DE701741C

DE701741C - Control for two-stroke internal combustion engines with direct current flushing

Info

Publication number: DE701741C
Application number: DE1938A0085575
Authority: DE
Inventors: Leopold Raab
Original assignee: Audi AG; Auto Union AG
Current assignee: Audi AG; Auto Union AG
Priority date: 1938-01-23
Filing date: 1938-01-23
Publication date: 1941-01-23

Description

Steuerung für Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Gleichstromspülung Um bei Zweitaktbrennkraftmaschinen eine günstige Verlegung der Steuerzeiten zu erzielen, wurde schon vorgeschlagen, anstatt der Steuerung der Ein- und Auslaßschlitze durch den Kolben allein diese durch einen Rohrschieber zu steuern. Um beispielsweise die Ein- und Auslaßzeiten unsymmetrisch zu den Kolbentotpunkten zu verlegen, wurde die Steuerung der entsprechenden Schlitze bei einer bekannten Maschine schon durch das Zusammenwirken von Kolben und einem diesen umgebenden Rohrschieber durchgeführt. Es wurden ferner schon der Ein- und Auslaß bei einer anderen bekannten Brennkraftmaschine ohne Mitwirkung des Kolbens allein durch den Rohrschieber gesteuert. Eine solche Steuerung der Ein- und Auslaßschlitze am Zylinder erlaubt jedoch noch nicht ohne weiteres, die Maschine sowohl für hohe als auch mittlere Drehzahlen geeignet zg machen, sofernes sich um eine Maschine mit Kurbelkastenspülung handelt. Bei Maschinen dieser Art ist vielmehr für die erreichbare Leistung in hohem Maße auch die Steuerung der Ansaugperiode von Bedeutung, da beispielsweise bei erhöhten Drehzahlen ohne weiteres eine entsprechende Nachöfinungszeit der Ansaugöffnung des Kurbelkastens erwünscht ist, da die dem angesaugten Gemisch innewohnende-Bewegungsenergie ein Wiederausstoßen des Gemisches aus dem Kurbelkasten verhindert.Control for two-stroke internal combustion engines with direct current purging Um to achieve a favorable shifting of the timing of two-stroke internal combustion engines, has already been proposed instead of controlling the inlet and outlet slots through the piston alone to control this through a pipe slide. For example, the Relocating inlet and outlet times asymmetrically to the piston dead center was the Control of the corresponding slots in a known machine already through the Cooperation between the piston and a pipe slide surrounding this carried out. There have also been the inlet and outlet in another known internal combustion engine controlled solely by the pipe slide without the involvement of the piston. Such Control of the inlet and outlet slots on the cylinder is not yet possible without it further, the machine is suitable for both high and medium speeds zg if it is a machine with crankcase flushing. With machines the control is to a large extent of this type for the achievable performance the intake period is important because, for example, at increased speeds without furthermore a corresponding post-opening time for the intake opening of the crankcase is desirable because the kinetic energy inherent in the sucked-in mixture Prevents re-ejection of the mixture from the crankcase.

Zwar wurde schon beieiner Zweitaktbrennk:räftmaschine mit Rohrschiebersteuerung der Rohrschieber auch zur Steuerung der Ansaugöff-nung im Kurbelgehäuse herangezogen. Bei dieser Maschine aber erfolgte dann die Steuerung der Schlitze nicht mehr allein durch den Rohrschieber, sondern es wurde wiederum die Kolbenkante mit herangezogen, und zwar derart, daß beispielsweise die Freigabe des Auslaßschlitzes durch die Kolbenkante erfolgte, während der Abschluß des Auslaßschlitzes durch den Rohrschieber bewirkt wurde. Für schnellaufende Maschinen ist diese bekannte Steuerung nicht ohne weiteres anwendbar, da Kolben und Rohrschieber zeitweilig gegenläufige Bewegungen ausführen, so daß sich vorübergehende erhöhte Kolbengeschwindigkeiten gegenüber dem Rohrschieber ergeben, die einen stark erhöhten Verschleiß mit sich bringen.It is true that a two-stroke combustion engine with pipe slide control has already been used the pipe slide is also used to control the suction opening in the crankcase. With this machine, however, the Controlling the slots no longer solely through the pipe slide, but again it became the piston edge also used, in such a way that, for example, the release of the outlet slot through the edge of the piston, while the outlet slot was closed by the Pipe slide was effected. This is a well-known control for high-speed machines not readily applicable because the piston and slide valve sometimes run in opposite directions Perform movements so that there are temporary increased piston speeds compared to the pipe slide, which result in a greatly increased wear bring.

Nach der Erfindung wird die Steuerung einer Zweitaktbrennlraftmaschine vermittels eines hin und her gehenden und gleichzeitig schwingenden Rohrschiebers ohne Mitwirkung des Kolbens dadurch erzielt, daß der Rohrschieber zusätzlich auch noch die Ansaugöffnung zum Kurbelgehäuse für das Spül- mittel unabhängig vorn Kolben steuert. Diese besondere Steuerung erlaubt, den Auslaßsteuerwinkel unsymmetrisch auf die eine Seite des Kolbentotpunktes zu verlagern, während der Steuerwinkel der Spülkanäle nach der gegenüberliegenden Seite verschoben wird, woraus sich die Möglichkeit einer Nachladung ergibt. Gleichzeitig erlaubt die Verwendung des Rohrschiebers zur Steuerung der Ansaugöffnung im Kurbelgehäuse auch den Ansaugwinkel unsymmetrisch zum Kolbentotpunkt zu legen, so daß nunmehr ein wesentlich vergrößerter Gesamtansaugwinkel zur Verfügung steht, der einen Leistungsgewinn im Gefolge hat. Der Rohrschieber steuert ferner auch die untere, in den Kurbelkasten mündende öffnung des Spülkanals, wodurch ermöglicht wird, diesen Kanal schon früher zu öffnen als die Einlaßöffnung am Zylinder, so. daß eine Vorverdichtung auch der in dem Verbindungskanal befindlichen Spülluft erreicht werden kann, während wiederum die Steuerung der unteren Spülkanalöffnung auch noch den Vorteil ergibt, den Spülkanal früher abzuschließen, so daß beim Verdichtungshub ein Zurückströmen des Brennstoffgemisches in das Kurbelgehäuse vermieden werden kann. Besonders einfach gestaltet sich der Aufbau einer solchen Rohrschiebersteu#erung dadurch, daß die Steuerung der Ansaugöffnung des Kurbelgehäuses und der unteren öffnung des Spülkanals durch die gleiche Offnung des Rohrschiebers bei seinem Aufwärts- bzw. Abwärtshub erfolgt. Es ist lediglich die untere öffnung des Spülkanals und,oder die entsprechende öffnung des Rohrschiebers größer zu bemessen als die obere Offnung des Spülkanals.According to the invention, the control of a two-stroke internal combustion engine by means of a reciprocating and simultaneously oscillating pipe slide without the involvement of the piston is achieved in that the pipe slide also controls the suction opening to the crankcase for the flushing agent independently of the piston. This special control allows the outlet control angle to be shifted asymmetrically to one side of the piston dead center, while the control angle of the scavenging channels is shifted to the opposite side, resulting in the possibility of reloading. At the same time, the use of the pipe slide to control the intake opening in the crankcase also allows the intake angle to be asymmetrical to the piston dead center, so that a significantly larger total intake angle is now available, which results in a gain in performance. The pipe slide also controls the lower opening of the scavenging channel, which opens into the crankcase, which makes it possible to open this channel earlier than the inlet opening on the cylinder, see above. that pre-compression of the scavenging air in the connecting channel can also be achieved, while the control of the lower scavenging channel opening also has the advantage of closing the scavenging channel earlier so that the fuel mixture can be prevented from flowing back into the crankcase during the compression stroke. The construction of such a pipe slide control is particularly simple in that the suction opening of the crankcase and the lower opening of the flushing channel are controlled by the same opening of the pipe slide on its upward and downward stroke. Only the lower opening of the flushing channel and / or the corresponding opening of the tubular slide is to be dimensioned larger than the upper opening of the flushing channel.

Die Zeichnungen veranschaulichen eine Zweitaktbrenakraftmaschine mit Kurbelkastenspülung, die die Merkmale der Erfindung aufweist. Es zeigen Fig. i einen Längsschnitt durch den Zylinderkurbelkasten, Fig. 2 eine Abwicklung des Rohrschielxl.-rs, Fig. 3 bis 5 schaubildlich die Stellungen der Schieberöffnungen gegenüber den zugehörigen Zylinderöffnungen beim Auspuff bzw. während der überströmung und während des Ansaughubes.The drawings illustrate a two-stroke crankcase scavenged brake engine incorporating features of the invention. 1 shows a longitudinal section through the cylinder crankcase, FIG. 2 shows a development of the Rohrschielxl.-rs, FIGS. 3 to 5 show diagrammatically the positions of the slide openings in relation to the associated cylinder openings in the exhaust or during the overflow and during the intake stroke.

Der Zylinder i einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit Kurbelkastenspülung ist an seinem oberen Ende mit einem über den ganzen Zylinderumfang verteilten Kranz von Auslaßöffnungen 2 versehen. In entsprechendem Abstand unterhalb der Auslaßöffnungen befinden sich die Einlaßöffnungen 3 für das Spülmittel, während abermals im Abstand darunter die Ansaugöff nungen 4 für das Spül-oder Frischgas in das Kurbelgehäuse und wiederum unter diesen die unteren, gleichfalls in das Kurbelgehäuse mündenden Öff- nungen 5 des Spülkanals 6 angeordnet sind. Sämtliche öffnungen sind in bekannter Weise mit Vorteil jeweils über den ganzen Zylinder-. umfang verteilt, wie bereits für die Auslaßöffnungen 2 angegeben. Die einzelnen Offnungsreihen münden in je einen den Zylinder umgebenden Sammelkanal, die Auslaß'öffnungen 2 in den Auslaßkanal 7 und die Öffnungen 4 in den Ansaugkanal 8. The cylinder i of a two-stroke internal combustion engine with crankcase scavenging is provided at its upper end with a ring of outlet openings 2 distributed over the entire circumference of the cylinder. Are located at an appropriate distance below the outlet ports, the inlet openings 3 for the detergent, while again voltages at a distance below the Ansaugöff 4 for the rinsing or fresh gas in the crankcase and in turn among these, the lower, likewise opening into the crankcase open- ings 5 of the Flushing channel 6 are arranged. All openings are in a known manner with advantage over the entire cylinder. distributed circumference, as already indicated for the outlet openings 2. The individual Offnungsreihen each open into a cylinder surrounding collecting channel which Auslaß'öffnungen 2 in the outlet channel 7 and the openings 4 in the intake passage. 8

Im Zylinder ist in an sich bekannter Weise ein Schieber 9 untergebracht, der von der Kurbelwelle i o aus über ein im Verhältnis i : i angetriebenes Zahnrad i i und einen darin gelenkig gelagerten Zapfen 12 angetrie# ben wird. Der Rohrschieber 9 selbst besitzt in seinem oberen Teil einen Kranz von Auslaßöffnungen 13 und im Abstand darunter ebenfalls einen Kranz von Einlaßöffnungen 14. Für die Steuerung der Einlaßöffnungen 4 und der unteren öffnungen 5 d#.r Spülkan le besitzt der' Rohrschieber 9 nur einen Kranz von Steueröffnüngen 15. Der Schieber führt im Zylinder in an sich bekannter Weise nicht nur eine auf und ab gehende, sondern gleichzeitig eine in Umfangsrichtung schwingende Bewegung aus. jeder Punkt des Rohrschiebers beschreibt daher, wie in Fig. 2 gestrichelt angegeben, gegenüber der Zylinderwand eine jauf einer Ellipsenbahn 16 verlaufende Bewegung. Es werden auf diese Weise mit den Schieberöffnungen 15 im Bereich der oberen Totpunktstellung des Schiebers die öffnungen 4 und im Bereich der unteren Schieberstellung die unteren öffnungen 5 der Spülkanäle gesteuert. A slide 9 is accommodated in the cylinder in a manner known per se, which is driven by the crankshaft io via a gear ii driven in the ratio i: i and a pin 12 articulated therein. In its upper part also of the 'sleeve valve 9 of the sleeve valve 9 itself has a ring of outlet ports 13 and at a distance below a ring of inlet openings 14. For the control of the inlet openings 4 and the lower openings 5 d # .r Spülkan le has only one ring of Steueröffnüngen 1 5. The slide performs in a known manner in the cylinder not only an up and down movement, but also a movement that oscillates in the circumferential direction. Each point of the pipe slide therefore describes, as indicated by dashed lines in FIG. 2, a movement running on an elliptical path 16 with respect to the cylinder wall. In this way, the slide openings 1 5 in the area of the upper dead center position of the slide control the openings 4 and in the area of the lower slide position the lower openings 5 of the flushing channels.

Um die Steuerzeiten je nach dem brehzahlbereich, für das die Maschine bestimm -ist, zu legen, sind die öffnungen 13 zur Steuerung des Frischgaseinlasses und der Ansaugöffnungen gegenseitig in Umfangsrichtung im Schieber versetzt angebracht. Die öffnungen im Zylinder und im Schieber bestehen in bekannter Weise aus kreisrunden Bohrungen, wodurch erreichi wird, daß alle öffnungen sich in einfachster Weise völlig übereinstimmend herstellen lassen, während es bei öffnungen unrunder Form entweder eines teueren Herstellungsverfahrens bedürfte oder Ungenauigkeiten, die sich auf die Steuerzeiten auswirken, inKauf genommenwerden müßten.In order to set the control times depending on the speed range for which the machine is intended , the openings 13 for controlling the fresh gas inlet and the suction openings are mutually offset in the circumferential direction in the slide. The openings in the cylinder and in the slide consist in a known manner of circular bores, whereby it is achieved that all openings can be made completely identical in the simplest possible way, while openings of a non-circular shape would either require an expensive manufacturing process or inaccuracies that affect the timing would have to be accepted.

In Fig. 3 ist die Bewegung, der Auslaßöffnung 13 des Schiebers gegenüber der Auslaßöffnung z des Zylinders veranschaulicht. Der Schieber befindet sich in Fig. 3 in seiner oberen Totpunktstellung. Die Auslaßöffnung 2 des Zylinders ist daher geschlossen. In Fig. 4 ist die Schieberöffnung 14 zur Steuerung der Einlaßöffnung 3 ebenfalls in der oberen Totpunktstellung des Schiebers wiedergegeben. In dünneren Linien ist ferner in Fig. 3 unter der' Bezeichnung 13a die Stellung angegeben, in welcher. sich die Auslaßöffnung 13. befiÜ-det, wenn die Einlaßöffnung 14 des Schiebers in der Stellung i4.a der Fig. 4 gerade beginnt, die zugehörige öffnung 3 des Zylinders freizulegen. Im Vergleich damit zeigt Fig. 4, in die rechts unten die Stellung 14 b der Einlaßöffnung 14 im Augenblick des Abschlusses der Auslaßöffnung 2 in Stellung 13 b der öffnung 13 (Fig. 3) eingetragen ist, daß der Spülkanal 6 und damit der Gaseinlaß in den Zylinder noch offen ist, wenn die Auspufföffnung bereits #röllig durch -den Schieber geschlossen ist. Fig. 5 zeigt die gegenseitige Anordnung der Saugöffnung4 und der unteren öffnung 5 des Spülkanals. Die zugeordnete Schieberöffnung 15 beginnt in der in Fig. 5 oben gezeichneten Stellung die Saugöffnung4 abzuschließeh. Aus dem linken unteren Teil der Fig. 5 ist weiter zuentnehmen, daß - die öffnung 15 des Schiebers in ihrer Stellung i 5a die öffnung 5 bereits zum Teil freigelegt hat, wenn die öffnung 1-4 in Stellung- 14!, der Fig. 4 gerade beginnt, die Einlaßöffnung 3 des Spülkanals freizulegen. Des weiteren zeigt der untere rechte Teil der Fig. 5 die Stellung i 5c der Schieberöffnung 15. gegenüber der unteren Spülkanalöffnung 5 in dem Augenblick, in dem die Schieberöffnung 14 in Stellung 14c der Fig. 4 gerade die obere Einlaßöffnung 3 überschliffen hat.In Fig. 3 , the movement of the outlet opening 13 of the slide relative to the outlet opening z of the cylinder is illustrated. The slide is in its top dead center position in FIG. 3. The outlet opening 2 of the cylinder is therefore closed. In Fig. 4, the slide opening 14 for controlling the inlet opening 3 is also shown in the top dead center position of the slide. In thinner lines is further indicated in Fig. 3 of the 'name 13a, the position in which. the outlet opening 13 is located when the inlet opening 14 of the slide in the position i4.a in FIG. 4 is just beginning to expose the associated opening 3 of the cylinder. In comparison with this, FIG. 4 shows, in the lower right position 14 b of the inlet opening 14 at the moment of the closure of the outlet opening 2 in position 1 3 b of the opening 13 (FIG. 3) , that the flushing channel 6 and thus the gas inlet in the cylinder is still open when the exhaust port has already been closed # completely by the slider. 5 shows the mutual arrangement of the suction opening 4 and the lower opening 5 of the flushing channel. The associated slide opening 15 begins in the position shown above in FIG. 5 to close off the suction opening 4. . From the lower left portion of Figure 5 is further zuentnehmen that - the opening 1 5 has exposed the slide in position i 5a, the opening 5 is already in part when the opening 1-4 in the Stellung- 14 !,. 4 is just beginning to expose the inlet opening 3 of the flushing channel. 5 further shows the lower right portion of Fig., The position i 5c of the slide opening 1 5 opposite the lower Spülkanalöffnung 5 in the moment in which the slide opening has ground just the upper inlet opening 3 in position 14c in FIG. 4 fourteenth

Der Spülkanal 6 wird daher gegenüber dem Kurbelkasten schon früher geöffnet als gegenüber dem Zylinderraum, so daß während des Verdichtungshubes schon eine Vorverdichtung des Gases auch im Spülkanal stattfinden kann. Die untere Spülkanalöffnung 5 im Zy- linder bzw. die üffnung 15 des Schiebers ist im Durchmesser-größer gewählt als die obere Spülkanalöffnung 3. Der -endg#Itige Einlaß des Frischgases in den Zylinder wird jedoch durch Freigabe der öffnung 3 durch die Schieberöffnung 14 bewirkt.The scavenging channel 6 is therefore opened earlier with respect to the crankcase than with respect to the cylinder space, so that a pre-compression of the gas can also take place in the scavenging channel during the compression stroke. The lower Spülkanalöffnung 5 in the cylinder or the üffnung 1 5 of the slide is selected in the diameter larger than the upper Spülkanalöffnung 3. The -endg # Itige inlet is of the fresh gas into the cylinder, however, by releasing the aperture 3 through the slide opening 14 causes.

Um trotz der Steuerung sämtlicher Zy- linderöffnungen durch den Rohrschieber keine unerwünscht große Bauhöhe der Maschine zu erhalten, besitzt der Kolben 16 für den Einlaß des Frischgases in den Kurbelkasten so wie für den übertritt des Gases aus dem Kurbelkasten in den Spülkana16 kurze überströnikanäle 17, die allerdings auch durch entsprechende Kolbenfenster ersetzt werden können. Die Anordnung g von Überströmkanälen am Kolben an Stelle von Fenstern bringt jedoch den Vorteil mit sich, daß der Kolben eine geschle)ssene Mantelfläche erhalten kann. An der Steuerung des Gasübertrittes nehmen aber weder die Kanäle 17 noch etwa an deren Stelle zu setzende Kolbenfenster teil. Die Überströmkanäle 17 sowie die Kolbenfenster sind lediglich so angeordnet, daß die Ansaugöffnungen4 sowie die unteren öffnungen5 der Spülkanäle im Bereich der unteren Totpunktstellung des Kolbens freigegeben sinid. Die Steuerung dieser öffnungen erfolgt jedoch, wie oben auseinandergesetzt, durch die öffnungen des Rohrschiebers g.In order not to obtain an undesirably large overall height of the machine despite the control of all cylinder openings by the pipe slide, the piston 1 6 has short overflow channels 17 for the inlet of the fresh gas into the crankcase and for the passage of the gas from the crankcase into the flushing ducts16, which, however, can also be replaced by appropriate piston windows. The arrangement of overflow channels on the piston instead of windows, however, has the advantage that the piston can have a closed lateral surface. However, neither the channels 17 nor, for example, piston windows to be set in their place participate in the control of the gas transfer. The overflow channels 17 and the piston windows are only arranged in such a way that the suction openings 4 and the lower openings 5 of the flushing channels are released in the area of the bottom dead center position of the piston. However, as explained above, these openings are controlled by the openings of the pipe slide g.

Die Fig.3 bis 5 zeigen, daß die Freigabe sowie der Abschluß der Steueröffnungen2,3 und 5 in der Hauptsache während der Schwingbewegung des Rohrschiebers in Umfangsrichtung erfolgt. Dieser Umstand wirkt sich besonders bei Freigabe der oberen öffnungen3 der Spülkanäle günstig aus. Da der Schieber eine gewisse Stärke hat, entsteht bei Beginn der öffnung ein Spalt, der bestrebt ist, die eintretenden Gase annähernd in waagerechter Ebene nach der einen Seite abzulenken. Während des überschleifens der öffnungen kann der jeweilige Gasstrahl immer mehr in radialer Richtung in den Zylinder eintreten, bis er gegen Ende des Abschlusses der Offnung nach der anderen Seite abgelenkt wird, woraus sich eine Drallbewegung der eintretenden Gase ergibt. Diese Drallbewegung trägt zu einer guten Durchwirbelung der Frischgase im Zylinder bei, ohne daß infolge der Gleichstromspülung, wie beispielsweise bei Maschinen mit Umkehrspülung, eine Vermischung mit Abgasresten eintreten könnte.3 to 5 show that the release and the closure of the control openings 2, 3 and 5 takes place mainly during the oscillating movement of the pipe slide in the circumferential direction. This fact has a particularly favorable effect when the upper openings3 of the flushing channels are released. Since the slide has a certain thickness, a gap is created at the beginning of the opening, which tends to deflect the incoming gases towards one side in an approximately horizontal plane. During the grinding of the openings, the respective gas jet can enter the cylinder more and more in the radial direction until it is deflected to the other side towards the end of the opening, which results in a swirling movement of the gases entering. This swirling movement contributes to a good swirling of the fresh gases in the cylinder, without mixing with exhaust gas residues as a result of the direct current purging, as for example in machines with reverse purging.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control for two-stroke internal combustion engines with uniflow scavenging, wherein the inlet and outlet ports are controlled by a reciprocating and swinging sleeve valve without the assistance-of the piston, characterized indicates overall that the tubular slide (9) additionally also the suction opening (4) for Controls the crankcase for the flushing agent independently of the piston.

2. Control according to claim i, characterized in that the pipe slide (9) also controls the lower opening (5) of the flushing channel (6) which opens into the crankcase. 3. Control according to claim i and 2, characterized in that the control of the suction opening (4) of the crankcase and the lower opening (5) of the flushing channel (6) through the same opening (15) of the slide (9) in its upward respectively.

Downstroke takes place.

4. Control according to claim 1 to 3, characterized in that the lower opening (5) of the flushing channel (6) and / or the opening (15) of the slide (9) is larger than the upper opening (3) of the flushing channel.