses part of the gas-air mixture 5 in a corresponding bore in the cylinder. The bore is dimensioned together with the ignition piston so that a partial amount 5 of the gas is so highly compressed in the upper dead position of the piston. The dead space above the ignition piston is therefore relatively smaller than that above the main piston.

Beim Niedergang des Kolbens breitet sich dann die Verbrennung über den ganzen Raum aus.When the piston descends, the combustion spreads over the entire room.

Der Vorgang wird im Diagramm der Abb. 2 nochmals veranschaulicht. Es ist in senkrechter Richtung der Gasdruck, in waagerechter Richtung der Kolbenweg während des Verdichtungshubes aufgetragen. Der Verlauf des Gasdruckes im Raum über den Kolben 1 abhängig vom Kolbenweg ist eine Adiabate, die auch nach Eintauchen des Zündkolbens in die Ausbohrung des Zylinders stetig weitersteigt. Der Gasdruck innerhalb der Ausbohrung verläuft ebenfalls nach einer Adiabate 2, jedoch viel steiler, wenn die oben angeführte Bedingung eingehalten wird, nach der in der oberen Totlage des Kolbens in der Ausbohrung des Zylinders ein solcher Gasdruck herrschen soll, dass eine Zündung sicher gewährleistet ist.The process is illustrated again in the diagram in Fig. 2. The gas pressure is plotted in the vertical direction and the piston travel during the compression stroke in the horizontal direction. The course of the gas pressure in the space above the piston 1, depending on the piston travel, is an adiabatic which continues to rise even after the ignition piston has plunged into the bore of the cylinder. The gas pressure within the bore also runs according to an adiabatic 2, but much steeper if the above condition is met, according to which the gas pressure in the upper dead position of the piston in the bore of the cylinder should be such that ignition is reliably guaranteed.

Nimmt man einen bestimmten Bereich 3 an, innerhalb dessen bei den verschiedenen zu erwartenden Einflüssen der zur Zündung notwendige Druck liegen kann, so ist ersichtlich, dass sich dieser Bereich über einen wesentlichen geringeren Kolbenweg erstreckt, als es bei entsprechender Verdichtung mit der Hauptfläche des Kolbens der Fall wäre. Zum Vergleich ist in Abb. 2 noch der Druckverlauf gestrichelt eingetragen 4, der vorhanden wäre, wenn man die gleiche Endverdichtung mit dem gesamten Kolben erreichen würde durch entsprechende Verminderung des toten Raumes.If one assumes a certain area 3, within which the pressure necessary for ignition can lie with the various expected influences, it can be seen that this area extends over a substantially smaller piston path than with corresponding compression with the main surface of the piston of the Case would be. For comparison, the pressure curve 4 is shown in dashed lines in Fig. 2, which would exist if the same final compression were achieved with the entire piston by reducing the dead space accordingly.

Ein weiterer Vorteil der Anordnung ist der, dass die hohen Druckspitzen, die bei der Selbstzündung durch Kompression auftreten, nur auf die kleine Fläche des Hilfskolbens wirken und somit keine merkliche Stoßbeanspruchung der Lager hervorrufen.Another advantage of the arrangement is that the high pressure peaks that occur during compression ignition only act on the small area of the auxiliary piston and thus do not cause any noticeable impact stress on the bearings.

Die Erfindung ist gedacht für Zweitakt-Brennkraftmaschinen, ist jedoch nicht auf diese beschränkt.The invention is intended for two-stroke internal combustion engines, but is not limited to this.

Besonders günstig ist die Anwendung bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Dreikanalspülung (Gegenstromspülung), weil hier eine gute Spülung der Ausbohrung ohne weiteres gewährleistet ist.The application in two-stroke internal combustion engines with three-channel purging (countercurrent purging) is particularly favorable because good purging of the bore is readily guaranteed here.

Es ist auch möglich, den Zündkolben am Zylinder und die zugehörige Ausbohrung im Kolben unterzubringen. Dann kann die Spülung der Ausbohrung auch durch einen besonderen Kanal erfolgen, der z. B. so in den Kolben gebohrt wird, dass er dem Einlassschlitz des Zylinders gegenüber kommt.It is also possible to accommodate the ignition piston on the cylinder and the associated bore in the piston. Then the flushing of the bore can also be done through a special channel that z. B. is drilled into the piston so that it comes across the inlet slot of the cylinder.

Claims

1. Working method for internal combustion engines with mixture compression and auto-ignition that separates a partial volume of the fuel-air mixture in the cylinder and compresses it to such an extent that auto-ignition occurs.

2. Internal combustion engine for practicing the method according to claim 1, characterized in that a bore is arranged in the cylinder head to separate the partial volume and that a cylindrical projection is arranged on the piston so that it dips into the bore near top dead center.

3. Two-stroke internal combustion engine according to claim 2, characterized in that a special flushing channel is arranged for flushing the bore.

4. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the bore is arranged in the piston and the cylindrical extension is arranged on the cylinder head.