DE102008019157A1

DE102008019157A1 - - Internal combustion engine e.g. two-stroke engine has dosing valve delivering fuel to combustion chamber in droplet form

Info

Publication number: DE102008019157A1
Application number: DE102008019157A
Authority: DE
Inventors: Heiko Dr.-Ing. Roßkamp; Georg Dr.-Ing. Maier; Tim Dipl.-Ing. Gegg; Wolfgang Dipl.-Ing. Layher; Arno Dipl.-Ing. Kinnen; Christine Dipl.-Ing. Hallé
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2007-04-30
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2028-04-18
Also published as: DE102008019157B4

Abstract

An internal combustion engine has a cylinder (2) with a combustion chamber (3) whose volume is defined by a reciprocating piston (5) with a connecting rod to a crankshaft (7) within a crankcase (4). The combustion chamber is linked by a fuel passage (10, 11) and valve (18) to the crankcase housing. The valve is a dosing valve that surrenders fuel to the passage (10) in droplet form. The fuel is atomised on arrival in the combustion chamber.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors der im Oberbegriff des Anspruchs 13 angegebenen Gattung.The The invention relates to an internal combustion engine in the preamble of Claim 1 specified genus and a method for operation an internal combustion engine specified in the preamble of claim 13 Genus.

Aus der DE 102 20 555 A1 ist ein Verbrennungsmotor und ein Verfahren zu dessen Betrieb bekannt. Der Kraftstoff wird bei diesem Verbrennungsmotor über eine Einspritzdüse in den Überströmkanal eingebracht. Um eine gute Einspritzung zu erreichen, muss das Einspritzventil den Kraftstoff bei hohem Druck einbringen. Um eine feine Zerstäubung zu erreichen, werden kleine Düsendurchmesser benötigt, die aufwendig in der Herstellung sind.From the DE 102 20 555 A1 For example, an internal combustion engine and a method of operating it are known. The fuel is introduced in this internal combustion engine via an injection nozzle in the overflow. In order to achieve a good injection, the injector must inject the fuel at high pressure. In order to achieve fine atomization, small nozzle diameter are needed, which are expensive to manufacture.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der einfach aufgebaut ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, das einen einfachen Aufbau des Verbrennungsmotors ermöglicht.Of the Invention is the object of an internal combustion engine of generic type to create the simple design is. Another object of the invention is to provide a method for Operation of an internal combustion engine to provide a simple Structure of the internal combustion engine allows.

Diese Aufgabe wird durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.These Task is by an internal combustion engine with the characteristics of Claim 1 and by a method for operating an internal combustion engine solved with the features of claim 13.

Dadurch, dass das Ventil als Dosierventil und nicht als Einspritzventil ausgebildet ist und den Kraftstoff in den Überströmkanal in Tröpfchenform und nicht fein zerstäubt zuführt, kann das Ventil einfach aufgebaut sein. Ein hoher Einspritzdruck oder eine aufwendig herzustellende Einspritzdüse werden nicht benötigt. Bei einer Kraftstoffzufuhr in Tröpfchenform findet durch das Ventil keine Kraftstoffaufbereitung wie bei üblichen Einspritzventilen statt. Es hat sich gezeigt, dass der in Tröpfchenform in den Überströmkanal eingebrachte Kraftstoff beim Übertritt des Kraftstoffs aus dem Überströmkanal in den Brennraum im Überströmfenster nachzerstäubt wird. Durch eine geeignete Gestaltung des Überströmkanals und des Überströmfensters wird die Nachzerstäubung unterstützt.Thereby, that the valve is designed as a metering valve and not as an injection valve is and the fuel in the overflow in Droplet shape and not atomized, the valve can be simple. A high injection pressure or an expensive to manufacture injector will not needed. With a fuel supply in droplet form finds through the valve no fuel treatment as usual Injectors instead. It has been shown to be in droplet form introduced into the overflow fuel upon passage of the fuel from the overflow nachzerstäubt in the combustion chamber in the overflow window becomes. By a suitable design of the overflow and the overflow window, the Nachzerstäubung is supported.

Vorteilhaft ist das Dosierventil so ausgebildet, dass es in ruhende Luft in einen Raum unter Normbedingungen Kraftstoff mit einem mittleren Sauterdurchmesser von mindestens 150 μm, insbesondere von mindestens 250 μm einbringt. Der Sauterdurchmesser wird in einem Abstand von 10 mm von der Austrittsöffnung des Dosierventils gemessen. Der mittlere Sauterdurchmesser (SMD – sauter mean diameter) bezeichnet das Verhältnis des Gesamtvolumens der eingespritzten Kraftstoffmenge zur Gesamtoberfläche aller Tröpfchen. Der mittlere Sauterdurchmesser ist damit eine Kenngröße, die angibt, wie fein der eingespritzte Kraftstoff zerstäubt ist. Der mittlere Sauterdurch messer, der sich bei der Einbringung von Kraftstoff in ruhende Luft in einen Raum unter Normbedingungen ergibt, ist eine Kenngröße des Dosierventils. Um einen mittleren Sauterdurchmesser von 150 μm oder mehr bei der Einbringung in ruhende Luft in einen Raum unter Normbedingungen zu erreichen, ist kein hoher Einspritzdruck und kein feiner Düsendurchmesser erforderlich, so dass ein einfacher Aufbau des Dosierventils ermöglicht ist. Normbedingungen sind eine Umgebungstemperatur von 20°C und ein Umgebungsdruck von 1013 mbar. Der angegebene Sauterdurchmesser ist erheblich größer als der bei Hochdruckeinspritzung oder Saugrohreinspritzung übliche Wert. Bei Hochdruckeinspritzung mit einem Druck von über 100 bar werden üblicherweise Ventile eingesetzt, die Kraftstoff mit einem mittleren Sauterdurchmesser von weniger als 30 μm einspritzen und bei einer üblichen Saugrohreinspritzung kommen Ventile zum Einsatz, die Kraftstoff, der unter einem Druck von 3 bar bis 6 bar steht, in einen Raum unter Normbedingungen mit einem mittleren Sauterdurchmesser von 80 μm bis 120 μm einbringen.Advantageous the metering valve is designed so that it is in still air in a space under standard fuel conditions with a medium Sauter diameter of at least 150 .mu.m, in particular of at least 250 μm. The Sauter diameter is at a distance of 10 mm from the outlet opening of the Metering valve measured. The mean Sauter diameter (SMD - sauter mean diameter) denotes the ratio of the total volume the injected fuel quantity to the total surface all droplets. The mean Sauter diameter is so a parameter that indicates how finely the injected one Fuel is atomized. The mean Sauter diameter, involved in introducing fuel into still air into one Room under standard conditions, is a characteristic of the metering valve. To a mean Sauter diameter of 150 microns or more when placing in still air in a room below To reach standard conditions is not a high injection pressure and No fine nozzle diameter required, making a simple one Structure of the metering valve is enabled. standard conditions are an ambient temperature of 20 ° C and an ambient pressure of 1013 mbar. The specified Sauter diameter is considerably larger as the usual in high-pressure injection or port injection Value. At high pressure injection with a pressure of over 100 bar usually valves are used, the fuel with a mean Sauter diameter of less than 30 microns inject and with a conventional intake manifold injection valves are used, the fuel being under pressure from 3 bar to 6 bar, in a room under standard conditions bring in a mean Sauter diameter of 80 microns to 120 microns.

Es ist vorgesehen, dass dem Dosierventil Kraftstoff mit einem Druck von weniger als 2 bar, insbesondere von weniger als 1,5 bar Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck zugeführt wird. Der geringe Druck erlaubt eine einfache Ausgestaltung des Dosierventils und einer Kraftstoffpumpe, die den Kraftstoff fördert. Ein höherer Einspritzdruck ist nicht notwendig. Es kann vorgesehen sein, Kraftstoff unter einem Druck von Umgebungsdruck bis 2 bar Überdruck gegenüber der Umgebung, insbesondere einem Druck von 0,3 bar bis 2 bar und vorteilhaft von 0,5 bar bis 1,5 bar Überdruck zuzuführen. Auch die Zufuhr von Kraftstoff mit einem Druck, der unterhalb des Umgebungs drucks und oberhalb des Drucks in dem Raum liegt, in den der Kraftstoff zugeführt wird, kann vorteilhaft sein. Vorzugsweise besitzt das Dosierventil eine einzige Austrittsöffnung für den Kraftstoff in den Überströmkanal. Die Austrittsöffnung besitzt insbesondere einen Durchmesser von 0,2 mm bis 1,5 mm, insbesondere von 0,4 mm bis 0,9 mm. Im Vergleich zu üblichen Einspritzdüsen besitzt die Austrittsöffnung einen sehr großen Durchmesser, der einfach und kostengünstig herstellbar ist.It is provided that the metering valve fuel at a pressure less than 2 bar, in particular less than 1.5 bar overpressure is supplied to the ambient pressure. Of the low pressure allows a simple design of the metering valve and a fuel pump that delivers the fuel. A higher injection pressure is not necessary. It can be provided fuel under a pressure of ambient pressure up to 2 bar overpressure relative to the environment, in particular a pressure of 0.3 bar to 2 bar and advantageously from 0.5 bar to Supply 1.5 bar overpressure. Also the feed of fuel at a pressure below ambient pressure and above the pressure in the room into which the fuel is is fed, may be advantageous. Preferably owns the metering valve a single outlet opening for the fuel in the overflow. The outlet opening in particular has a diameter of 0.2 mm to 1.5 mm, in particular from 0.4 mm to 0.9 mm. Compared to usual injection nozzles the outlet has a very large Diameter, easy and inexpensive to produce is.

Zweckmäßig ist das Dosierventil am Überströmkanal so ausgerichtet, dass die Strömungsrichtung in der Austrittsöffnung quer, insbesondere etwa senkrecht zur Strömungsrichtung im Überströmkanal verläuft. Durch eine quer, insbesondere senkrecht in den Luftstrom im Überströmkanal erfolgende Kraftstoffeinbringung ergibt sich eine hohe Relativgeschwindigkeit und dadurch eine gute Nachzerstäubung des eingebrachten Kraftstoffs, so dass eine ausreichende Kraftstoffaufbereitung ermöglicht ist. Zweckmäßig ist das Dosierventil im Bereich des brennraumseitigen Endes des Überströmkanals angeordnet, so dass der eingebrachte Kraftstoff unmittelbar nach der Einbringung von der überströmenden Luft in den Brennraum mitgenommen und am Brennraumeintritt nachzerstäubt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Strömungsrichtung in der Austrittsöffnung in Strömungsrichtung im Überströmkanal verläuft oder der Strömungsrichtung im Überströmkanal entgegengerichtet ist.Suitably, the metering valve is aligned on the overflow channel so that the flow direction in the outlet opening extends transversely, in particular approximately perpendicular to the flow direction in the overflow channel. By a transversely, in particular vertically into the air flow in the overflow channel fuel injection results in a high relative speed and thus a good Nachzerstäubung the introduced fuel, so that a sufficient fuel processing is possible. Suitably, the metering valve is arranged in the region of the combustion chamber end of the overflow channel, so that the introduced fuel is taken immediately after the introduction of the overflowing air into the combustion chamber and nachzerstäubt at the combustion chamber inlet. However, it can also be provided that the flow direction in the outlet opening in the flow direction in the overflow channel or the flow direction is directed in the overflow channel.

Der Überströmkanal besitzt insbesondere einen Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit, in dem die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft bei Nenndrehzahl mehr als 50 m/s, ins besondere 80 m/s bis 200 m/s beträgt. Vorteilhaft ist das Dosierventil zu dem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit so ausgerichtet, dass die Einbringung von Kraftstoff in den Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit erfolgt. Auch die Einbringung des Kraftstoffs in einen Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet eine gute Nachzerstäubung des eingebrachten Kraftstoffs. Die Strömungsgeschwindigkeit geht in die Berechnung der Weberzahl ein. Eine höhere Strömungsgeschwindigkeit bedingt eine höhere Weberzahl und damit eine größere Wahrscheinlichkeit eines Tropfenzerfalls. Durch geeignete Ausrichtung des Dosierventils kann so die Nachzerstäubung gefördert werden. Damit läßt sich eine ausreichende Kraftstoffaufbereitung ohne aufwendige Zerstäubung des Kraftstoffs durch ein Einspritzventil erreichen. Eine einfache Ausgestaltung des Verbrennungsmotors ergibt sich, wenn der Überströmkanal mindestens über einen Teilabschnitt seiner Länge, insbesondere über seine gesamte Länge zwischen Kurbelgehäuse und Brennraum zum Zylinderinnenraum hin offen ausgebildet ist.The overflow channel has in particular a range of high flow velocity, in which the flow velocity of the combustion air at rated speed more than 50 m / s, in particular 80 m / s to 200 m / s is. Advantageously, the metering valve to the area high flow rate aligned so that the Introduction of fuel into the area of high flow velocity he follows. Also, the introduction of the fuel in a range high Flow rate ensures a good Post-atomization of the introduced fuel. The flow velocity is included in the calculation of the Weber number. A higher flow speed requires a higher Weber number and thus a greater probability a dropper drop. By suitable alignment of the metering valve can be promoted so the Nachzerstäubung. This can be a sufficient fuel preparation without elaborate atomization of the fuel through an injection valve to reach. A simple embodiment of the internal combustion engine results when the overflow channel is at least over a subsection of its length, in particular over its entire length between crankcase and Combustion chamber is formed open to the cylinder interior.

Vorteilhaft ist das Dosierventil über eine Leitung mit dem Überströmkanal verbunden. Dadurch ist es möglich, das Dosierventil vom Zylinder des Verbrennungsmotors thermisch und mechanisch zu entkoppeln. Dadurch, dass die Temperatur des Dosierventils aufgrund der thermischen Entkopplung geringer bleibt, kann eine Dampfblasenbildung des Kraftstoffs auch bei geringem Druck des Kraftstoffs vermieden werden. Die thermische Entkopplung des Dosierventils erlaubt damit die Zufuhr von Kraftstoff unter geringem Druck. Die thermische Entkopplung bewirkt außerdem eine geringere thermische Belastung des Dosierventils, so dass das Dosierventil einfach aufgebaut sein kann.Advantageous is the metering valve via a line with the overflow connected. This makes it possible to use the metering valve from Cylinder of the internal combustion engine thermally and mechanically decouple. Due to the fact that the temperature of the metering valve due to the thermal Decoupling remains low, a vapor formation of the fuel be avoided even at low pressure of the fuel. The thermal Decoupling of the metering valve thus allows the supply of fuel under low pressure. The thermal decoupling also causes a lower thermal load of the metering valve, so that the Metering valve can be simple.

Insbesondere ist die Leitung flexibel. Die flexible Ausbildung der Leitung erlaubt eine gute Schwingungsabkopplung zwischen Dosierventil und Zylinder. Vorteilhaft besteht die Leitung aus einem Gummimaterial, das aufgrund seiner isolierenden Eigenschaften außerdem eine gute thermische Entkopplung bewirkt. Es kann vorgesehen sein, dass die Leitung sehr kurz ausgebildet ist und nur einen Spalt zwischen Dosierventil und Zylinder überbrückt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, eine längere Leitung vorzusehen, so dass das Dosierventil mit deutlichem Abstand zum Zylinder angeordnet ist. Dadurch, dass das Dosierventil den Kraftstoff nicht zerstäubt, sondern lediglich in Tröpfchenform zuführt, ergibt sich durch die Verbindung des Dosierventils über eine Leitung mit dem Überströmkanal keine Änderung in der Art der Zufuhr des Kraftstoffs. Bei einem Einspritzventil, das den Kraftstoff zerstäubt, ist die Verbindung des Ventils mit dem Motor über eine Leitung nicht möglich.Especially the line is flexible. The flexible training of the line allowed a good vibration isolation between metering valve and cylinder. Advantageously, the line consists of a rubber material, due to Its insulating properties also provide a good thermal Decoupling causes. It can be provided that the line is very is formed short and only a gap between metering valve and Cylinder bridged. However, it can also be provided be provided a longer line, so that the metering valve is arranged at a considerable distance from the cylinder. As a result of that the metering valve does not atomise the fuel, but instead only in droplet form, results by the connection of the metering valve via a line with the overflow channel no change in the way of the supply of the fuel. In an injection valve, which atomizes the fuel is the connection of the valve not possible with the motor via a cable.

Vorteilhaft weist die mindestens eine Austrittsöffnung des Dosierventils zu allen Wänden des Überströmkanals einen Abstand auf. Dadurch ragt die Austrittsöffnung in den Überströmkanal hinein. Der Kraftstoff kann dadurch so eingebracht werden, dass er von der im Überströmkanal strömenden Verbrennungsluft vollständig umhüllt wird, so dass kein Kraftstoff an die Wände des Überströmkanals gelangt. Die Strömungsverhältnisse im Überströmkanal und die Austrittsöffnung sowie der Druck des zugeführten Kraftstoffs sind dabei so auf einander abgestimmt, dass eine Benetzung der Wände des Überströmkanals mit Kraftstoff vermieden ist. Bei einer Benetzung der Wände des Überströmkanals mit Kraftstoff kann der Kraftstoff in Tropfenform in den Brennraum und von dort unverbrannt ebenfalls in Tropfenform durch den Auslass des Verbrennungsmotors gelangen. Dadurch können sich die Abgaswerte des Verbrennungsmotors verschlechtern. Dies kann dadurch vermieden werden, dass der Kraftstoff von der im Überströmkanal strömenden Verbrennungsluft vollständig umhüllt wird und die Wände des Überströmkanals nicht benetzt.Advantageous has the at least one outlet opening of the metering valve to all walls of the overflow channel one Distance up. As a result, the outlet opening projects into the overflow channel into it. The fuel can thereby be introduced so that he from the flowing in the overflow Combustion air is completely enveloped, so that no fuel to the walls of the overflow arrives. The flow conditions in the overflow and the outlet opening and the pressure of the supplied Fuel is adjusted to each other so that a wetting the walls of the overflow channel with fuel is avoided. When wetting the walls of the overflow With fuel, the fuel can be in the form of drops in the combustion chamber and from there unburned also in the form of drops through the outlet get the internal combustion engine. This allows the Waste gas emissions of the internal combustion engine deteriorate. This can be done avoid the fuel from the in the overflow completely enveloping the flowing combustion air and the walls of the overflow channel not wetted.

Ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit einem in einem Zylinder ausgebildeten Brennraum, der von einem hin- und hergehenden Kolben begrenzt ist, wobei der Kolben eine in einem Kurbelgehäuse drehbar gelagerte Kurbelwelle antreibt und wobei der Brennraum mit dem Kurbelgehäuse in vorgegebenen Kolbenstellungen über mindestens einen Überströmkanal verbunden ist, sieht vor, dass mindestens einem Überströmkanal Kraftstoff in Tröpfchenform zugeführt wird und der Kraftstoff mindestens teilweise beim Übertritt aus dem Überströmkanal in den Brennraum zerstäubt wird.One Method for operating an internal combustion engine with one in one Cylinder-shaped combustion chamber, of a reciprocating Piston is limited, the piston one in a crankcase rotatably mounted crankshaft drives and wherein the combustion chamber with the crankcase in predetermined piston positions over at least one overflow channel is connected, provides that at least one overflow channel Fuel is supplied in droplet form and the fuel at least partially when crossing the spillway atomized into the combustion chamber becomes.

Dadurch, dass der Kraftstoff dem Überströmkanal in Tröpfchenform zugeführt wird, ist keine aufwendige Einrichtung zur Einspritzung notwendig. Die Zufuhr von Kraftstoff kann bei geringem Druck erfolgen. Eine ausreichende Kraftstoffaufbereitung wird dadurch erreicht, dass der Kraftstoff beim Übertritt aus dem Überströmkanal in den Brennraum nachzerstäubt wird. Dadurch kann die Einrichtung, die dem Verbrennungsmotor Kraftstoff zuführt, einfach ausgebildet sein, so dass sich insgesamt ein vereinfachter Aufbau des Verbrennungsmotors ergibt. Durch die Kraftstoffeinbringung in den Überströmkanal ist eine zyklusgenaue Dosierung von Kraftstoff möglich, so dass für jede Verbrennung eine optimale Kraftstoffmenge zur Verfügung gestellt werden kann.The fact that the fuel is supplied to the overflow channel in droplet form, no complex means for injection is necessary. The supply of fuel can be done at low pressure. Sufficient fuel preparation is achieved by the fuel is nachzerstäubt on the passage from the overflow into the combustion chamber. Thereby, the device that supplies fuel to the engine, easy out forms, so that overall results in a simplified structure of the internal combustion engine. By the introduction of fuel into the overflow channel, a cycle-accurate metering of fuel is possible, so that an optimal amount of fuel can be made available for each combustion.

Vorteilhaft wird der Kraftstoff von einem Dosierventil eingebracht, das Kraftstoff in ruhende Luft in einen Raum unter Normbedingungen mit einem mittleren Sauterdurchmesser von mindestens 150 μm, insbesondere von mindestens 250 μm einbringt. Die Kraftstoffzufuhr in den Überströmkanal erfolgt zweckmäßig derart, dass sich eine Weberzahl von mehr als 9,9 ergibt. Dadurch sind keine aufwendigen Einrichtungen zur Zerstäubung des Kraftstoffs notwendig. Es ist vorgesehen, dass der Kraftstoff unter einem Druck von weniger als 2 bar, insbesondere von weniger als 1,5 bar Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck in den Überströmkanal zugeführt wird. Dieser geringe Druck ist ausreichend, da der Kraftstoff beim Einbringen in den Überströmkanal nicht zerstäubt werden muss, sondern erst im Überströmkanal und beim Übertritt in den Brennraum zerstäubt wird.Advantageous the fuel is introduced by a metering valve, the fuel in still air in a room under standard conditions with a medium Sauter diameter of at least 150 .mu.m, in particular of at least 250 μm. The fuel supply in the overflow channel is expediently such that a Weber number of more than 9.9. As a result, no complex facilities necessary for the atomization of the fuel. It is intended that the fuel is under a pressure of less than 2 bar, in particular less than 1.5 bar over pressure Ambient pressure fed into the overflow channel becomes. This low pressure is sufficient because of the fuel Insertion into the overflow channel not atomized must be, but only in the overflow and when passing into the combustion chamber is atomized.

Eine einfache Ausgestaltung eines Dosierventils zur Zufuhr von Kraftstoff wird ermöglicht, wenn der Kraftstoff mit einer Austrittsgeschwindigkeit von höchstens 20 m/s, vorteilhaft höchstens 10 m/s, in den Überströmkanal eingebracht wird. Um eine Austrittsgeschwindigkeit von höchstens 20 m/s zu erreichen, kann das Dosierventil bei vergleichsweise geringem Betriebsdruck betrieben werden und die Austrittsöffnung kann einfach ausgebildet sein. Um eine gute Nachzerstäubung zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass der Kraftstoff in den Überströmkanal in Verbrennungsluft eingebracht wird, die eine Strömungsgeschwindigkeit von mehr als 50 m/s, insbesondere von 80 m/s bis 200 m/s besitzt. Der Kraftstoff wird insbesondere in einer Strömungsrichtung quer, vorzugsweise etwa senkrecht zur Strömungsrichtung im Überströmkanal in den Überströmkanal eingebracht. Vorzugsweise wird der Kraftstoff im Bereich des brennraumseitigen Endes des Überströmkanals in den Überströmkanal eingebracht.A simple embodiment of a metering valve for the supply of fuel is enabled when the fuel is at an exit velocity of not more than 20 m / s, preferably not more than 10 m / s, in the overflow channel is introduced. At an exit speed of no more than 20 m / s, the metering valve can be operated at a comparatively low operating pressure and the outlet opening can be easily formed. To one good after-atomization is provided, that the fuel in the overflow channel in combustion air is introduced, which has a flow velocity of more than 50 m / s, in particular from 80 m / s to 200 m / s has. Of the Fuel is in particular in a flow direction transversely, preferably approximately perpendicular to the flow direction in the overflow introduced into the overflow channel. Preferably the fuel is in the region of the combustion chamber end of the overflow in introduced the overflow.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:One Embodiment of the invention will be described below explained the drawing. Show it:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Zweitaktmotors, 1 a schematic sectional view of a two-stroke engine,

2 eine schematische Darstellung eines Schnitts entlang der Linie II–II in 1, 2 a schematic representation of a section along the line II-II in 1 .

3 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie III–III in 2, 3 a schematic sectional view taken along the line III-III in 2 .

4 eine ausschnittsweise geschnittene Darstellung des Dosierventils, 4 a sectional view of the dosing valve,

5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung entlang der Linie II–II in 1, 5 a schematic representation of an embodiment in a fragmentary sectional view along the line II-II in 1 .

6 eine ausschnittsweise geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Dosierventils, 6 1 is a partial sectional view of an embodiment of a metering valve,

7 eine schematische Darstellung des Dosierventils aus 6 in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung entlang der Linie II–II in 1, 7 a schematic representation of the metering valve 6 in a sectional detail along the line II-II in 1 .

8 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels entlang der Linie III–III in 2, 8th a schematic sectional view of an embodiment along the line III-III in 2 .

9 eine schematische vergrößerte Darstellung des Dosierventils aus 8, 9 a schematic enlarged view of the metering valve 8th .

10 eine ausschnittsweise geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Dosierventils, 10 1 is a partial sectional view of an embodiment of a metering valve,

11 bis 13 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von Verbrennungsmotoren entlang der Linie III–III in 2, 11 to 13 schematic sectional views of embodiments of internal combustion engines along the line III-III in 2 .

14 eine ausschnittsweise geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Dosierventils. 14 a fragmentary sectional view of an embodiment of a metering valve.

Der in 1 schematisch gezeigte Verbrennungsmotor ist als Einzylinder-Zweitaktmotor 1 ausgebildet und zum Einbau in handgeführten Arbeitsgeräten wie Motorsägen, Trennschleifern, Freischneidern oder dgl. vorgesehen. Der Zweitaktmotor 1 besitzt einen Zylinder 2, in dem ein Brennraum 3 ausgebildet ist. Der Brennraum 3 ist von einem im Zylinder 2 hin- und hergehend gelagerten Kolben 5 begrenzt. Der Kolben 5 treibt über ein Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 drehbar gelagerte Kurbelwelle 7 an. Das Pleuel 6 ist an einem Pleuelauge 20 an der Kurbelwelle 7 festgelegt. Der Kolben 5 bewegt sich im Zylinder 2 zwischen einem oberen Totpunkt OT und einem unteren Totpunkt UT. Im oberen Totpunkt OT beträgt ein Kurbelwellenwinkel α zwischen einer Längsmittelachse 13 des Zylinders 2 und einer Mittelachse 21 des Pleuelauges 20 0° und im unteren Totpunkt UT 180°. Die Kurbelwelle 7 dreht sich dabei in einer Drehrichtung 16.The in 1 schematically shown internal combustion engine is a single-cylinder two-stroke engine 1 trained and provided for installation in hand-held implements such as chainsaws, cutters, brushcutters or the like .. The two-stroke engine 1 has a cylinder 2 in which a combustion chamber 3 is trained. The combustion chamber 3 is from one in the cylinder 2 reciprocally mounted pistons 5 limited. The piston 5 drives over a connecting rod 6 one in a crankcase 4 rotatably mounted crankshaft 7 at. The connecting rod 6 is on a connecting rod eye 20 on the crankshaft 7 established. The piston 5 moves in the cylinder 2 between a top dead center OT and a bottom dead center UT. At top dead center OT is a crankshaft angle α between a longitudinal center axis 13 of the cylinder 2 and a central axis 21 of the connecting rod eye 20 0 ° and bottom dead center UT 180 °. The crankshaft 7 it rotates in one direction 16 ,

Der Zweitaktmotor 1 besitzt einen Einlaß 9 ins Kurbelgehäuse 4 und einen etwa gegenüberliegend am Zylinder 2 angeordneten Auslass 8 aus dem Brennraum 3. Im Bereich des unteren Totpunkts UT des Kolbens 5 ist das Kurbelgehäuse 4 über zwei auslassnahe Überströmkanäle 11 und zwei auslassferne Überströmkanäle 10 mit dem Brennraum 3 verbunden. In 1 ist jeweils einer der Überströmkanäle 10, 11 gezeigt. Die anderen beiden Überströmkanäle sind symmetrisch zur Zeichenebene in 1 angeordnet. Die Überströmkanäle 10 und 11 sind über ihre gesamte Länge zum Zylinderinnenraum 30 hin offen ausgebildet. Die auslassfernen Überströmkanäle 10 münden mit Überströmfenstern 14 in den Brennraum 3 und die auslassnahen Überströmkanäle 11 mit Überströmfenstern 15. Die Überström fenster 14 und 15 sind vom Kolbenhemd 19 des Kolbens 5 gesteuert. Die Überströmfenster 14 und 15 sind der Bereich der Überströmkanäle 10 und 11, der bei der Stellung des Kolbens 5 im unteren Totpunkt UT zum Brennraum 3 hin offen ist und den Überströmkanal 10, 11 mit dem Brennraum 3 verbindet.The two-stroke engine 1 has an inlet 9 into the crankcase 4 and one opposite the cylinder 2 arranged outlet 8th from the combustion chamber 3 , In the area of bottom dead center UT of the piston 5 is the crankcase 4 via two outlet-overflow channels 11 and two outlet distant overflow channels 10 with the combustion chamber 3 connected. In 1 is in each case one of the transfer channels 10 . 11 shown. The other two overflow channels are symmetrical to the drawing plane in 1 arranged. The overflow channels 10 and 11 are over their entire length to the cylinder interior 30 formed open. The outlet remote overflow channels 10 open with overflow windows 14 in the combustion chamber 3 and the outlet near the overflow channels 11 with overflow windows 15 , The overflow window 14 and 15 are from the buttock 19 of the piston 5 controlled. The overflow windows 14 and 15 are the area of the overflow channels 10 and 11 in the position of the piston 5 in bottom dead center UT to the combustion chamber 3 is open and the overflow 10 . 11 with the combustion chamber 3 combines.

Wie 2 zeigt, sind die beiden Überströmkanäle 10 und die beiden Überströmkanäle 11 symmetrisch zu einer Mittelebene 12 angeordnet, die den Einlass 9 und den Auslass 8 etwa mittig teilt. In einen der einlassnahen Überströmkanäle 10 mündet ein Dosierventil 18, das dem Überströmkanal 10 Kraftstoff zuführt.As 2 shows are the two transfer channels 10 and the two transfer channels 11 symmetrical to a median plane 12 arranged the inlet 9 and the outlet 8th about the middle divides. In one of the inlet-close overflow channels 10 opens a metering valve 18 that is the overflow channel 10 Supplying fuel.

Im Betrieb des Zweitaktmotors 1 wird über den Einlass 9 Verbrennungsluft ins Kurbelgehäuse 4 zugeführt. Bei der Bewegung des Kolbens 5 vom unteren Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT wird die Verbrennungsluft ins Kurbelgehäuse 4 angesaugt. Auch der Einlass 9 ist dabei vom Kolbenhemd 19 schlitzgesteuert. Beim Abwärtshub des Kolbens 5 wird die Verbrennungsluft im Kurbelgehäuse 4 verdichtet. Sobald das Kolbenhemd 19 die Überströmfenster 14 und 15 zum Brennraum 3 hin öffnet, strömt die Verbrennungsluft aus dem Kurbelgehäuse 4 über die Überströmkanäle 10 und 11 in den Brennraum 3. Während die Verbrennungsluft durch die Überströmkanäle 10 und 11 in den Brennraum 3 strömt, führt das Dosierventil 18 in einen der Überströmkanäle 10 Kraftstoff zu. Der Kraftstoff wird von dem Dosierventil 18 in Tröpfchenform zugeführt. Der Kraftstoff wird als Kraftstoffstrahl zugeführt. Der Druck des Kraftstoffs, der dem Dosierventil 18 zugeführt wird, beträgt weniger als 2 bar, insbesondere weniger als 1,5 bar Überdruck gegenüber der Umgebung. Zweckmäßig beträgt der Druck des Kraftstoffs Umgebungsdruck bis 2 bar, insbesondere 0,3 bar bis 2 bar. Vorteilhaft wird der Kraftstoff unter einem Druck von 0,5 bar bis 1,5 bar Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck zum Dosierventil 18 zugeführt. Die Einbringung des Kraftstoffs unter diesem geringen Druck führt zu vergleichsweise großen Kraftstofftröpfchen. Eine feine Zerstäubung wird nicht erreicht. Es kann auch ein niedrigeres Druckniveau, insbesondere ein Druckniveau unterhalb des Umgebungsdrucks, vorteilhaft sein. Eine erste Nachzerstäubung des Kraftstoffs findet im Überströmkanal 10 aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft im Überströmkanal 10 statt.In operation of the two-stroke engine 1 will be over the inlet 9 Combustion air into the crankcase 4 fed. At the movement of the piston 5 from bottom dead center UT to top dead center OT, the combustion air enters the crankcase 4 sucked. Also the inlet 9 is from the piston skirt 19 slot-controlled. During the downward stroke of the piston 5 the combustion air is in the crankcase 4 compacted. Once the piston shirt 19 the overflow windows 14 and 15 to the combustion chamber 3 opens, the combustion air flows out of the crankcase 4 over the overflow channels 10 and 11 in the combustion chamber 3 , While the combustion air through the overflow 10 and 11 in the combustion chamber 3 flows, leads the metering valve 18 in one of the transfer channels 10 Fuel too. The fuel is from the metering valve 18 supplied in droplet form. The fuel is supplied as fuel jet. The pressure of the fuel, the metering valve 18 is supplied, is less than 2 bar, in particular less than 1.5 bar overpressure relative to the environment. Suitably, the pressure of the fuel ambient pressure up to 2 bar, in particular 0.3 bar to 2 bar. Advantageously, the fuel is under a pressure of 0.5 bar to 1.5 bar overpressure relative to the ambient pressure to the metering valve 18 fed. The introduction of the fuel under this low pressure leads to comparatively large fuel droplets. A fine atomization is not achieved. It may also be a lower pressure level, in particular a pressure level below the ambient pressure, be advantageous. A first Nachzerstäubung the fuel takes place in the overflow 10 due to the high flow velocity of the combustion air in the overflow channel 10 instead of.

Beim Übertritt in den Brennraum 3 durch das Überströmfenster 14 wird der Kraftstoff nachzerstäubt. Beim Aufwärtshub des Kolbens 5 wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Brennraum 3 verdichtet und zu zündfähigem Kraftstoff/Luft-Gemisch aufbereitet. Im Zylinder 2 ist eine Zündkerze 17 angeordnet, die das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Bereich des oberen Totpunkts OT des Kolbens 5 zündet. Durch die Zündung wird der Kolben 5 in Richtung auf das Kurbelgehäuse 4 beschleunigt. Sobald das Kolbenhemd 19 den Auslass 8 öffnet, entweichen die Abgase aus dem Brennraum 3 und werden von der in den Brennraum 3 über die Überströmkanäle 10 und 11 nachströmenden Verbrennungsluft ausgespült.When crossing into the combustion chamber 3 through the overflow window 14 the fuel is re-atomized. During the upstroke of the piston 5 becomes the fuel / air mixture in the combustion chamber 3 compressed and processed to ignitable fuel / air mixture. In the cylinder 2 is a spark plug 17 arranged, which the fuel / air mixture in the range of the top dead center OT of the piston 5 ignites. Ignition turns the piston 5 towards the crankcase 4 accelerated. Once the piston shirt 19 the outlet 8th opens, the exhaust gases escape from the combustion chamber 3 and are from the in the combustion chamber 3 over the overflow channels 10 and 11 rinsed out after combustion air.

Wie 3 schematisch zeigt, sind die Überströmkanäle 10 von ihrem kurbelgehäuseseitigen Ende 26 bis zu ihrem brennraumseitigen Ende 27 zum Zylinderinnenraum 30 hin offen. Das Dosierventil 18 ist im Bereich des brennraumseitigen Endes 27 des Überströmkanals 10 angeordnet. Das Dosierventil 18 kann dabei wie in 2 gezeigt auf der Seite des Einlasses 9 liegen oder, wie in 3 gezeigt, bezogen auf die Längsmittelachse 13 des Zylinders 2 radial außerhalb des Überströmkanals 10. Das Dosierventil 18 ist etwa senkrecht zur Längsmittelachse 13 des Zylinders 2 ausgerichtet, so dass auch die in 4 gezeigte Strömungsrichtung 28 in einer Austrittsöffnung 24 des Dosierventils 18 etwa senkrecht zur Längsmittelachse 13 des Zylinders 2 liegt.As 3 schematically shows are the transfer channels 10 from its crankcase end 26 up to its combustion chamber end 27 to the cylinder interior 30 open. The metering valve 18 is in the area of the combustion chamber end 27 the overflow channel 10 arranged. The metering valve 18 can do it like in 2 shown on the side of the inlet 9 lie or, as in 3 shown, based on the longitudinal center axis 13 of the cylinder 2 radially outside the overflow channel 10 , The metering valve 18 is approximately perpendicular to the longitudinal central axis 13 of the cylinder 2 aligned, so that too in 4 shown flow direction 28 in an exit opening 24 of the metering valve 18 approximately perpendicular to the longitudinal central axis 13 of the cylinder 2 lies.

Das Dosierventil 18 besitzt eine Kraftstoffleitung 22 zur Zufuhr von Kraftstoff unter einem Druck von weniger als 2 bar Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck sowie Anschlusskabel 23, mit denen das Dosierventil 18 an eine Steuerung angeschlossen ist. Über die Steuerung wird sowohl der Zeitpunkt als auch die Dauer der Kraftstoffeinbringung gesteuert. In dem in 3 gezeigten unteren Totpunkt UT des Kolbens 5 strömt Verbrennungsluft aus dem Kurbelgehäuse 4 in Strömungsrichtung 25 im Überströmkanal 10 zum Brennraum 3. Das Überströmfenster 14 ist vom Kolben 5 geöffnet. Während das Überströmfenster 14 geöffnet ist, dosiert das Dosierventil 18 Kraftstoff in einen Bereich 29 hoher Strömungsgeschwindigkeit. In dem Bereich 29 beträgt die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft bei Nenndrehzahl mehr als 50 m/s. Insbesondere beträgt die Strömungsgeschwindigkeit 80 m/s bis 200 m/s. Das Dosierventil 18 führt den Kraftstoff dabei so zu, dass der Kraftstoff nicht auf Wände des Überströmkanals 10 gelangt. Der Kraftstoff wird so zugeführt, dass eine Benetzung der Wände des Überströmkanals 10 mit Kraftstoff vermieden wird. Dadurch wird eine Tropfenbildung an der Wand des Überströmkanals 10, die zur Zufuhr von flüssigem Kraftstoff in den Brennraum 3 führen kann, vermieden. Durch die Zufuhr des Kraftstoffs in die Strömung im Überströmkanal 10 und nicht auf Wände des Überströmkanals 10 kann eine gute Kraftstoffaufbereitung erreicht werden, die eine gute Verbrennung im Brennraum 3 und gute Abgaswerte ermöglicht. Der Kraftstoff wird hierzu so zugeführt, dass er von der im Überströmkanal 10 strömenden Verbrennungsluft umhüllt ist und nicht an die Wände des Überströmkanals 10 gelangt.The metering valve 18 has a fuel line 22 for supplying fuel under a pressure of less than 2 bar over atmospheric pressure and connecting cable 23 with which the metering valve 18 connected to a controller. The controller controls both the timing and duration of the fuel injection. In the in 3 shown bottom dead center UT of the piston 5 combustion air flows out of the crankcase 4 in the flow direction 25 in the overflow channel 10 to the combustion chamber 3 , The overflow window 14 is from the piston 5 open. While the overflow window 14 is opened, dosed the metering valve 18 Fuel in one area 29 high flow velocity. In that area 29 is the flow rate of the combustion air at rated speed more than 50 m / s. In particular, the flow rate is 80 m / s to 200 m / s. The metering valve 18 In doing so, the fuel is supplied in such a way that the fuel does not flow onto walls of the overflow channel 10 arrives. The fuel is supplied so that a wetting of the walls of the overflow 10 is avoided with fuel. This causes a drop formation on the wall of the overflow channel 10 for supplying liquid fuel to the combustion chamber 3 can lead, avoided. By supplying the fuel into the flow in the overflow channel 10 and not on walls of the overflow channel 10 can a good Kraftstoffaufbe be achieved, which is a good combustion in the combustion chamber 3 and good exhaust gas values possible. The fuel is for this purpose supplied so that it from the in the overflow 10 flowing combustion air is enveloped and not on the walls of the overflow 10 arrives.

Das Dosierventil 18 arbeitet bei vergleichsweise geringen Kraftstoffdrücken von unter 2 bar, vorzugsweise von unter 1,5 bar und bringt den Kraftstoff mit einer Austrittsgeschwindigkeit aus dem Dosierventil 18 von höchstens 20 m/s, insbesondere von höchstens 10 m/s in den Überströmkanal 10 ein. Die Strömungsrichtung 28, in der der Kraftstoff aus dem Dosierventil 18 in den Bereich 29 des Überströmkanals 10 eingebracht wird, liegt dabei etwa senkrecht zur Strömungsrichtung 25 der Verbrennungsluft im Überströmkanal 10. Das Dosierventil 18 bringt den Kraftstoff in Tropfenform ein.The metering valve 18 operates at comparatively low fuel pressures of less than 2 bar, preferably less than 1.5 bar and brings the fuel with an exit velocity from the metering valve 18 of at most 20 m / s, in particular of at most 10 m / s in the overflow 10 one. The flow direction 28 in which the fuel from the metering valve 18 in the area 29 the overflow channel 10 is introduced, lies approximately perpendicular to the flow direction 25 the combustion air in the overflow channel 10 , The metering valve 18 brings the fuel in the form of drops.

Die Weberzahl We ist eine dimensionslose Kennzahl, die den Zerfall von wenig zähen Flüssigkeiten wie beispielsweise Kraftstoff charakterisiert. Die Weberzahl We gibt das Verhältnis der in einem Kraftstofftropfen wirkenden Trägheitskräfte zu den wirkenden Oberflächenkräften an. Die Weberzahl We ist definiert als die Dichte der Luft multipliziert mit der Relativgeschwindigkeit der Luft im Quadrat multipliziert mit dem halben Sauterdurchmesser und geteilt durch die Oberflächenspannung des Kraftstoffs.The Weber Number We is a dimensionless index that determines the decay of less viscous liquids such as fuel characterized. The Weber number We gives the ratio of inertial forces acting in a fuel droplet to the acting surface forces. The Weber number We are defined as the density of air multiplied by the relative velocity the square air multiplied by half the Sauter diameter and divided by the surface tension of the fuel.

Die Kraftstoffzufuhr in den Überströmkanal 10 erfolgt durch das Dosierventil 18 derart, dass sich eine Weberzahl We von mehr als 9,9 ergibt. Durch die in Strömungsrichtung 25 strömende Verbrennungsluft wird der in den Bereich 29 des Überströmkanals 10 eingebrachte Kraftstoff zum Brennraum 3 mitgenommen. Im Überströmkanal 10 findet aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit eine erste Nachzerstäubung statt. Am Eintritt in den Brennraum 3 im Bereich des Überströmfensters 14 wird der Kraftstoff weiter nachzerstäubt. Das Überströmfenster 14 ist dabei so ausgebildet, dass der Kraftstoff im Brennraum 3 einen mittleren Sauterdurchmesser von 20 μm bis 150 μm, insbesondere von 20 μm bis 80 μm besitzt. Die Nachzerstäubung lässt sich durch geeignete Geometrie des Überströmfensters 14 beeinflussen. Bei geringer Höhe h des Überströmfensters 14 kann eine stärkere Nachzerstäubung als bei vergleichsweise großer Höhe h erfolgen, wenn sich hohe Strömungsgeschwindigkeiten und geeignete Drücke einstellen. Der mittlere Sauterdurchmesser reduziert sich durch die Nachzerstäubung vorteilhaft um 30% bis 95%, insbesondere um 50% bis 85%, so dass der mittlere Sauterdurchmesser im Brennraum 3 nur 5% bis 70%, insbesondere 15% bis 50% des mittleren Sauterdurchmessers im Überströmkanal 10 in einem Abstand von 10 mm von der Austrittsöffnung beträgt.The fuel supply in the overflow channel 10 takes place through the metering valve 18 such that a Weber number We of more than 9.9 results. By in the flow direction 25 flowing combustion air is the in the area 29 the overflow channel 10 introduced fuel to the combustion chamber 3 taken. In the overflow channel 10 Due to the high flow rate, a first secondary atomization takes place. At the entrance to the combustion chamber 3 in the area of the overflow window 14 the fuel is further atomized. The overflow window 14 is designed so that the fuel in the combustion chamber 3 has a mean Sauter diameter of 20 microns to 150 microns, in particular from 20 microns to 80 microns. Post-atomization can be achieved by suitable geometry of the overflow window 14 influence. At low height h of the overflow window 14 can be a stronger Nachzerstäubung than at a comparatively high altitude h, if set high flow velocities and appropriate pressures. The mean Sauter diameter is reduced by the Nachzerstäubung advantageous by 30% to 95%, in particular by 50% to 85%, so that the average Sauter diameter in the combustion chamber 3 only 5% to 70%, in particular 15% to 50% of the mean Sauter diameter in the overflow channel 10 at a distance of 10 mm from the outlet opening.

Da der Kraftstoff in den Überströmkanal 10 nicht fein zerstäubt eingespritzt wird, sondern lediglich eine Kraftstoffzufuhr in Tropfenform erfolgt, kann das Dosierventil 18 einfach ausgebildet sein. Wie 4 zeigt, besitzt das Dosierventil 18 nur eine einzige Austrittsöffnung 24. Die Austritts öffnung 24 des Dosierventils 18 in den Überströmkanal 10 besitzt einen Durchmesser d, der von 0,2 mm bis 1,5 mm, insbesondere von 0,4 mm bis 0,9 mm beträgt. Der Durchmesser d ist damit erheblich größer als der Düsendurchmesser üblicher Einspritzventile. Dadurch ist die Herstellung des Dosierventils 18 erheblich vereinfacht.As the fuel in the overflow 10 is not finely atomized injected, but only a fuel supply in drop form, the metering valve 18 be easily trained. As 4 shows possesses the metering valve 18 only a single outlet 24 , The outlet opening 24 of the metering valve 18 in the overflow channel 10 has a diameter d which is from 0.2 mm to 1.5 mm, in particular from 0.4 mm to 0.9 mm. The diameter d is thus considerably larger than the nozzle diameter of conventional injection valves. This is the production of the metering valve 18 considerably simplified.

Der Kraftstoff kann auch über mehrere Dosierventile 18, die in unterschiedlichen Überströmkanälen 10, 11 angeordnet sind, eingebracht werden. Es kann vorgesehen sein, im Bereich des oberen Totpunkts OT des Kolbens 5 zusätzlichen Kraftstoff zuzuführen, der der Schmierung des Kurbelgehäuses 4 dient.The fuel can also be delivered via several metering valves 18 , which are in different overflow channels 10 . 11 are arranged to be introduced. It can be provided in the region of top dead center OT of the piston 5 supply additional fuel, the lubrication of the crankcase 4 serves.

In 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors gezeigt, dessen Aufbau dem in den 1 bis 4 gezeigten Verbrennungsmotor im Wesentlichen entspricht. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile wie in den 1 bis 4. Bei dem in 5 gezeigten Zylinder 2 eines Verbrennungsmotors ist ein Dosierventil 18 über eine Leitung 31 mit einem einlassnahen Überströmkanal 10 verbunden. Die Leitung 31 mündet in den Überströmkanal 10 in einem Bereich 29, in dem hohe Strömungsgeschwindigkeit herrscht. Über die Leitung 31 wird der Kraftstoff dem Überströmkanal 10 in Tröpfchenform zugeführt. Eine Zerstäubung des Kraftstoffs durch das Dosierventil 18 oder die Leitung 31 findet nicht statt. Der Innendurchmesser der Leitung 31 kann dem Durchmesser d der Austrittsöffnung 24 des Dosierventils 18 entsprechen. Die Leitung 31 kann insbesondere flexibel sein. Die Leitung 31 entkoppelt das Dosierventil 18 sowohl thermisch als auch mechanisch vom Zylinder 2 des Verbrennungsmotors. Aufgrund der geringeren Temperatur des Dosierventils 18 im Betrieb kann der Kraftstoff unter sehr geringem Druck in den Überströmkanal 10 zugeführt werden, ohne dass eine Dampfblasenbildung im Dosierventil 18 erfolgt. Die Schwingungsentkopplung über die Leitung 31 führt zu einer geringen mechanischen Belastung des Dosierventils 18. Die Leitung 31 kann jede geeignete Länge aufweisen. Insbesondere ist die Leitung 31 sehr kurz ausgebildet und bildet lediglich einen Leitungsstutzen zwischen Überströmkanal 10 und Dosierventil 18.In 5 an embodiment of an internal combustion engine is shown, the structure of which in the 1 to 4 essentially corresponds to the internal combustion engine shown. The same reference numerals denote the same components as in the 1 to 4 , At the in 5 shown cylinder 2 an internal combustion engine is a metering valve 18 over a line 31 with a near-inlet overflow channel 10 connected. The administration 31 flows into the overflow channel 10 in one area 29 , in which high flow velocity prevails. About the line 31 the fuel is the overflow 10 supplied in droplet form. Atomization of the fuel through the metering valve 18 or the line 31 does not take place. The inner diameter of the pipe 31 can the diameter d of the outlet opening 24 of the metering valve 18 correspond. The administration 31 can be flexible in particular. The administration 31 decouples the dosing valve 18 both thermally and mechanically from the cylinder 2 of the internal combustion engine. Due to the lower temperature of the metering valve 18 During operation, the fuel can flow into the overflow channel at very low pressure 10 be supplied without a vapor bubble formation in the metering valve 18 he follows. The vibration decoupling via the line 31 leads to a low mechanical load on the metering valve 18 , The administration 31 can be any suitable length. In particular, the line 31 very short and forms only a pipe connection between overflow 10 and metering valve 18 ,

Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Dosierventils 18 ist am Dosierventil 18 ein Kanalabschnitt 36 angeordnet, der in den Überströmkanal 10 ragt. Die Austrittsöffnung 24 ist dadurch in einem mittigen Bereich des Überströmkanals 10 in einem Abstand a zu der radial außenliegenden Außenwand 32 des Überströmkanals 10 angeordnet. Zu dem Kolben 5, der den Überströmkanal 10 radial nach innen begrenzt, besitzt die Austrittsöffnung 24 einen Abstand f. Die Strömungsrichtung 28 in der Austrittsöffnung 24 verläuft senkrecht zur Strömungsrichtung 25 im Überströmkanal 10.At the in 6 shown embodiment of a metering valve 18 is on the dosing valve 18 a channel section 36 arranged in the overflow channel 10 protrudes. The outlet opening 24 is characterized in a central region of the overflow 10 at a distance a to the radially outer outer wall 32 the overflow channel 10 arranged. To the piston 5 , which is the overflow channel 10 bounded radially inwardly, has the outlet opening 24 a distance f. The flow direction 28 in the exit opening 24 runs perpendicular to the flow direction 25 in the overflow channel 10 ,

Wie 7 zeigt, besitzt die Austrittsöffnung 24 zu den in Umfangsrichtung liegenden Seitenwänden 33 und 34 ebenfalls jeweils einen Abstand. Zu der dem Einlass zugewandten Seitenwand 33 besitzt die Austrittsöffnung 24 einen Abstand b und zu der dem Auslass zugewandten Seitenwand 34 einen Abstand c. Die Austrittsöffnung 24 besitzt damit in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung 25 zu allen Wänden 32, 33, 34 des Überströmkanals 10 einen Abstand a, b, c. Dadurch kann vermieden werden, dass Kraftstoff aus der Austrittsöffnung 24 an eine Wand 32, 33, 34 des Überströmkanals 10 gelangt und diese benetzt. Der Überströmkanal 10, die Strömungsgeschwindigkeit im Überströmkanal 10, der Druck des Kraftstoffs und die Austrittsöffnung 24 sind dabei so ausgelegt und aufeinander abgestimmt, dass im Betrieb eine Benetzung der Wände 32, 33, 34 des Überströmkanals 10 durch Kraftstoff vermieden ist. Der Kraftstoff wird dabei im Ausführungsbeispiel nach den 6 und 7 ebenfalls in einem Bereich 29 hoher Strömungsgeschwindigkeit eingebracht.As 7 shows, has the outlet opening 24 to the circumferential side walls 33 and 34 also each a distance. To the inlet side wall 33 has the outlet opening 24 a distance b and to the side wall facing the outlet 34 a distance c. The outlet opening 24 owns it in a plane perpendicular to the flow direction 25 to all walls 32 . 33 . 34 the overflow channel 10 a distance a, b, c. This can prevent fuel from the exhaust port 24 on a wall 32 . 33 . 34 the overflow channel 10 passes and wets them. The overflow channel 10 , the flow velocity in the overflow channel 10 , the pressure of the fuel and the outlet 24 are designed and coordinated so that during operation a wetting of the walls 32 . 33 . 34 the overflow channel 10 is avoided by fuel. The fuel is in the embodiment of the 6 and 7 also in one area 29 introduced high flow velocity.

8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung eines Dosierventils 18. Das Dosierventil 18 ist benachbart zum kurbelgehäuseseitigen Ende des Überströmkanals 10 im Überströmkanal 10 angeordnet. Die Austrittsöffnung 24 ist so angeordnet, dass der Kraftstoff aus dem Dosierventil 24 parallel zur Strömungsrichtung 25 im Überströmkanal 10 und in Strömungsrichtung 25 strömt. Die Austrittsöffnung 24 ist dabei mittig im Überströmkanal 10 angeordnet und besitzt zur Außenwand 32 einen Abstand a und zum Kolben 5 einen Abstand f. Die Abstände a, f sind dabei senkrecht zur Strömungsrichtung 25 im Überströmkanal 10 gemessen. 8th shows an embodiment of the arrangement of a metering valve 18 , The metering valve 18 is adjacent to the crankcase side end of the transfer port 10 in the overflow channel 10 arranged. The outlet opening 24 is arranged so that the fuel from the metering valve 24 parallel to the flow direction 25 in the overflow channel 10 and in the flow direction 25 flows. The outlet opening 24 is in the middle in the overflow channel 10 arranged and has to the outer wall 32 a distance a and the piston 5 a distance f. The distances a, f are perpendicular to the flow direction 25 in the overflow channel 10 measured.

9 zeigt die Strömungsverhältnisse im Bereich des Dosierventils 18. Das Dosierventil 18 wird von einer inneren Strömung 39 umströmt, die etwa den Bereich 29 hoher Strömungsgeschwindigkeit begrenzt. Zwischen der inneren Strömung 39 und den Wänden 32, 33, 34 des Überströmkanals 10 bzw. dem Kolben 5 ist jeweils eine äußere Strömung 40 gebildet, in deren Bereich die Verbrennungsluft langsamer strömt. Die Austrittsöffnung 24 ist so ausgebildet, dass der Kraftstoff in den Bereich 29 hoher Strömungsgeschwindigkeit eingebracht wird und von den den Überströmkanal 10 begrenzenden Wänden durch die äußere Strömung 40 getrennt ist. Dadurch kann eine Benetzung der Wände 32, 33 und 34 und des Kolbens 5 mit Kraftstoff vermieden werden. 9 shows the flow conditions in the area of the metering valve 18 , The metering valve 18 gets from an inner flow 39 flows around, which is about the area 29 limited flow velocity. Between the inner flow 39 and the walls 32 . 33 . 34 the overflow channel 10 or the piston 5 each is an external flow 40 formed, in the area of the combustion air flows slower. The outlet opening 24 is designed so that the fuel in the area 29 high flow rate is introduced and of the overflow 10 delimiting walls by the external flow 40 is disconnected. This can cause wetting of the walls 32 . 33 and 34 and the piston 5 be avoided with fuel.

Bei dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Dosierventil 18 außerhalb des Überströmkanals 10 angeordnet und besitzt einen Kanalabschnitt 37, der in den Überströmkanal 10 ragt und der abgewinkelt ausgebildet ist. In der Austrittsöffnung 24 strömt der Kraftstoff in einer Strömungsrichtung 28 parallel zur Strömungsrichtung 25 im Überströmkanal 10. Die Austrittsöffnung 24 ist dabei im Bereich 29 hoher Strömungsgeschwindigkeit angeordnet, so dass eine Benetzung der Wände des Überströmkanals 10 mit Kraftstoff vermieden ist.At the in 10 the embodiment shown is the metering valve 18 outside the overflow channel 10 arranged and has a channel section 37 which is in the overflow channel 10 protrudes and is formed angled. In the outlet 24 the fuel flows in a flow direction 28 parallel to the flow direction 25 in the overflow channel 10 , The outlet opening 24 is in the field 29 arranged high flow velocity, so that wetting of the walls of the overflow 10 with fuel is avoided.

Bei dem in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Zweitaktmotor 1 sogenannte Henkelkanäle, die in radialer Richtung zur Längsmittelachse 13 des Zylinders 2 von einer radial außenliegenden Außenwand 32 sowie von einer Innenwand 35 begrenzt sind. Die Innenwand 35 liegt radial innerhalb des Überströmkanals 10 und trennt den Überströmkanal 10 vom Kolben 5 und der Zylinderbohrung. Im Überströmkanal 10 ist ein Dosierventil 18 angeordnet, dessen Austrittsöffnung 24 zu allen Wänden 32, 33, 34, 35 einen Abstand besitzt. In 11 ist der Abstand e zur Innenwand 35 eingezeichnet. Die Abstände a, b, c entsprechen vorteilhaft etwa den in den 6 und 7 gezeigten Abständen. Der Kraftstoff strömt aus dem Dosierventil 24 in einer Strömungsrichtung 28, die parallel zur Strömungsrichtung 25 im Überströmkanal 10 im Bereich der Austrittsöffnung 24 liegt. Auch hier ist eine Benetzung der Wände 32, 33, 34 und 35 des Überströmkanals 10 mit Kraftstoff durch die Anordnung der Austrittsöffnung 24 und durch die strömungstechnische Auslegung des Zweitaktmotors 1 und des Dosierventils 18 vermieden. Die Austrittsöffnung 24 ist etwa in einem mittigen Bereich des Überströmkanals 10 angeordnet.At the in 11 shown embodiment, the two-stroke engine has 1 so-called handle channels, in the radial direction to the longitudinal central axis 13 of the cylinder 2 from a radially outer outer wall 32 as well as from an inner wall 35 are limited. The inner wall 35 lies radially inside the overflow channel 10 and separates the overflow channel 10 from the piston 5 and the cylinder bore. In the overflow channel 10 is a metering valve 18 arranged, whose outlet opening 24 to all walls 32 . 33 . 34 . 35 has a distance. In 11 is the distance e to the inner wall 35 located. The distances a, b, c correspond advantageously about in the 6 and 7 shown distances. The fuel flows out of the metering valve 24 in a flow direction 28 parallel to the flow direction 25 in the overflow channel 10 in the area of the outlet opening 24 lies. Again, there is a wetting of the walls 32 . 33 . 34 and 35 the overflow channel 10 with fuel through the arrangement of the outlet opening 24 and by the fluidic design of the two-stroke engine 1 and the metering valve 18 avoided. The outlet opening 24 is approximately in a central region of the overflow channel 10 arranged.

Bei dem in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Dosierventil 18 etwa auf der Höhe der Überströmfenster 14 angeordnet. Das Dosierventil 18 ist zur Längsmittelachse 13 des Zylinders 2 geneigt angeordnet, wobei die Strömungsrichtung 28 in der Austrittsöffnung 24 parallel zur Strömungsrichtung 25 im Überströmkanal 10 im Bereich der Austrittsöffnung 24 liegt. Das Dosierventil 18 ist etwa tangential zur Strömungsrichtung 25 am Überströmkanal 10 angeordnet. Auch dadurch kann eine Benetzung der Wände des Überströmkanals 10 mit Kraftstoff vermieden werden.At the in 12 embodiment shown is a metering valve 18 at about the height of the overflow windows 14 arranged. The metering valve 18 is to the longitudinal center axis 13 of the cylinder 2 arranged inclined, the flow direction 28 in the exit opening 24 parallel to the flow direction 25 in the overflow channel 10 in the area of the outlet opening 24 lies. The metering valve 18 is approximately tangential to the flow direction 25 at the overflow channel 10 arranged. This can also wetting the walls of the overflow 10 be avoided with fuel.

Wie das Ausführungsbeispiel in 13 zeigt, kann die Austrittsöffnung 24 der Strömungsrichtung 25 im Überströmkanal 10 auch entgegengerichtet sein. Die Strömungsrichtung 28 in der Austrittsöffnung 24 ist damit parallel und entgegengesetzt zur Strömungsrichtung 25 der Verbrennungsluft im Überströmkanal 10. Die Austrittsöffnung 24 ist dabei vorteilhaft etwa mittig im Überströmkanal 10 angeordnet und besitzt zu allen Wänden 32, 33, 34 des Überströmkanals 10 einen Abstand.Like the embodiment in 13 shows, the outlet opening 24 the flow direction 25 in the overflow channel 10 also be opposite. The flow direction 28 in the exit opening 24 is thus parallel and opposite to the flow direction 25 the combustion air in the overflow channel 10 , The outlet opening 24 is advantageous approximately in the middle in the overflow 10 arranged and owns to all walls 32 . 33 . 34 of overflow channel 10 a distance.

Bei dem in 14 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Dosierventil 18 senkrecht zur Längsmittelachse 13 des Zylinders 2 angeordnet. Am Dosierventil 18 ist ein Kanal abschnitt 38 angeordnet, der in den Überströmkanal 10 ragt und der abgewinkelt ausgebildet ist. Der Kanalabschnitt 38 ist der Strömungsrichtung 25 im Überströmkanal 10 entgegengerichtet, so dass die Strömungsrichtung 28 in der Austrittsöffnung 24 entgegengerichtet zur Strömungsrichtung 25 im Überströmkanal 10 ist. Die Austrittsöffnung 24 ist ebenfalls etwa mittig im Überströmkanal 10 angeordnet und besitzt zur Außenwand 32 des Überströmkanals 10 einen Abstand a und zum Kolben 5 einen Abstand f.At the in 14 the embodiment shown is the metering valve 18 perpendicular to the longitudinal central axis 13 of the cylinder 2 arranged. At the metering valve 18 is a channel section 38 arranged in the overflow channel 10 protrudes and is formed angled. The channel section 38 is the flow direction 25 in the overflow channel 10 opposite, so that the flow direction 28 in the exit opening 24 opposite to the flow direction 25 in the overflow channel 10 is. The outlet opening 24 is also approximately in the middle in the overflow channel 10 arranged and has to the outer wall 32 the overflow channel 10 a distance a and the piston 5 a distance f.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10220555 A1 [0002]

Claims

Internal combustion engine with one in a cylinder ( 2 ) trained combustion chamber ( 3 ) by a reciprocating piston ( 5 ) is limited, wherein the piston ( 5 ) one in a crankcase ( 4 ) rotatably mounted crankshaft ( 7 ) and wherein the combustion chamber ( 3 ) with the crankcase ( 4 ) in predetermined positions of the piston ( 5 ) via at least one overflow channel ( 10 . 11 ), and with a valve which is an overflow channel ( 10 ) Supplies fuel, characterized in that the valve as a metering valve ( 18 ) is formed and the fuel in the overflow channel ( 10 ) in droplet form, so that the fuel at least partially only when the fuel from the overflow channel ( 10 ) in the combustion chamber ( 3 ) is atomized.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the metering valve ( 18 ) is designed so that it introduces into still air in a space under standard conditions fuel having a mean Sauter diameter of at least 150 microns, in particular of at least 250 microns, wherein the Sauter diameter at a distance of 10 mm from the outlet opening ( 24 ) of the metering valve ( 18 ) is measured.

Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the metering valve ( 18 ) Fuel is supplied at a pressure of less than 2 bar, in particular less than 1.5 bar overpressure relative to the ambient pressure.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the metering valve ( 18 ) a single outlet opening ( 24 ) for fuel in the overflow channel ( 10 ) owns.

Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the outlet opening ( 24 ) has a diameter (d) of 0.2 mm to 1.5 mm, in particular from 0.4 mm to 0.9 mm.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the metering valve ( 18 ) at the overflow channel ( 10 ) is aligned so that the flow direction ( 28 ) in the outlet opening ( 24 ) transversely, in particular approximately perpendicular to the flow direction ( 25 ) in the overflow channel ( 10 ) runs.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the metering valve ( 18 ) in the region of the combustion chamber end ( 27 ) of the overflow channel ( 10 ) is arranged.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the overflow channel ( 10 ) an area ( 29 ) has a high flow rate in which the flow rate of the combustion air at rated speed is more than 50 m / s, in particular 80 m / s to 200 m / s, and that the metering valve ( 18 ) to the area ( 29 ) high flow rate is oriented so that the introduction of fuel in the area ( 29 ) high flow rate occurs.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the overflow channel ( 10 ) at least over a portion of its length, in particular over its entire length to the cylinder interior ( 30 ) is formed open towards.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the metering valve ( 18 ) via a line ( 31 ) with the overflow channel ( 10 ) connected is.

Internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the line ( 31 ) is flexible.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 11, characterized in that the at least one outlet opening ( 24 ) of the metering valve ( 18 ) to all walls ( 32 . 33 . 34 . 35 ) of the overflow channel ( 10 ) has a distance (a, b, c, e).

Method for operating an internal combustion engine ( 1 ) with one in a cylinder ( 2 ) trained combustion chamber ( 3 ) by a reciprocating piston ( 5 ) is limited, wherein the piston ( 5 ) one in a crankcase ( 4 ) rotatably mounted crankshaft ( 7 ), and wherein the combustion chamber ( 3 ) with the crankcase ( 4 ) in predetermined positions of the piston ( 5 ) via at least one overflow channel ( 10 . 11 ), characterized in that at least one overflow channel ( 10 ) Fuel is supplied in droplet form and the fuel at least partially when passing from the overflow ( 10 ) in the combustion chamber ( 3 ) is atomized.

A method according to claim 13, characterized in that the fuel from a metering valve ( 18 ) is introduced, the fuel in static air in a space under standard conditions with a mean Sauter diameter of at least 150 .mu.m, in particular of at least 250 microns introduces.

A method according to claim 13 or 14, characterized in that the fuel supply in the overflow channel ( 10 ) such that a Weber number of more than 9.9 results.

Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that the fuel at a pressure of less than 2 bar, in particular less than 1.5 bar in the overflow channel ( 10 ) is supplied.

Method according to one of claims 13 to 16, characterized in that the fuel with an exit velocity from the metering valve ( 18 ) of at most 20 m / s into the overflow channel ( 10 ) is introduced.

Method according to one of claims 13 to 17, characterized in that the fuel in the overflow channel ( 10 ) is introduced into combustion air having a flow velocity of more than 50 m / s, in particular from 80 m / s to 200 m / s.

Method according to one of claims 13 to 18, characterized in that the fuel in a flow direction ( 28 ) transversely, in particular approximately perpendicular to the flow direction ( 25 ) in the overflow channel ( 10 ) in the overflow channel ( 10 ) is introduced.

Method according to one of claims 13 to 19, characterized in that the fuel in the region of the combustion chamber end ( 27 ) of the overflow channel ( 10 ) in the overflow channel ( 10 ) is introduced.