Verfahren zuin Betriebe von Zweitakt-Verbrennungskraftinaschinen fär flüssige Brennstoffe.. Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren zum Betriebe von Zweitakt-Verbren- nungskraftmaschinen <B>für</B> flüssige Brennstoffe, bei welchen der Brennstoff, im flüssigen Zu stand in den Arbeitszylinder eingeführt, dabei fein verteilt Lind mit der Verbrennungsluft gemischt wird, worauf das Gemisch während der Kompression durch eine besondere Zünd-. einrichtLing entzündet wird.
Bei Zweitakt-Verbrennungsmotoren für flüssige Brennstoffe bestehen ganz allgemein grosse Schwierigkeiten hinsichtlich -der Ge mischbildung, welche wesentlich mit dazu bei tragen, dass das maschinentechnisch an sich sehr vorteilhafte Zweitaktverfahren gerade bei derartigen Motoren gegenüber dem Viertakt weitaus weniger zur Anwendung gelangt.
Die bei Zweitaktmotoren meist übliche Art, einen Vergaser zwischen Spülpumpe und Arbeitszylinder anzuordnen, ist mit allerhand Nachteilen verknüpft, vor allein führt sie zu Brennstoffverlusten während der Spülung, da das fertige Gemisch zur Austreibung der ver brannten Gase benutzt wird und ein Ent- weichen eines Teils dieses Gemisches durch den Auspuff nicht zu vermeiden ist.
Ander seits ist bei Einführung des Brennstoffes in den Arbeitszylinder die zur Verdampfung und M, ischung mit der Verbrennungsluft verfüg bare Zeit verhältnismässig kurz, so dass die Zündfähigkeit des Gemisches, namentlich bei stark wechselnderBelastung, in Frage gestellt ist.
Man hat deshalb auch versucht, die Bil dung eines zündfäliigen Gemisches bei Ma schinen der in Frage kommenden Art durch Anordnung glühender Prallflächen im Zylinder zu erleichtern.<B>'</B> Derartige Maschinen weisen aber eine Reihe von Eigenschaften auf, welche ihrer allgemeinen Verwendung hinderlich im Wege stehen, so dass sie in der Regel nur dort am Platze sind, wo es auf genaue Regel fähigkeit, geringen Brennstoffaufwand und dergleichen weniger ankommt als auf geringe Empfindlichkeit hinsichtlich der Wartung und der Art des Brennstoffes.
Gemäss vorliegender Erfindung werden die Brennstoffverluste, welche die Anordnung von Vergasern bei Zweitaktmaschinen mit sich bringt, dadurch vermieden, dass der Breiiii- stoff in fein vErteiltem Zustande erst im Ar beitszylinder mit der Verbrennungsluft ge mischt wird und dass mindestens ein ge ringer Teil Frischluft bereits in den Arbeits zylinder gelangt ist, bevor die Einführung des Brennstoffes beginnt, die ihrerseits, von dem sich nach der Einführung des Brennstoffes bildenden Gemisch vor sieh hergetrieben, zur Ausstossung der verbrannten Gase dient.
Uni hierbei ohne Anwendung glühender Flächen in der zur Verfügung stehenden kurzen Zeit zwischen Einspritzbeginn und Zündung ein zündfähiges Gemisch zu erzielen, ist es nötig, eine sehr innige Mischung des Brennstoffes und der Verbrennungsluft herbeizuführen.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Brenii- stoff in eine im Arbeitszylinder rotierende Luftladung eingespritzt wird. Die Rotations bewegung der Luft wird. dadurch erzeugt, dass die Spülluft durch die auf dein Umfang des Zylinders angeordneten Schlitze nicht radial, sondern in Richtung einer Sehne (an- näherndtangential) einströmt.
Untersuchungen haben ergeben, dass derartig-eingeführte Spül luft ihre kreisende Bewegung atieli nach Ab- schluss der Schlitze während der Koinpression und selbst der darauffolgenden Verbrennung beibehält. Diese Erscheinung wird also erfin dungsgemäss dazu benutzt, um trotz der sehr kurzen zur Verfügung stehenden Zeit eine in nige Mischung des Brennstoffes mit der Ver brennungsluft herbeizuführen.
Dabei ergibt sich der grot.)e Vorteil, dass keinerlei beson dere Einrichtungen und auch kein besonderer Eriergieauf wand zur Ei rzeugung <B>d</B> er Rotations bewegung der Verbrennungsluft notwendig ist, da, wie die Erfahrung zeigt, die<B>Spül-</B> widerstände bei in Richtung einer Sehne ein strömender Luft nicht grösser werden als bei radialem Einströmen, während die Güte der Ausspülung wahrscheinlich noch verbessert wird.
<B>.</B> Gegenüber bekannten Anordnungen, bei welchen der Brennstoff in Sehnenrichtung in eine ruhende Luftladung eingespritzt wird und diese dadurch zur Rotation bringen soll, hat die neue Anordnung den grossen Vorteil, dass die ganze Luft schon bei Beginn der Einspritzung in heftigster Rotationsbewegung sieh befindet und nicht erst durch den Brenn stoff selbst beschleunigt züi werden braucht.
Besonders geeignet für die Durchführung des neuen Getnischbildungs-Verfabrens sind Zweitaktgegenkolbenmasehinen, sowohl wegen der bei diesen Maseliinen ermöglichten guten Ausspülung, als auch wegen des glatten, einem langen Anhalten der Luftrotation dien- lieben Verlaufs der Wandun-,en des Verbren- nungsraunies. Das Verfabren kann aber aueh bei Einkolbeuniaschinen verwendet werden, wenn dieselben Spülkränze besitzen,
bei denen die Einführung der Luft in Richtung einer Sehne zulässig ist. Als Ausführungsbeispiele des nach dein Verfahren gemäss der Erfindung zu betreibenden Motors sind zur beispiels weisen Erläuterung des Verfahrens auf der Zeichnung Motore init zwei sich gegenläufig bewegenden Kolben in jedem Zylinder dar gestellt.
Die Fig, <B>1</B> und<B>5</B> bis <B>7</B> zeigen Längs schnitte durch Zweitakt-euenkolbenniaschinen Vorliegender<B>Erfindung;</B> Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Spül- schlitzkranz; Fig. <B>3</B> und 4 sind Zylinderquerschnitte an der Einspritzstelle; Fig. <B>8</B> ist ein teilweiser Längsschnitt durch eine in der Gegend des Spülkranzes Fig. <B>9</B> ist ein Querschnitt durch den Spül kranz;
Die Fi <B>g. 10</B> und <B>11</B> zeigen Druckvolumen- Diagramme der nach dein neuen Verfahren arbeitenden 31a,#chinen.
In den Figuren bedeuten: <B>1</B> den Arbeitszylindeil, der von der<B>Spül-</B> luft in Sehraubenlinien durchströmt wird, 2 die in Richtungen von Selmen verlaufenden Spülschlitze,<B>3</B> den Spülluftbehälter, 4 das Einspritzorgan,<B>5</B> die Brennstoffzuleitung,<B>6</B> die Zündkerze,<B>7</B> die Auspuffschlitze,<B>8</B> den Auspuffbehälter,<B>9</B> und,<B>10</B> die beiden Arbeits kolben, von denen der Kolben<B>9</B> die Spill- schlitze und der Kolben<B>10</B> die Auspuffselilitze steuert.
Die Luftbewegung ist durch die ein- gezeichneten Spiralpfeile ersichtlich gemacht, die AUSpuffgase sind durch sich kreuzende Striche angedeutet.
Fig. <B>1</B> zeigt eine normale Ausführung der neuen Maschinenart. Brennstoffdüse 4 und Zündkerze<B>6</B> sind in der Wand des in der Mitte des Zylinders<B>1</B> gelegenen Verbren nungsraumes angeordnet. Der Spülschlitzkranz ist, wie Fig. 2 ei-sehen lässt, in bei Diesel motoren bekannter Weise so ausgebildet, dass die Spülluftkanäle 2 in Richtung einer Sehrie in den Zylinder münden, so dass die ein strömende Luft in Rotation gerät.
Nach Fig. <B>3</B> wird der Brennstoff in Ge stalt eines Streukegels senkrecht zu den rotie renden Luftmassen eingespritzt, so dass sich die ganze rotierende Luftmenge mit Brenn stoff sättigen kann.
Nach Fig. 4 wird der Brennstoff in der Richtung einer Schrie, der Drehrichtung der Luft entgegen, eingeführt, wodurch sich eben falls eine gleichmässige Verteilung von Brenn stoff und Luft erzielen lässt.
Nach Fig. <B>5</B> wird der Brennstoff, in ach- sialer Richtung der einströmenden Luft ent gegen gerichtet, eingespritzt. Dieses ist nament- lieh darin von Vorteil, wenn die Brennstoff einspritzung schr früh,<B>d. b.</B> möglichst bald nach Eröffnung der Spülsehlitze, durch den Kolben<B>9</B> erfolgen soll, da nicht so leicht Brennstoff mit dem Spülluftüberschuss in den Auspuffrauin mitgerissen wird.
Bei<B>-</B> der Einrichtung nach Fig. <B>6</B> erfolgt die Einspritzung des Brennstoffes nach der andern Seite gegen den den Auspuff steuern den Kolben<B>10,</B> dessen heisse Bodenfläclie die Verdampfung begünstigt. Die Einspritzung darf in diesem Fall erst dann beginnen, wenn die Auspuffsehlitze eben geschlossen haben, da sonst BrennstoffverlUste eintreten. Die Pfeile deuten die Fortdauer der Rotation der zwischen den Kolben<B>9</B> und<B>10</B> eingeschlos- senen Luft nach Abschluss der Schlitze 2 und<B>7</B> an.
Nach Fig. <B>7</B> ist das Einspritzorgan 4 nicht mehr im Totraum angeordnet, sondern nach den Einspritzschlitzen hin verschoben. Die Einspritzung kann in diesem Falle schon früher beginnen als bei Anordnung des'Ein- spritzorgans im Totraum, kann aber nicht über die ganze Kompression fortgesetzt werden.
Nach Fig. <B>8</B> und<B>9</B> erfolgt die Einführung des Brennstoffes in den Spülkranz 2 selbst. Die Einspritzdüsen 4 münden in die Kanäle 2 des Spülkranzes. Sie können entweder in Richtung dieser Kanäle verlaufen oder in einem Winkel dazu angeordnet sein.
Die Zeit für die Brennstoffeinführung ist bei dieser Anordnung natLirgemä(,) auf die Er öffnungsdauer der Schlitze beschränkt.
Fig. <B>10</B> und<B>11</B> zeigen Diagramme von Verbrenntingskraftmasehinen derbeschriebenen Art. Es bedeutet: A den Beginn des Auspuffes, B den Be ginn des Spülens, <B>C</B> das Ende des Spülens, <B>D</B> das Ende des Auspuffes (Abschluss der Aus puffschlitze),<B>E</B> den Beginn der Brennstoffzu fuhr, F das Ende der Brennstoffzufuhr.
Die Strecke im Diagramm, während der der Brennstoff zugeführt wird, ist durch Schraffierung hervorgehoben, Z bedeutet den Zündzeitpunkt und R das Ende der Verbren nung.
Fig. <B>10</B> zeigt das Diagranim, wie es bei den Bauarten nach Fig. <B>1</B> oder<B>5</B> erzielt wird. Die Brennstoffzufuhr beginnt in der Regel bald nach<B>Off</B> nen der Spülseblitze, <B>d.</B> h. nach dem der für vollständige Ausspülung nötige Spülltiftüberschuss an dem Einspritzorgan vor- beigeströmt ist (Punkt E), und datiert wäh rend eines Teils der Kompression an bis Punkt F.
Das Diagramm nach Fig. <B>11</B> entspricht einem Arbeitsverfahren, bei welchem die Brenn stoffeinspritzung erst während der Kompres sion beginnt und über den Zündpunkt Z hin- ans in die Verbrennungsperiode hinein fort gesetzt wird.
Änderung der Einspritzrichtung, der Form des Brerinstoffstrahls, des Einspritzdruckes Lisw. ermöglicht, für verschiedene Brennstoffe jeweils günstige Mischungs- und Zündungs- bedingutigen herzustellen.
Die Erfindung ist namentlich dort von Be deutung, wo die Bedingungen für eine gute Gemischbildung besonders erschwert sind, also namentlich bei Motoren mit sehr hoher Drehzahl. Ferner dort, wo es auf Einfachheit und Zuverlässigkeit des iMotors ankommt, wo eine gute Regulierfähigkeit hinsichtlich Drehzahl und Belastung verlangt wird und endlich Wert auf sofortige Betriebsbereitschaft, also namentlich auf leichtes und rasches An werfen ohne langen Aufenthalt durch Vor wärmen und dergleichen gelegt werden muss. Diese Bedingungen spielen insbesondere bei Notoren eine Rolle, die zum Antrieb von Fahr zeugen dienen.
Trotzdem das Zweitakt-Ver- fahren an sieh gerade bei Motoren für Fahr zeugantrieb infolge der besseren Ausnutzung der ganzen Maschiiie das Gegebene wäre, ist bisher auf diesem Gebiete der Viertaktmotor last ausschliesslich zur Anwendung gelangt, weil die oben genannten Bedingungen für den Zweitaktmotor sehr schwer zu erfüllen waren.
Durch die vorliegende. E, rfludung wird die 316glichkeit geboten, diese Schwierigkeiten zu vermeiden oder wesentlich zu verringern und deshalb die Zweitakt-Verbrennungskraftnia- schine für flüssige Brennstoffe sowohl für all gemeine Zwecke, namentlich aber für das schwierige Gebiet der Fahrzeugmotoren besser verwendbar zu machen.
Method for operations of two-stroke internal combustion engines for liquid fuels. The subject matter of the invention is a method for operation of two-stroke internal combustion engines for liquid fuels in which the fuel is in the liquid state in the working cylinder introduced, thereby finely distributed and mixed with the combustion air, whereupon the mixture during the compression by a special ignition. furnishing is ignited.
In two-stroke internal combustion engines for liquid fuels, there are generally great difficulties in terms of -the mixture formation, which contribute significantly to the fact that the two-stroke process, which is technically very advantageous in itself, is much less used in such engines than the four-stroke.
The most common way of arranging a carburetor between the scavenging pump and the working cylinder in two-stroke engines has all sorts of disadvantages, above all it leads to fuel losses during scavenging, since the finished mixture is used to expel the burnt gases and part of it escapes this mixture cannot be avoided through the exhaust.
On the other hand, when the fuel is introduced into the working cylinder, the time available for evaporation and mixing with the combustion air is relatively short, so that the ignitability of the mixture, especially in the case of strongly changing loads, is questionable.
Attempts have therefore also been made to facilitate the formation of an ignitable mixture in machines of the type in question by arranging glowing baffles in the cylinder. Such machines, however, have a number of properties which are general Stand in the way of use, so that they are usually only in place where precise control ability, low fuel consumption and the like are less important than low sensitivity with regard to maintenance and the type of fuel.
According to the present invention, the fuel losses which the arrangement of carburetors in two-stroke engines entails are avoided by the fact that the pulp in a finely distributed state is only mixed with the combustion air in the working cylinder and that at least a small amount of fresh air is already in the working cylinder has reached before the introduction of the fuel begins, which in turn, driven by the mixture that forms after the introduction of the fuel, serves to expel the burnt gases.
To achieve an ignitable mixture in the short time available between the start of injection and ignition without using glowing surfaces, it is necessary to bring about a very intimate mixture of the fuel and the combustion air.
This is achieved in that the fuel is injected into an air charge rotating in the working cylinder. The rotational movement of the air becomes. generated by the fact that the scavenging air does not flow radially through the slots arranged on the circumference of the cylinder, but in the direction of a chord (almost tangentially).
Investigations have shown that flushing air introduced in this way maintains its circular movement atieli after the slots have been closed during co-impression and even during the subsequent combustion. This phenomenon is therefore used in accordance with the invention to bring about a nige mixture of the fuel with the combustion air in spite of the very short time available.
This results in the great advantage that no special equipment and no special energy expenditure is necessary to generate the rotational movement of the combustion air, since experience shows that the <B > Flushing </B> resistances do not become greater when air flowing in the direction of a tendon than when flowing in radially, while the quality of the flushing is probably still improved.
<B>. </B> Compared to known arrangements in which the fuel is injected into a static air charge in the direction of the chord and is intended to cause it to rotate, the new arrangement has the great advantage that all the air is already in the air at the beginning of the injection The most violent rotational movement is located and does not need to be accelerated by the fuel itself.
Two-stroke counter-piston machines are particularly suitable for carrying out the new mix-up method, both because of the good flushing that is made possible with these machines and because of the smooth, long-lasting air rotation that helps the walls run through the combustion chamber. The procedure can also be used with single piston machines if the same flushing rings have
where the introduction of air in the direction of a tendon is permitted. As exemplary embodiments of the engine to be operated according to the method according to the invention, for example, explanations of the method are shown in the drawing with two pistons moving in opposite directions in each cylinder.
FIGS. 1, and 5 to 7 show longitudinal sections through two-stroke piston sewing machines of the present invention; FIG. 2 is a section through the flushing slot ring; Figs. 3 and 4 are cylinder cross-sections at the injection point; FIG. 8 is a partial longitudinal section through an in the area of the flushing ring; FIG. 9 is a cross section through the flushing ring;
The Fi <B> g. 10 </B> and <B> 11 </B> show print volume diagrams of the 31a, #chinen working according to your new method.
In the figures: <B> 1 </B> denote the working cylinder part through which the <B> scavenging </B> air flows in void lines, 2 the scavenging slots running in the direction of Selmen, <B> 3 </ B > the purge air tank, 4 the injector, <B> 5 </B> the fuel supply line, <B> 6 </B> the spark plug, <B> 7 </B> the exhaust slots, <B> 8 </B> the Exhaust tank, <B> 9 </B> and, <B> 10 </B> the two working pistons, of which the piston <B> 9 </B> has the capping slots and the piston <B> 10 </ B> controls the exhaust wire.
The air movement is made visible by the spiral arrows drawn, the exhaust gases are indicated by intersecting lines.
Fig. 1 shows a normal implementation of the new type of machine. The fuel nozzle 4 and spark plug 6 are arranged in the wall of the combustion chamber located in the middle of the cylinder 1. As can be seen in FIG. 2, the scavenging slot ring is designed in a manner known in diesel engines so that the scavenging air ducts 2 open into the cylinder in the direction of a line, so that the air flowing in starts rotating.
According to Fig. 3, the fuel is injected in the form of a scatter cone perpendicular to the rotating air masses, so that the entire amount of rotating air can be saturated with fuel.
According to FIG. 4, the fuel is introduced in the direction of a scream, opposite to the direction of rotation of the air, which also makes it possible to achieve a uniform distribution of fuel and air.
According to FIG. 5, the fuel is injected in an axial direction counter to the incoming air. Namely, this is advantageous if the fuel injection occurs very early, <B> d. b. </B> as soon as possible after the flushing duct has been opened, through the piston <B> 9 </B>, since fuel is not so easily carried away with the excess flushing air into the exhaust pipe.
In the case of the device according to FIG. 6, the fuel is injected to the other side against which the piston 10 controls the exhaust, and its hot bottom surface favors evaporation. In this case, the injection may only begin when the exhaust strand has just closed, otherwise fuel will be lost. The arrows indicate the continuation of the rotation of the air enclosed between the pistons <B> 9 </B> and <B> 10 </B> after the slots 2 and <B> 7 </B> have been closed.
According to FIG. 7, the injection element 4 is no longer arranged in the dead space, but rather shifted towards the injection slots. In this case, the injection can begin earlier than when the injection member is arranged in the dead space, but cannot be continued over the entire compression.
According to FIGS. 8 and 9, the fuel is introduced into the flushing ring 2 itself. The injection nozzles 4 open into the channels 2 of the flushing ring. They can either run in the direction of these channels or be arranged at an angle to them.
In this arrangement, the time for the introduction of fuel is of course limited to the opening time of the slots.
FIGS. 10 and 11 show diagrams of combustion engines of the type described. It means: A the start of the exhaust, B the start of purging, <B> C </B> the end of purging, <B> D </B> the end of the exhaust (closure of the exhaust slots), <B> E </B> the start of the fuel supply, F the end of the fuel supply.
The section in the diagram during which the fuel is supplied is highlighted by hatching, Z means the ignition point and R the end of combustion.
Fig. 10 shows the diagranim, as it is achieved with the types according to Fig. 1 or <B> 5 </B>. The fuel supply usually begins soon after the flushing flashes have been <B> off </B>, <B> d. </B> h. after the excess flushing pen required for complete flushing has flowed past the injector (point E), and dates during part of the compression to point F.
The diagram according to FIG. 11 corresponds to a working method in which the fuel injection only begins during compression and is continued via the ignition point Z into the combustion period.
Change of the direction of injection, the shape of the fuel jet, the injection pressure Lisw. makes it possible to produce favorable mixing and ignition conditions for different fuels.
The invention is particularly important where the conditions for a good mixture formation are particularly difficult, that is to say in engines with very high speed. Furthermore, where the simplicity and reliability of the iMotor are important, where a good ability to regulate speed and load is required and, finally, emphasis must be placed on immediate operational readiness, i.e. in particular on easy and quick start-up without long periods of preheating and the like. These conditions play a role in particular for notors that are used to drive vehicles.
In spite of the fact that the two-stroke process would be the given, especially in the case of engines for vehicle propulsion due to the better utilization of the entire machine, the four-stroke engine load has so far only been used in this area because the above-mentioned conditions are very difficult for the two-stroke engine were fulfilling.
Through the present. Flooding is offered the possibility of avoiding or substantially reducing these difficulties and therefore making the two-stroke internal combustion engine for liquid fuels more useful for general purposes, but especially for the difficult field of vehicle engines.