DE814077C

DE814077C - Two-stroke internal combustion engine with one-sided reverse slot flushing

Info

Publication number: DE814077C
Application number: DEP48604A
Authority: DE
Inventors: Albert Stoll
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1949-07-12
Filing date: 1949-07-12
Publication date: 1951-09-20

Description

Zweitaktbrennkraftmaschine mit einseitiger Umkehrsehlitzspülung Die Erfindung betrifft eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit Umkehrschlitzspülung, hei welcher die Auslaßschlitze über einer Reihe von Einlaßschlitzen angeordnet sind. Es ist bekannt, daß bei Brennkraftmaschinen die erreichbare Leistung abhängig ist von dem in den Arbeitszylinder während der Öffnungszeit der Einlaßorgane eingebrachten Luftgewicht bzw. dem Gewicht des Gas-Luft-Gemisches, je nachdem es sich um eine Diesel- oder eine Ottomaschine handelt. Bei Zweitaktmaschinen bereitet die Füllung des Zylinders besondere Schwierigkeiten, da ja die Einbringung der Frischluft bzw-. des Brenngemisches in engster Verbindung steht mit der Entfernung der Abgase aus dem Zylinder. Es muß hier nicht nur für eine schnelle und vollkommene Zuführung der neuen Ladung, sondern auch für eine entsprechende Ab- führung der Abgase Sorge getragen werden. Eine einfache Vergrößerung des Zeitquerschnitts der Schlitze durch Erhöhung der Einlaßschlitze und gegebenenfalls auch der Auslaßschlitze ist nicht möglich, da dies eine Verringerung des wirksamen Kolbenhubes und damit der Motorleistung zur Folge hat. Eine Erhöhung nur der Einlaßschlitze auf Kosten der Auslaßschlitze führt ebenfalls nicht zum Ziel, da dann der zwar besseren Ladungszuführung eine verschlechterte Abgasgbführung gegenübertritt. Umgekehrt wird bei Vergrößerung des Auspuffquerschnittes und entsprechender Verkleinerung des Einlaßquerschnittes letzterer wiederum zu klein, um in der zur Verfügung stehenden Zeit ein genügend großes Ladungsgewicht in den Zylinder einzubringen.Two-stroke internal combustion engine with one-sided reverse slot scavenging The invention relates to a two-stroke internal combustion engine with reverse slot scavenging, in which the outlet slots are arranged above a series of inlet slots. It is known that the achievable power of internal combustion engines is dependent on the weight of the air introduced into the working cylinder during the opening time of the inlet organs or the weight of the gas-air mixture, depending on whether it is a diesel or gasoline engine. In two-stroke engines, the filling of the cylinder causes particular difficulties, since the introduction of fresh air or. of the combustion mixture is closely related to the removal of the exhaust gases from the cylinder. Care must not only be taken here for a quick and complete supply of the new charge, but also for a corresponding removal of the exhaust gases. A simple increase in the time cross-section of the slots by increasing the inlet slots and possibly also the outlet slots is not possible, since this results in a reduction in the effective piston stroke and thus in the engine output. Increasing only the inlet slots at the expense of the outlet slots does not achieve the goal either, since the better charge supply is then countered by a deteriorated exhaust gas flow. Conversely, when the exhaust cross-section is enlarged and the inlet cross-section is reduced accordingly, the latter again becomes too small to bring a sufficiently large charge weight into the cylinder in the time available.

Es ist vor allem auch bekannt, daß bei Zweitaktspülungen, insbesondere Umkehrspülungen, in der Zylindermitte ein durch den Strömungsverlauf der Spülluft nicht erfaßter Kern (Abgaswalze) entsteht, der bisher nur schwer aus dem Zylinder zu entfernen war, wenn man den Charakter der Spülungsart nicht grundsätzlich ändern will. Die restlose und schnelle Entfernung dieser Abgaswalze ist aber unbedingt erforderlich, wenn das Hubvolumen weitgehend mit Frischluft aufgefüllt werden soll.Above all, it is also known that in two-cycle flushing, in particular Reverse flushing, in the middle of the cylinder, through the flow of the flushing air a core that is not detected (exhaust cylinder) is created, which so far has been difficult to get out of the cylinder to remove was, if one does not consider the character of the flush type fundamentally want to change. The complete and quick removal of this exhaust roller but is absolutely necessary if the stroke volume is largely filled with fresh air shall be.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch besondere Gestaltung und Lenkung der einzelnen Spülluftstrahlen in der Weise gelöst, daß die Höhe der Spülluftschlitze von der Mitte der Schlitzreihe nach den beiden Enden hin zunimmt, während die Höhe der Auspuffschlitze in gleicher Richtung abnimmt. Es wird also der für jede Schlitzart vorhandene Offnungsquerschnitt nicht auf Kosten der anderen vergrößert, sondern im wesentlichen lediglich örtlich anders verteilt. Diese Verteilung des Aus- und Einlaßquerschnittes erfolgt in erster Linie nach den Bedürfnissen einer schnellen und vollkommenen Entfernung der Abgase. Die großen Auslaßquerschnitte in der Mitte der Schlitzreihe ermöglichen es der großen Masse der Abgase, die ja gerade in der Mitte des Zylinders den Mittelschlitzen gegenübersteht, in ganz besonderem Maße schnell abzuströmen, während die kleineren seitlichen Auslaßschlitze für die wesentlich kleineren Abgasmassen an den Zylinderseiten vollkommen ausreichen. Diese günstige Verteilung der Auslaßquerselinitte ist aber vor allem wirksam bezüglich der Vermeidung der Abgaswalze in der Zylindermitte. Infolge der Verringerung des Querschnittes der mittleren Einlaßschlitze gegenüber den seitlichen Einlaßschlitzen verringert sich auch die Strömungsenergie der mittleren Spülströme gegenüber der der äußeren, so daß sie von diesen gehindert gar nicht bis zur gegenüberliegenden Zylinderwand dringen, sondern sich schon vorher aufrichten und auf ihrem Wege gegen den Zylinderdeckel hin die mittlere Abgaswalze erfassen, ihren Aufbau stören und diese Abgase den Auslaßschlitzen zutreiben.According to the invention, this object is achieved by special design and Steering of the individual scavenging air jets solved in such a way that the height of the scavenging air slots from the middle of the row of slots towards both ends increases, while the height the exhaust port decreases in the same direction. So it will be the one for each slot type existing opening cross-section is not enlarged at the expense of the others, but essentially only distributed locally differently. This distribution of the off and Inlet cross-section takes place primarily according to the needs of a rapid and complete removal of exhaust gases. The large outlet cross-sections in the middle the row of slots allow the large mass of exhaust gases that are just in the Center of the cylinder faces the central slots, to a very special degree to flow away quickly, while the smaller side outlet slots for the essential smaller exhaust gas masses on the cylinder sides are completely sufficient. This cheap Distribution of the outlet cross-line is, however, above all effective in terms of avoidance the exhaust roller in the middle of the cylinder. As a result of the reduction in cross-section of the middle inlet slots compared to the side inlet slots the flow energy of the middle flushing flows compared to that of the outer, so that they are not hindered by this at all up to the opposite cylinder wall penetrate, but straighten up beforehand and on their way against the cylinder cover to capture the middle exhaust roller, disrupt its structure and these exhaust gases the outlet slots to drive.

Die Erfassung des mittleren Zylinderraumes durch die mittleren Spülluftströme wird in erster Linie bewirkt durch die aus den seitlichen großen Spülschlitzen austretenden Luftströme, die sich mit großer Energie zwischen der gegenüberliegenden Zylinderwand und dem Spülluftstrom aus den anderen Einlaßschlitzen schieben und die Aufrichtung dieser schwächeren Luftströme schon vor Erreichung der Zylinderwand unterstützen, so daß der gesamte gegen den Zylinderdeckel gerichtete Spülluftstrom einen wesentlich größeren Teil des Zylinderraumes erfüllt. Der aufsteigende Spülluftstrom wird gewissermaßen gegen die Zylinderachse hin verbreitert, so daß die Erfassung der hier vorhandenen Abgase mit Sicherheit gewährleistet ist.The acquisition of the middle cylinder space by the middle purge air flows is primarily caused by the flushing slots emerging from the large side flushing slots Air currents that move with great energy between the opposite cylinder wall and push the flow of purge air out of the other inlet slots and erect support these weaker air flows before they reach the cylinder wall, so that the entire purge air flow directed against the cylinder cover is a substantial one met larger part of the cylinder space. The rising purge air flow is, so to speak, widened towards the cylinder axis, so that the detection of the existing here Exhaust is guaranteed with security.

Bei doppeltwirkenden Zweitaktmaschinen ist es vorteilhaft, die Trennwand zwischen den oberen und unteren Luftzuführungskanälen zu den beiden äußeren Einlaßschlitzen nicht bis zur Zylinderwand durchzuführen, so daß diese Kanäle in einem gemeinsamen Schlitz münden, der sich zu beiden Seiten der waagerechten Schlitzsymmetrieebene erstreckt. Da die seitlichen Schlitze etwa auf der Längsmittelebene der Brennkraftmaschine oder in deren Nähe angeordnet sind, ist es schwierig, für die Zuführungskanäle den erforderlichen Querschnitt unterzubringen, wenn man den Zylinderabstand nicht vergrößern will. Benutzt man daher für jede Zylinderfüllung sowohl die Kanäle der Ober- als auch der Unterseite, so kann man eine große Luftmenge durch die seitlichen Schlitze einführen.With double-acting two-stroke machines, it is advantageous to use the partition between the upper and lower air supply ducts to the two outer inlet slots do not perform up to the cylinder wall, so that these channels in one common Open slot that is on both sides of the horizontal slot plane of symmetry extends. Because the side slots are roughly on the longitudinal center plane of the internal combustion engine or are arranged in their vicinity, it is difficult for the feed channels to to accommodate the required cross-section if you do not increase the cylinder spacing want. Therefore, if you use both the upper and upper channels for each cylinder charge also on the underside, so you can get a large amount of air through the side slits introduce.

Man kann auch die kleinen Auslaßschlitze über den beiden äußeren größten Einlaßschlitzen gegebenenfalls ganz fortlassen, da sie infolge ihrer Größe und Lage an der Abführung der Abgase keinen entscheidenden Anteil haben.You can also use the small outlet slots above the two outer largest ones If necessary, omit inlet slots completely, as they are due to their size and location do not play a decisive role in the removal of the exhaust gases.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Schlitzausbildung und -anordnung nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Abwicklung des Schlitzbereiches eines Zylinders für eine doppeltwirkende Zweitaktmaschine, Abb. 2 die Abwicklung des Schlitzbereiches eines Zylinders für eine einfachwirkende Zweitaktmaschine, Abb.3 einen Axialschnitt durch den Zylinder nach der Linie B-B in Abb. 5, Abb. 4 ein Axialschnitt durch den Zylinder einer doppeltwirkenden Brennkraftmaschine in perspektivischer Darstellung, Abb.5 einen waagerechten Schnitt durch den Zylinder nach der Linie A-A in Abb. i.In the drawing are several embodiments of the slot formation and arrangement according to the invention shown, namely Fig. i shows the development the slot area of a cylinder for a double-acting two-stroke machine, Fig. 2 the development of the slot area of a cylinder for a single-acting one Two-stroke machine, Fig.3 an axial section through the cylinder along the line B-B in Fig. 5, Fig. 4 an axial section through the cylinder of a double-acting internal combustion engine in a perspective view, Fig.5 shows a horizontal section through the cylinder according to the line A-A in Fig. i.

Bei der Ausführung nach der Abb. i sind die Einlaßschlitze I, 1I, III und IV für die Ober- und Unterseite des Zylinders so ausgebildet, daß ihre Höhe stetig auch innerhalb der einzelnen Schlitze von der Mitte der Schlitzreihe zu den Seiten hin größer wird. Im gleichen Sinne nimmt die Höhe der darüberliegenden Auslaßschlitze 2, 3, 4 ab. Die Stege 6 der Zylinderwand zwischen den Ein- und Auslaßschlitzen verlaufen demzufolge schräg. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Abb.2 ändert sich die Schlitzhöhe sprungweise von Schlitz zu Schlitz. Ob man unterhalb des mittleren Auslaßschlitzes i einen niedrigen Einlaßschlitz I anordnet, oder wie bei der Unterseite der doppeltwirkenden Maschine (Abb. i) diesen Raum mit Rücksicht auf die diesen Zylinderraum durchdringende Kolbenstange ganz oder teilweise freiläßt, oder wie nach der Abb. 2 den Auslaßschlitz i bis zur Unterkante der übrigen Einlaßschlitze verlängert, hängt im einzelnen von den Strömungs-und Zuführungsverhältnissen der Ladung ab.In the design according to Fig. I, the inlet slots I, 1I, III and IV for the top and bottom of the cylinder formed so that their height steadily also within the individual slots from the middle of the slot row to the Pages gets bigger. In the same sense, the height of the overlying outlet slots increases 2, 3, 4 from. The webs 6 of the cylinder wall run between the inlet and outlet slots consequently obliquely. In the embodiment according to Figure 2, the slot height changes leaps and bounds from slot to slot. Whether you are below the middle outlet slot i arranges a low inlet slot I, or as with the underside of the double-acting Machine (Fig. I) this space with regard to the penetrating this cylinder space The piston rod leaves completely or partially free, or, as shown in Fig. 2, the outlet slot i extended to the lower edge of the remaining inlet slots, depends in detail on the flow and supply conditions of the charge.

Von besonderer Bedeutung für die Zylinderladung sind die seitlichen Einlaßschlitze V, die die größte Höhe aller Einlaßschlitze aufweisen und demzufolge am ehesten vom Kolben aufgedeckt und am spätesten abgedeckt werden. Bei ihrer Abdekkung ist auch bereits ein Teil des Auslaßquerschnittes vom Kolben abgedeckt. Der Spülstromverlauf ist aus der Darstellung in Abb. 4 und 5 zu ersehen. Die großen Spülluftströme aus den seitlichen Einlaßschlitzen V dringen infolge ihrer erhöhten Strömungsenergie bis zur hinteren Zylinderwand vor und richten sich aneinander auf. Sie bilden eine vor der Zylinderwand liegende Spül- Luftwand, an der sich die Spülluftströme aus den kleineren Einlaßschlitzen ebenfalls aufrichten und nach oben gegen den Zylinderdeckel strömend die zentrale Kernzone erfassen, wobei sie die Bildung einer Abgaswalze verhindern.The lateral ones are of particular importance for the cylinder charge Inlet slots V, which have the greatest height of all the inlet slots and consequently most likely to be uncovered by the flask and the latest to be covered. When they are covered part of the outlet cross-section is also already covered by the piston. The flushing flow can be seen from the illustration in Fig. 4 and 5. The large streams of purge air the lateral inlet slots V penetrate due to their increased flow energy up to the rear cylinder wall and stand up against each other. They form one in front of the cylinder wall Air wall on which the purge air flows Also straighten out of the smaller inlet slots and up against the cylinder cover flowing capture the central core zone, creating the formation of an exhaust roll impede.

Von wesentlicher Bedeutung für die Zylinderladung von doppeltwirkenden Brennkraftmaschinen ist die Zusammenwirkung der beiden Zuführungskanäle io und 14 für die Ober- und Unterseite des Zylinders, die es ermöglicht, eine größere Füllung zu erreichen. Diese Zusammenwirkung wird erzielt, indem man die Trennwand 1 5 (Abb. 3) nicht bis zur Zylinderwand durchführt, wie bei den anderen Einlaßschlitzen. Es kann so die Ladung aus beiden Kanälen in den gleichen Zylinderteil (Ober- oder Unterseite) einströmen. Es ist diesbesonderszweckmäßig, wenn man wegen eines geringen Zylinderabstandes die Kanäle io und 14 nur schmal ausbilden kann. Man kann auch bei einfachwirkenden Brennkraftmaschinen die Schlitze V nach unten länger machen als die anderen Einlaßschlitze, wenn gegebenenfalls mit Rücksicht auf die Kolbenform oder die Gestaltung der Zuführungsleitungen io dadurch eine Erhöhung der Ladung erreicht werden kann.Essential for cylinder loading of double-acting Internal combustion engines is the interaction of the two supply channels io and 14 for the top and bottom of the cylinder, which allows a larger filling to reach. This interaction is achieved by placing the partition wall 1 5 (Fig. 3) does not go through to the cylinder wall, as with the other inlet slots. It the charge from both channels can be in the same cylinder part (top or bottom) pour in. It is particularly useful if you have a small cylinder spacing the channels io and 14 can only form narrow. One can also use single-acting Internal combustion engines make the slots V down longer than the other inlet slots, if with regard to the shape of the piston or the design of the supply lines io thereby an increase in the charge can be achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Two-stroke internal combustion engine with one-sided reverse slot purging, in which over the line of inlet slits a series of outlet slits are arranged and the slots of each line have a different cross-section, characterized in that the height of the inlet slots (I, 1I, III, IV) from the The middle of the slot grater increases towards both ends, while the height of the exhaust slots increases (1, 2, 3, .4) decreases in the same direction.

2. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that the cylinder liner webs (6) between the inlet slots (I, 1I, 11I, IV) and the outlet slots (1, 2, 3, 4) arranged above it at an angle run so that the slot height is also within each individual slot constantly changing.

3. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that that the supply channels (io, 14) are directed so that the partial charging currents are directed against each other.

4. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that the two outer inlet slots (V) wholly or partially on the cylinder side opposite the other slots are arranged.

5. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that that in double-acting internal combustion engines, the partitions (15) between the upper and lower feed channels (io and 14) to the two outer inlet slots (V) are not led up to the cylinder wall, so that the two feed channels (io and 14) open into a common slot (V), which extends on both sides of the horizontal slot center plane extends.

6. Two-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that over the two outer inlet slots (V) with the greatest height no outlet slots are arranged. Printed publications: German U.S. Patent No. 675,692.