DE648651C

DE648651C - Device to prevent knocking in explosion engines

Info

Publication number: DE648651C
Application number: DEA77118D
Authority: DE
Original assignee: DAVID AUFHAEUSER DR
Current assignee: DAVID AUFHAEUSER DR
Priority date: 1935-09-20
Filing date: 1935-09-20
Publication date: 1937-08-06

Description

Einrichtung zur Verhinderung des Klopfens bei Explosionsmotoren Es ist bekannt, wie erheblich die Erscheinung des Klopfens den Betrieb von Explosionsmotoren stört und schädigt. Darüber hinaus steht das Klopfen derjenigen Entwicklung entgegen, welche für die Motoren als die dringlichste erscheint, d. i. die Erhöhung des Verdichtungsgrades.Device to prevent knocking in explosion engines Es it is well known how significant the phenomenon of knocking is the operation of explosion engines bothers and harms. In addition, the tapping stands in the way of the development which appears to be the most urgent for the engines, d. i. the increase in the degree of compaction.

Nach den derErfindung zugrunde liegenden Anschauungen ist dasKlopfen darauf zurückzuführen, daß der durch die Zündung in dem Gemisch ausgelöste chemische Reaktionsablauf, wie alle gasförmigen Reaktionen, eine außerordentlich große Geschwindigkeit hat, demzufolge sich auch die Zustandsänderung der Gase nach Druck und Temperatur nicht bloß ebenso schnell, sondern unvermittelt plötzlich, ungleichförmig und stoßweise vollzieht. Auf die chemischen und anderen Ursachen des Klopfens braucht hier nicht eingegangen zu werden.According to the notions underlying the invention, knocking is due to the fact that the chemical triggered by the ignition in the mixture The course of the reaction, like all gaseous reactions, is extremely rapid has, consequently the change of state of the gases according to pressure and temperature not just as quickly, but suddenly suddenly, unevenly and intermittently accomplishes. There is no need here on the chemical and other causes of knocking to be received.

Ausgehend von diesen Anschauungen schlägt die Erfindung vor, diese stoßweise 'Gaszustandsänderung sozusagen abzupuffern, d. h. aufzufangen oder abzulenken oder zu bremsen durch einen Gaspuffer, der zu einem genau bestimmten Zeitpunkt mit dem Verbrennungsraum in Verbindung tritt.Based on these views, the invention proposes this intermittently 'to buffer gas state change, so to speak, d. H. to catch or distract or to slow down with a gas buffer, which is activated at a precisely defined point in time the combustion chamber in connection.

Dieser Weg ist grundsätzlich verschieden von dem bisher beschrittenen, der darauf hinauslief, die Kompressionsfestigkeit der verwendeten Kraftstoffe oder Kraftstoffmischungen zu erhöhen. Es besteht aber für jeden Kraftstoff nun einmal eine Grenze, über welche hinaus der Verdichtungsgrad nicht erhöht werden kann, ohne daß Klopfen eintritt.This path is fundamentally different from the one followed so far, which boiled down to the compression strength of the fuels used or Increase fuel mixtures. But there is one for every fuel a limit beyond which the degree of compaction cannot be increased without that knocking occurs.

Da nun aber die Erhöhung des Verdichtungsgrades die vordringlichste Aufgabe der Motorentechnik bleibt, so wird gemäß der Erfindung ein anderer Weg zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, nämlich ein raumzeitlicher Eingriff in den Ablauf der Gaszustandsänderung. Hierdurchwird es möglich, Kraftstoffe mit einem höheren Verdichtungsgrad zu verbrennen, als es ihre begrenzte Kompressionsfestigkeit a. !und für sich erlaubt.But since the increase in the degree of compression is the most urgent The task of engine technology remains, so according to the invention, another way is to Proposed solution to this problem, namely a spatiotemporal intervention in the Sequence of the gas state change. This makes it possible to use fuels with a burn higher degree of compression than its limited compressive strength a. ! and allowed for yourself.

Bei Brennkraftmaschsnen mnt luftloser Einspritzung ist vorgeschlagen worden, den Höchstdruck in den Arbeitszylindern zu begrenzen durch eine Art Sicherheitsventil, das dann in Tätigkeit tritt, wenn der Druck im Zylinder über ein bestimmtes Maß hinaussteigt, wobei im übrigen eine dauernde Verbindung eines diesen Druck aufnehmenden Raums mit dem Zylinderraum durch eine kleine Öffnung nicht vorhanden ist.Airless injection is proposed for internal combustion engines been designed to limit the maximum pressure in the working cylinders by a kind of safety valve, which then comes into action when the pressure in the cylinder exceeds a certain level rises out, with a permanent connection of one that absorbs this pressure Space with the cylinder space through a small opening does not exist.

Gemäß der Erfindung wird eine Abpufferung der Stöße bei dem Betrieb von Explosionsmotoren geschaffen durch eine besondere Ausbildung des Kolbens, durch die eine Atmung erreicht wird.According to the invention, there is a buffering of the shocks during operation created by explosion engines through a special design of the piston which one breathing is achieved.

Sie besteht darin, daß im Kolben ein im Zündpunkt mit dem Zylinderraum frei in Verbindung stehender, sonst geschlossener und nur durch eine kleine Öffnung mit dem Zylinderraum verbundener Gaspufferraum vorgesehen wird. Zweckmäßig besteht dieser Gaspufferraum aus im Kolbenboden vorgesehenen gesteuerten Kanälen, die radial und symmetrisch (Mindestzahl 3) vom äußeren Rand des Kolbens nach der Mitte laufend angeordnet sind und in einem zentral gelegenen Sammelraum münden, der durch eine .enge Öffnung in der Kolbenbodenmitte mit dem Zylinderraum in Verbindung steht, wobei derKolbenboden um diese zentrale Mündung herum erhöht ausgebildet sein kann.It consists in the fact that in the piston there is an ignition point with the cylinder space more freely connected, otherwise more closed and only through a small opening with the cylinder space connected gas buffer space is provided. Appropriate this gas buffer space consists of controlled channels provided in the piston crown, the radial and symmetrical (minimum 3) from the outer edge of the piston to the Are arranged continuously in the middle and flow into a centrally located collecting space, which is connected to the cylinder chamber through a narrow opening in the center of the piston crown stands, the piston crown being raised around this central opening can.

Zweckmäßig werden in der Zylinderwandung an den den Kanalmündungen entsprechenden Stellen Rillen vorgesehen, die parallel zur Zylinderachse in einer den Vorzündwinkel gerade überdeckenden Länge angebracht sind.It is useful to have the duct openings in the cylinder wall Corresponding points provided, which are parallel to the cylinder axis in a the pre-ignition angle just overlapping length are attached.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Abbildungen näher beschrieben.The following is a preferred embodiment of the invention Hand of the illustrations described in more detail.

Die Abb. i zeigt einen Querschnitt durch den Kolbenboden und die innere Zylinderwandung.Fig. I shows a cross section through the piston crown and the inner one Cylinder wall.

Die Abb. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Kolbenboden und die anliegende innere Zylinderwandung.Fig. 2 shows a vertical section through the piston crown and the adjacent inner cylinder wall.

Der Kolbenboden i enthält Kanäle 2 mit einem Durchmesser von z. B. i mm und weniger. Diese Kanäle sind radial symmetrisch angeordnet (zweckmäßige Mindestzahl = 3); sie führen vom Außenrand des Kolbenbodens zum Mittelpunkt und münden dort in einen gemeinsamen Sammelraum 3, der mit einer sehr kleinen Öffnung 4 nach oben in den Zylinderraum mündet. Wenn die Kanäle z. B. einen lichten Durchmesser von r mm haben, so wird der Durchmesser der Öffnung 4. zweckmäßig nur den zehnten Teil, das ist o,i mm, betragen.The piston head i contains channels 2 with a diameter of, for. B. i mm and less. These channels are arranged radially symmetrically (an appropriate minimum number = 3); they lead from the outer edge of the piston crown to the center point and open there into a common collecting space 3, which has a very small opening 4 at the top opens into the cylinder space. If the channels z. B. a clear diameter of r mm, then the diameter of the opening 4. is expediently only a tenth part, that is o, i mm, amount.

Die Öffnung 4. schneidet nicht mit der Oberfläche des Kolbens ab, sondern erhebt sich über diese in Form eines Dornes. Diese Form derÖffnung ist zweckmäßig für dieAbleitung der Gasstöße von der Mitte nach dein Kolbenrand hin und weiterhin für die Lenkung der aus dem Dorn tretenden Gasströme.The opening 4. does not cut with the surface of the piston, but rises above it in the form of a thorn. This form of opening is appropriate for the diversion of the gas surges from the center to the edge of the piston and further on for directing the gas flows emerging from the mandrel.

Die Form des Sammelraumes 3 ist an und für sich beliebig und wäre im einfachsten Fall eine Hohlkugel. Bevorzugt ist aber die Formgebung gemäß Abb.2, das ist eine birnenförmige Gestaltung des Sammelraumes 3, also eine Halbkugel, die sich nach oben mit Verengung fortsetzt und schließlich in der feinen Öffnung 4 endigt.The shape of the collecting space 3 is in and of itself arbitrary and would be in the simplest case a hollow sphere. However, the shape shown in Figure 2 is preferred, that is a pear-shaped design of the collecting space 3, so a hemisphere, the continues upwards with a narrowing and finally ends in the fine opening 4.

Wesentlich ist nun für die Wirkung (Atmung) des Kolbens, daß die Kanäle :z und mit ihnen der Sammelraum 3 nur im Zeitpunkt der Zündung (Vorzündung) mit dem Zylinderraum kommunizieren.It is now essential for the effect (breathing) of the piston that the channels : z and with them the collecting chamber 3 only at the time of ignition (pre-ignition) communicate with the cylinder space.

Dies wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht, daß an der inneren Zylinderwand 6 in einer Höhe, die dem Vorzündwinkel entspricht, senkrechte Hohlkanäle (Rillen) 5 vorgesehen sind, durch welche die Kanäle 2 mit dem Zylinderraum kommunizieren. Die Länge der Kanäle (Rillen) in der Zylinderwandung ist so bemessen, daß die kommunizierende Verbindung etwas vor dem Zeitpunkt der Zündung beginnt und ein weniges nachher abgebrochen wird. Die kommunizierende Verbindung besteht also nur während einer reichlich bemessenen Zündzeit; aber sie ist sicher aufgehoben, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht., Die Rillen in der Zylinderwandung haben halbkreisförmigen Querschnitt und denselben Durchmesser wie die Kanäle im Kolbenboden. Um aber eine sichere Überdeckung und noch dazu mit einem gewissen Spiel zu haben, wird der halbkreisförmige Querschnitt der Rillen erweitert zu einem muschelförmigen.According to the preferred embodiment, this is achieved by that on the inner cylinder wall 6 at a height that corresponds to the pre-ignition angle, vertical hollow channels (grooves) 5 are provided through which the channels 2 with communicate with the cylinder space. The length of the channels (grooves) in the cylinder wall is dimensioned so that the communicating connection is somewhat prior to the time of Ignition begins and is aborted a little later. The communicating connection therefore only exists during a sufficiently measured ignition time; but she is sure canceled before the piston reaches top dead center., The grooves in the cylinder wall have a semicircular cross-section and the same diameter as the channels in the Piston crown. But about a secure cover and, moreover, with a certain amount of play to have, the semicircular cross-section of the grooves is expanded to a shell-shaped one.

Die senkrechten Rillen in der Zylinderwandung können aber auch ersetzt werden durch einen horizontalen Hohlring von ebenfalls muschelförmigem Profil, welcher Hohlring um die ganze innere Peripherie der Zylinderwandung herumläuft. Diese Anordnung ist einfacher und für die Atmung noch wirksamer. Der Nachteil ist nur der, daß der an und für sich geringe schädliche Raum, den jeder Hohlraum in der Zylinderwandung nun darstellt, um ein weniges größer wird.The vertical grooves in the cylinder wall can also be replaced are made by a horizontal hollow ring, also with a shell-shaped profile, which Hollow ring runs around the entire inner periphery of the cylinder wall. This arrangement is easier and more effective for breathing. The only disadvantage is that the in and of itself little harmful space that each cavity in the cylinder wall now represents to get a little bigger.

Bevor der Vorgang der Atmung an Hand der bevorzugten Ausführungsform am Beispiel des Viertaktvergasermotors gezeigt wird, soll darauf hingewiesen werden, daß eine Verbrennung innerhalb der Kanäle 2 und des Sammelraumes 3 nicht oder nur unwesentlich stattfindet; denn dieseRäume werden immer Reste von Auspuffgasen enthalten, ebenso wie sie nach Form und Größe schlechte Voraussetzungen bieten für die Fortpflanzung der Zündung.Before the act of breathing on hand of the preferred embodiment is shown using the example of the four-stroke carburetor engine, it should be pointed out that that a combustion within the channels 2 and the collecting space 3 is not or only takes place insignificantly; because these rooms will always contain residues of exhaust gases, just as they are poor in shape and size for reproduction the ignition.

Die Erfindung ist mit gleichem Erfolg bei Einspritzbrennkraftmaschinen und Vergaserkraftmaschinen nach dem System des Zweitakts oder des Viertakts anwendbar. Im folgenden wird die bevorzugte Anwendung bei einem Viertaktvergasermotor beschrieben: Beim Kompressionshub wird der Druck in dem Gaspufferraum 2 und 3 immer hinter dem Druck im Zylinderraum nachhinken. Ein noch viel bedeutenderer und . sehr großer Druckunterschied zwischen Zylinderraum und Pufferraum wird sich aber im Zeitpunkt der Zündung einstellen. Wenn nun der Pufferraum mit dem Zylinderraum in kommunizierende Verbindung tritt, so wird der Pufferraum die Druckstöße nicht bloß aufnehmen, sondern geradezu anziehen. Andererseits wird aber, da die Öffnung 4 einen ungleich größeren Gaswiderstand darstellt als die kommunizierende Verbindung, der Druckausgleich durch die Spitze 4. sich verzögern und erst nach der Zündung, d. h. bei der adiabatischen Expansion .der Gase, vollenden.The invention has been equally successful in fuel injection engines and carburetor engines applicable to the two-stroke or four-stroke system. The preferred application for a four-stroke carburetor engine is described below: During the compression stroke, the pressure in the gas buffer space 2 and 3 is always behind the Pressure in the cylinder chamber lag behind. A much more significant and. very big The pressure difference between the cylinder space and the buffer space will increase in time the ignition. If now the buffer space with the cylinder space in communicating When connection occurs, the buffer space will not only absorb the pressure surges, but downright attract. On the other hand, however, since the opening 4 is a disproportionately larger one Gas resistance represents the communicating connection, the pressure equalization by the tip 4. delay and only after ignition, d. H. in the adiabatic Expansion of the gases.

Es ist sogar möglich, daß am Ende des Expansionshubs und zu Beginn des Auspüf hubs noch eine kleine Druckspitze in dem Gaspufferraum zurückgeblieben ist. Das ist aber ein weiterer Vorteil, weil nunmehr während des Auspuffhubs die kommunizierende Verbindung zwischen Gaspufferraum und Zylinderraum eine Spülwirkung im Zylinder auslöst.It is even possible that at the end of the expansion stroke and at the beginning of the exhaust stroke a small pressure peak remained in the gas buffer space is. But this is another advantage, because now during the exhaust stroke the communicating connection between gas buffer space and cylinder space has a flushing effect triggers in the cylinder.

Ein Rest von Auspuffgasen wird immer im Pufferraum zurückbleiben, was aber verbrennungstechnisch nichts ausmacht. Ebenso macht es nichts aus, daß im Ansaughub der Lieferungsgrad des Motors durch denPufferraum etwas herabgesetzt wird; denn dies wird reichlich ausgeglichen durch die Möglichkeit der höheren Verdichtung.A residue of exhaust gases will always remain in the buffer space, but that doesn't matter from a combustion point of view. Likewise, it doesn't matter that In the intake stroke, the degree of delivery of the engine through the buffer space is somewhat reduced will; for this is amply compensated for by the possibility of higher compression.

Zu bemerken ist noch unter allgemein motorentechnischen Gesichtspunkten: a) Sowohl ,die Wärmeableitung als auch die Festigkeit des Kölbenbodens leiden nicht unter der Ausbohrung des Kolbenbodens durch die feinen Kanäle, besonders dann, wenn die Kanäle radial symmetrisch in der Zahl 3 oder 5 oder 6vorhanden sind. Weniger günstig, schon im Sinne der Erfindung, ist die Zahl q., weil dabei je zwei Kanäle geradlinig zueinander stehen.It should also be noted from a general engine point of view: a) Both the heat dissipation and the strength of the bottom of the flask do not suffer under the bore of the piston crown through the fine channels, especially when the channels are radially symmetrical in number 3 or 5 or 6. Fewer The number q is favorable, even within the meaning of the invention, because it has two channels stand straight to each other.

b) Eine Verschmutzung und Verstopfung der Kanäle ist nicht zu befürchten. Eine etwaige- Reinigung der Kanäle kann dadurch in einfacher Weise bewirkt werden, daß man den betreffenden -Zylinder mit abgestellter Zündung laufen läßt und dabei denZischhahn, falls ein solcher vorhanden ist, öffnet.b) There is no risk of contamination or blockage of the channels. Any cleaning of the ducts can be effected in a simple manner. that one lets the cylinder in question run with the ignition switched off and at the same time Open the sizzling tap, if there is one.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Buffer device to compensate for the sudden Gas surges in explosion engines, characterized in that in the piston there is an ignition point freely communicating with the cylinder space, otherwise more closed and only through a small opening (4) connected to the cylinder space gas buffer space (2, 3) is provided is.

2. Device according to claim i, characterized in that -the gas buffer space consists of controlled channels (2) provided in the piston crown.

3. Device according to claim i and 2, characterized in that the channels (2) in the piston head are arranged radially and symmetrically (minimum number 3) from the outer edge of the piston to the center. q ..

Device according to Claims 1 to 3, characterized characterized in that the channels (2) open into a centrally located collecting space (3), through a narrow opening (q.) in the center of the piston crown with the cylinder chamber in Connection.

5. Device according to claim r to 4, characterized in that that the piston head around the central orifice (d.) is formed in an increased manner.

6th Device according to Claims i to -5, characterized in that in the cylinder wall at. grooves (5) are provided in the places corresponding to the channel mouths, which parallel to the cylinder axis in a length that just covers the pre-ignition angle are appropriate.