DE848722C

DE848722C - Mixture-compressing, externally ignited two-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: DE848722C
Application number: DEP35415A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Elwert; Adolf Dr-Ing Schnuerle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-03-01
Filing date: 1949-03-01
Publication date: 1952-09-08

Description

Gemischverdichtende, fremdgezündete Zweitakt-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine gemischverdichtende, fremdgezündete Zweitakt-Brennkraftmaschine mit großem Drehzahlbereich zum .Antrieb von Straßenfahrzeugen, wie Personenkraftwagen tt. dgl. Derartige Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Straßenfahrzeugen waren bisher in der Hauptsache mit einer Kurbelkammerspülpumpe ausgerüstet. Die Spülung der Arbeitszylinder erfolgte mit dem Kraftstoft-l.uft-Gemisch, das im Vergaser hergestellt und von der Kurbelkastenspülpumpe angesaugt wurde. Kraftstoffverluste waren bei dem Spülvorgang unvermeidlich, da ein mit zunehmender Belastung zunehmender Anteil des Spülgemisches durch die \uslaßkanäle verlorenging.Mixture-compressing, externally ignited two-stroke internal combustion engine Die The invention relates to a mixture-compressing, externally ignited two-stroke internal combustion engine With a large speed range for .Drive road vehicles, such as passenger cars dd Like. Such internal combustion engines for driving road vehicles were previously Mainly equipped with a crank chamber wash pump. Flushing the working cylinder took place with the fuel / air mixture that was produced in the carburetor and used by the Crankcase flushing pump has been sucked in. There were fuel losses in the flushing process unavoidable, as the proportion of the washing mixture increases with the load was lost through the outlet ducts.

Durch die Erfindung soll dieser Nachteil vermieden werden. Darüber hinaus wird eine verbesserte 'Zerstäubung des Kraftstoffes bei seiner Einführung in die Arheitszylinder angestrebt. Die Erfindung besteht darin, daß der Arbeits- zv linder mit 1_uft gespült wird und als Spülgebläse ein von der Kurbelwelle aus angetriebenes Gebläse, vorzugs\\ eise ein Schleudergebläse, dient und di,2 Einbringung des Kraftstoffes in jeden Arbeits- zvIi»der mittels Druckluft erfolgt, die von einem statischen Gebläse, z. 13. einer Kolbenpumpe, gelie- fert wird. Hierbei wird vorteilhaft das Einblasen des Kraftstoffes in die Arbeitszylinder erst nach Schließen des Auslasses vorgenommen. Bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der der Arbeits- zylinder schlitzgesteuert ist. Wenn das Einblasen des Kraftstoffes mit Luft von erhöhtem Druck erst nach Auslaßschluß statt- findet, treten keine Verluste an Kraftstoff und keine Verluste an Einhlaseluft auf. Außerdem wird die Ausspülung der Zylinder gegenüber der bisher üblichen Gemischspülung dadurch wesent- ]ich verbessert, daß die Spülluftmenge je Kurbelwellenumdrehung ungefähr doppelt so groß gewählt wird wie bei der bisher üblichen Gemischspülung. Dadurch ergibt sich eine bessere Zylinderfüllung und dadurch ein erhöhtes Motordrehmoment. Durch das Fehlen von Kraftstoffverlusten ergibt sich ein geringer Kraftstoffverbrauch, und dadurch, daß alle Einblaseluft gleichzeitig als Nachladeluft für die Zylinderladung wirkt, ergibt sich ein noch weiter erhöhtes Motordrehmoment. Hierbei kann das zur Einblasung des Kraftstoffes dienende Gebläse von vornherein so groß bemessen sein, .daß über den Bedarf an Einblaseluft eine erhöhte Luftmenge nachgeladen wird und dadurch das Motordrehmoment noch weiter erhöht wird. Die zugemessene Kraftstoffmenge wird der Zylinderluftladung angepaßt.The invention is intended to avoid this disadvantage. In addition, the aim is to improve the atomization of the fuel when it is introduced into the working cylinder. The invention consists in that the labor zv linder is rinsed with 1_uft and as a rinsing fan a fan driven by the crankshaft, preferably a centrifugal fan, serves and di, 2 Bringing the fuel into every work zvIi »which takes place by means of compressed air supplied by a static fan, e.g. 13. a piston pump, available is produced. Blowing in is advantageous here of the fuel in the working cylinder only after Closing the outlet made. Preferred is an embodiment in which the working cylinder is slot-controlled. When blowing the fuel with air of increased pressure only after the outlet is closed. finds no loss of fuel and there is no loss of intake air. aside from that is flushing out the cylinder versus the mixture flushing, which was usual up to now, ] I improved the fact that the amount of scavenging air per crankshaft revolution is selected to be approximately twice as large as with the previously usual mixture scavenging. This results in better cylinder filling and thus increased engine torque. The absence of fuel losses results in lower fuel consumption, and the fact that all of the injection air simultaneously acts as recharge air for the cylinder charge results in an even further increased engine torque. In this case, the blower used to blow in the fuel can be dimensioned from the outset so large that an increased amount of air is recharged beyond the need for blown air, thereby increasing the engine torque even further. The metered amount of fuel is adapted to the cylinder air charge.

Das Einbringen des Kraftstoffes in die Arbeitszylinder durch das statische Gebläse kann in verschiedener Weise erfolgen. Beispielsweise kann jeder Motorzylinder mit einem Einblaseventil versehen sein, dem der Kraftstoff für jeden Hub zugemessen und vorgelagert wird. Die Feder des Einblaseventils, das von dem Druck der Einblaseluft selbst gesteuert werden kann, wird hierbei auf etwa i atü vorgespannt, so daß eine gute Zerstäubung des Kraftstoffes auch bei niedrigsten Motordrehzahlen und beim Anlassen gewährleistet ist. Der Kraftstoff kann aber auch in die Ansaugeleitung zur Einblasepumpe eingebracht und dort vorgelagert werden, so daß die Einblasepumpe ein Kraftstoff-Luft-Gemisch ansaugt und dieses in den zugehörigen Arbeitszylinder nach dem Schließen der Auslaßschlitze einbläst. Auch ist es beispielsweise möglich, von der Einblasepumpe ein überreiches Gemisch über einen Vergaser ansaugen zu lassen und dieses Gemisch dann in den Arbeitszylinder einzublasen.The introduction of the fuel into the working cylinder by the static Blower can be done in a number of ways. For example, any engine cylinder be provided with an injection valve to which the fuel is metered for each stroke and is upstream. The spring of the injection valve, which is affected by the pressure of the injection air can be controlled by yourself, is biased to about i atü, so that a good atomization of the fuel even at the lowest engine speeds and at Starting is guaranteed. However, the fuel can also flow into the intake line introduced to the injection pump and upstream there so that the injection pump draws in a fuel-air mixture and this into the associated working cylinder after closing the outlet slots. It is also possible, for example, to allow the injection pump to suck in an excessively rich mixture via a carburetor and then to blow this mixture into the working cylinder.

Ein wesentliches Merkmal der .Erfindung ist auch, daß zur Förderung der Spülluft vorzugsweise ein Schleudergebläse verwendet wird, das von der Kurbelwelle mit gleichbleibendem Übersetzungsverhältnis angetrieben wird. Man war bisher allgemein der Ansicht, daß Schleudergebläse für so kleine Durchflußmengen, wie sie bei Brennkraftmaschinen von Straßenfahrzeugen benötigt werden, zu hohe Spaltverluste und daher einen sehr schlechten Wirkungsgrad besitzen und daß sie insbesondere bei niedrigen Drehzahlen einen viel zu geringen Spüldruck liefern. Durch die Erfindung und deren praktische Ausführung werden diese Vorurteile widerlegt.An essential feature of the. Invention is also that to promote For the scavenging air, a centrifugal fan is preferably used, which is driven by the crankshaft is driven with a constant transmission ratio. So far one has been general of the opinion that centrifugal fans for such small flow rates as they are in internal combustion engines are required by road vehicles, too high gap losses and therefore a very have poor efficiency and that they are especially at low speeds deliver a flushing pressure that is much too low. Through the invention and its practical Execution refutes these prejudices.

Da die gemischverdichtenden, fremdgezündeten Fahrzeug-Brennkraftmaschinen gemäß der Erfindung nicht mit Gemisch, sondern mit reiner Luft gespült werden und der Kraftstoff den Zylindern gesondert zugeführt wird, werden bei dem Spülgebläse auch keine Unterdrücke für die Gemischbildung in einem Vergaser benötigt, auch nicht bei Leerlaufdrehzahl oder beim Anlassen.As the mixture-compressing, spark-ignition vehicle internal combustion engines according to the invention are not flushed with a mixture, but with pure air and the fuel is supplied separately to the cylinders, are in the purge fan also no negative pressures required for mixture formation in a carburetor, either at idle speed or when starting.

Um den Liefergrad der Einblasepumpe zu erhöhen, kann die Einrichtung so getroffen sein, daß die Einblasepumpe Luft von dem Schleudergebläse ansaugt, das bereits vorverdichtete Luft liefert. Eine gute Füllung der Pumpenzylinder mit Einblaseluft ist hierdurch auch bei hohen Drehzahlen gesichert.In order to increase the efficiency of the injection pump, the device be designed so that the injection pump sucks in air from the centrifugal fan, that already delivers pre-compressed air. A good filling of the pump cylinder with In this way, injection air is secured even at high speeds.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird jedem Arbeitszylinder zur Einblasung des Kraft stoffes ein Pumpenkolben bzw, bei doppelt wirkenden Pumpen eine Seite des Pumpenkolbens zugeordnet, der von der Kurbelwelle der Maschine aus angetrieben wird. Vorteilhaft ist hierbei, den Pumpenkolben gegenüber dem Arbeitskolben um 4o bis 6o° Kurbelwinkel voreilen zu lassen, damit ein möglichst großer Anteil der von der Pumpe verdichteten Luft in den Arbeitszylinder übergeschoben wird und keine großen Gegendrücke im Ar-1>eitszvlinder auftreten.In a further embodiment of the invention, each working cylinder a pump piston or, in the case of double-acting pumps, to inject the fuel one side of the pump piston assigned to that of the engine's crankshaft is driven. It is advantageous here to use the pump piston over the working piston to advance the crank angle by 4o to 6o °, so that the largest possible share the air compressed by the pump is pushed over into the working cylinder and no large counter-pressures occur in the Ar-1> eitszvlinder.

In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsformen beispielsweise dargestellt. Abb. i zeigt eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung im Längsschnitt; Abb. 2 gibt eine besondere Ausführungsform der Einblasepumpe wieder.In the drawing, the invention is in several embodiments, for example shown. Fig. I shows an internal combustion engine according to the invention in longitudinal section; Fig. 2 shows a particular embodiment of the injection pump.

In Abb. i ist i ein Arbeitszylinder, 2 dessen Arbeitskolben, 3 die Pleuelstange und 4 der Kurbelzapfen einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Zweitakt-Brennkraftmaschiiie zum Antrieb von Straßenfahrzeugen. 5 ist die Zündkerze, 6 ein Spülkanal und 7 ein Auslaßkanal. 8 ist das Laufiad eines Schleudergebläses. o die Gebläsewelle und io das Gebläseritzel. das hier als Kegelrad ausgebildet ist und von einem Kegelrad der Kurbelwelle mit starker Übersetzung angetrieben wird. i i ist die Spülluftdruckleitung, von der aus die Spülluft hier zu zwei Spülkanälen 6 strömt, die zu beiden Seiten des Auslaßkanals 7 in den Zylinder i einmünden.In Fig. I i is a working cylinder, 2 its working piston, 3 the Connecting rod and 4 of the crank pin of a mixture-compressing, externally ignited Two-stroke internal combustion engine for driving road vehicles. 5 is the spark plug, 6 a flushing channel and 7 an outlet channel. 8 is the runner of a centrifugal blower. o the fan shaft and io the fan gear. which is designed here as a bevel gear and is driven by a bevel gear of the crankshaft with a high gear ratio. i i is the scavenging air pressure line, from which the scavenging air here leads to two scavenging channels 6 flows, which open on both sides of the exhaust port 7 in the cylinder i.

Der Arbeitszylinder ist bei dem Ausführungsbeispiel mit Umkehrspülung ausgebildet, bei der die Spülluft auf die den Auslaßkanäfen gegenüberliegende Zylinderwand zuströmt, wo sie nach dem Zylinderkopf zu umgelenkt wird und dann als Umkehrspülströmung zu den Auslaßkanälen strömt.In the exemplary embodiment, the working cylinder is with reverse flushing formed in which the scavenging air on the cylinder wall opposite the outlet ports flows in, where it is deflected to the cylinder head and then as a reverse flushing flow flows to the outlet channels.

Seitlich neben dem Arbeitszylinder i ist eine Kolbenpumpe 12 angeordnet, die von der Kurbelw elle der.Brennkraftmaschine mittels Zahnrädern im Drehzahlverhältnis i : i angetrieben wird. 13 ist der Pumpenkolben und 14 dessen Pleuelstange, die mit der Antriebskurbel 15 verbunden ist. 16 ist die Ansaugeleitung der Kolbenpumpe 12, und 17 ist die Einblaseleitung nach dem Arbeitszylinder i. 18 ist eine Kraftstofförderpumpe, die den Kraftstoff zumißt. Jedem Arbeitszylinder ist ein Einblaseventil i9 zugeordnet.A piston pump 12 is arranged laterally next to the working cylinder i, that of the crankshaft of the internal combustion engine by means of gears in the speed ratio i: i is driven. 13 is the pump piston and 14 is its connecting rod, the is connected to the drive crank 15. 16 is the suction line of the piston pump 12, and 17 is the injection line after the working cylinder i. 18 is a fuel feed pump, who meters the fuel. An injection valve i9 is assigned to each working cylinder.

In Abb. i sind zwei Möglichkeiten für die Vorlagerung und Einbringung des Kraftstoffes wiedergegeben. Entweder wird der Kraftstoff dem Einblaseventil i9 über eine Kraftstoffdruckleitung 20 von der Kraftstofförderpumpe 18 für jede Kurbelwellenumdrehung vorgelagert. Die von dem Kolben 13 der Kolbenpumpe 12 verdichtete Luft öffnet das Ventil i9 entgegen der Federkraft selbsttätig und bläst den vorgelagerten Kraftstoff in' den Arbeitszylinder i ein, wenn der Arbeitskolben 2 sich in seinem Auf,N-ärtshuli !);findet und den Auslaßkanal 7 gerade geschlossen hat, wie Abb. i zeigt. Hierbei eilt der Pumpenkolben dem Arbeitskolben um etwa 40 bis 6o° voraus, oder der Kraftstoff wird von der .Kraftstofförderpumpe 18 über eine Leitung 21 in die Ansaugeleitung 16 der Kolbenpumpen 12 eingebracht und dort vorgelagert. Bei der Freigabe der Ansaugeöffnung durch den Pumpenkolben 13 wird der vorgelagerte Kraftstoff von der mit großer Geschwindigkeit angesaugten Luft in den Pumpenzylinder mitgerissen. Der Kolben 13 fördert anschließend das angesaugte Kraftstoff-Luft-Gemisch wiederum über das selbsttätige Einblaseventil i9 in den Arbeitszylinder i.In Fig. I there are two options for pre-storage and introduction of the fuel. Either the fuel is fed to the injection valve i9 via a fuel pressure line 20 from the fuel feed pump 18 for each Crankshaft revolution upstream. The compressed by the piston 13 of the piston pump 12 Air opens the valve i9 against the spring force automatically and blows the upstream one Fuel in 'the working cylinder i when the working piston 2 is in his Auf, N-arrtshuli!); and has just closed the outlet channel 7, like Fig.i shows. Here the pump piston rushes the working piston by about 40 to 60 ° ahead, or the fuel is from the fuel pump 18 via a line 21 introduced into the suction line 16 of the piston pumps 12 and upstream there. When the suction opening is released by the pump piston 13, the upstream Fuel from the air sucked in at high speed into the pump cylinder carried away. The piston 13 then promotes the sucked in fuel-air mixture again via the automatic injection valve i9 into the working cylinder i.

Die Regelung der Spülluftmenge und der eingeblasenen Kraftstoffmenge erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i mittels des Gashebels 22, der bei 23 seinen Drehpunkt hat. Mit dem Gashebel 22 ist ein starrer Arm der Drosselklappe 24 in der Ansaugeleitung des Schleudergebläses und die Regelstange 25 der Kraftstofförderpumpe 18 zwangsläufig verbunden.The regulation of the amount of purge air and the amount of fuel injected takes place in the embodiment according to Fig. i by means of the gas lever 22, which is at 23 has its pivot point. With the throttle lever 22 is a rigid arm of the throttle valve 24 in the suction line of the centrifugal fan and the control rod 25 of the fuel pump 18 inevitably connected.

Diese Regelung dient der Erzielung eines großen Drehzahlbereiches. Sie ist ange.paßt der Charakteristik eines Schleudergebläses, das nach dem Anspruch 1 zu den Erfindungsmerkmalen gehört. Die angegebene Regelung gilt nicht und wird nicht beansprucht für Rootsgebläse oder Kolbenpumpen als Spülgebläse. In den Ansprüchen 9 und io ist die Regelung unter Bezugnahme auf die übergeordneten Ansprüche beansprucht. Der Schutz soll nur für die in den übergeordneten Ansprüchen gekennzeichneten Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit Gemischverdichtung und Fremdzündung gelten.This regulation is used to achieve a large speed range. It is adapted to the characteristics of a centrifugal fan, which according to the claim 1 is one of the features of the invention. The specified regulation does not apply and will not claimed for Roots blowers or piston pumps as rinsing blowers. In the claims 9 and io the regulation is claimed with reference to the superordinate claims. The protection is only intended for the two-stroke internal combustion engines characterized in the superordinate claims apply with mixture compression and spark ignition.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 saugt die Einblasepumpe 12 den Kraftstoff von einem Vergaser 26 an. Zur Regelung der Luft und der angesaugten Kraftstoffmenge dient hier eine Drosselklappe 27. Die Einführung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Arbeitszvlinder erfolgt in der gleichen Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abh. i.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the injection pump 12 sucks the fuel from a carburetor 26. To regulate the air and the intake The amount of fuel used here is a throttle valve 27. The introduction of the fuel-air mixture in the work cylinder takes place in the same way as in the exemplary embodiment after Dep. i.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Geniiscliverdiclitende, externally ignited, two-stroke reticial force engine with a large speed range for .liitrieli of road vehicles, such as passenger cars and the like, characterized in that the working cylinder is flushed with air and a blower driven by the crankshaft serves as a purge blower and the introduction of the fuel in each working cylinder by means of compressed air, which is carried out by a static fan, z. 13. a piston pump.

2. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that it is slot-controlled and the injection of fuel into the working cylinder after Closing the outlet is made.

3. Two-stroke internal combustion engine according to the Claims 1 and 2, characterized in that each working cylinder has a pump piston or one side of a pump piston is assigned to the from the crankshaft Machine is driven from and the air promotes to inject the fuel.

4. Two-stroke internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the The pump piston leads the working piston by 4o to 6o ° crank angle.

5. Two-stroke internal combustion engine according to claims i to 4, characterized in that the for blowing in the Fuel serving copy pump at the same time a charge of the working cylinder by introducing more air.

6. Two-stroke internal combustion engine according to claims i to 4, characterized in that the fuel from one regulated fuel feed pump, fuel inlet element of the machine for each Hub is metered and upstream and that this amount of fuel from the injection air is taken and blown into the working cylinder.

7. Two-stroke internal combustion engine according to claims i to 4, characterized in that the pre-storage of the fuel in the suction line to the injection pump by means of a regulated fuel feed pump he follows. B.

Zwe, itakt internal combustion engine according to claims i to .4, characterized in that that the injection pump sucks in the fuel from a carburetor and the gas-air mixture blows into the working cylinder.

9. Two-stroke internal combustion engine according to the claims i to 8, characterized in that the machine is controlled by adjusting a control element in the suction line of the centrifugal fan and adjusting the Control rod of the fuel pump or the throttle valve of the carburetor takes place. ok Two-stroke internal combustion engine according to Claim 9, characterized in that the both control elements of the centrifugal fan and the fuel pump or of the carburetor can be adjusted from the throttle at the same time. i i. Two-stroke internal combustion engine according to one of claims i to io, characterized in that the injection pump Sucks in air from the centrifugal fan and compresses it for the injection of the fuel.