DE1020484B

DE1020484B - Internal combustion engine operated with two fuels based on the Otto-Diesel process

Info

Publication number: DE1020484B
Application number: DEB36525D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Peter; Walter Schilo; Erhart Winter
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1941-02-25
Filing date: 1941-02-25
Publication date: 1957-12-05

Description

Mit zwei Kraftstoffen betriebene Brennkraftmaschine nach dem Otto-Diesel-Verfahren Die Erfindung bezieht sich auf Brennkra,ftmaschinen, die nach dem Otto-Diesel-Verfahren betrieben werden, bei denen die Zündung des nach dem Ottoverfahren verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches, z. B. Benzin und Luft, nicht, wie bisher üblich,, elektrisch erfolgt, sondern bei denen dem verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisch ein. weiterer Kraftstoff, im. folgenden Zündkraftstoff genannt, zugesetzt wird, der eine niedrigere Selbstzündgrenze als der verwendete Kraftstoff besitzt, d. h. der bereits bei geringen Drücken und/oder Temperaturen selbsttätig miit dem Sauerstoff der Ladeluft reagiert, so daß der mit der Ladeluft verdichtete Kraftstoff ebenfalls gezündet wird. Diese Einbringung des Zündkraftstoffes arbeitet einwandfrei, wenn die Brennraumtemperaturen genügend hoch liegen., um die Reaktion einzuleiten.Internal combustion engine operated with two fuels based on the Otto-Diesel process The invention relates to Brennkra, ftmaschinen that operate according to the Otto-Diesel process be operated in which the ignition of the compressed according to the Otto process Fuel-air mixture, e.g. B. gasoline and air, not, as usual, electrically takes place, but where the compressed fuel-air mixture one. further Fuel, im. The following is called ignition fuel, which is a lower one Has auto-ignition limit than the fuel used, d. H. which is already at low levels Pressures and / or temperatures reacts automatically with the oxygen in the charge air, so that the fuel compressed with the charge air is also ignited. These The introduction of the ignition fuel works perfectly when the combustion chamber temperatures are reached high enough to initiate the reaction.

Bei dem Beitrieb solcher Brennkraftmaschinen zeigt es sich, daß beim Anlassen und schnellen Lastwechsel, insbesondere bei geringen Teillasten vor allem im Leerlaufbetrieb, und bei luftgekühlten Flugzeugtrieb,-werken in größeren Höhen im Reisebetrieb. bzw. bei Leerlaufdrehzahl die Selbstentzündung des Zündkraftstoffes nicht mehr regelmäßig ausfällt bzw. ganz unterbleibt.In the operation of such internal combustion engines, it is found that when Starting and rapid load changes, especially with low partial loads in idle mode, and with air-cooled aircraft engines and plants at greater altitudes in travel business. or self-ignition of the ignition fuel at idle speed no longer fails regularly or does not occur at all.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und bei allen Belastungen der Brennkraf'tmaschine die Selbstentzündung des Zündkraftstoffes dadurch zu erzwingen, daß der Zündkraftstoff in einem oder mehreren Strahlen auf die heißesten Teile im Verbrennungsraum, vorzugsweise auf die Auslaßventile, gespritzt wird. An Stelle der Awfspritzun.g auf die Auslaßventile können auch in dem Verbrennungsraum z. B. durch Drosselquerschnitte, diel die Wärmeabfuhr unterbinden, oder Vorsprünge künstlich heiße Stellen vorgesehen werden, auf die der Zündkraftstoff aufgespritzt wird. Für den Anlaßvorgang besteht die Möglichkeit, diese heiße Stellen beispielsweise elektrisch noch vorzuheizen.It is the object of the invention to avoid these disadvantages and with all loads on the internal combustion engine the self-ignition of the ignition fuel by forcing the ignition fuel on in one or more jets the hottest parts in the combustion chamber, preferably sprayed onto the exhaust valves will. Instead of Awf Spritzun.g on the exhaust valves can also in the combustion chamber z. B. by throttle cross-sections that prevent the dissipation of heat, or projections Artificially hot spots are provided on which the ignition fuel is sprayed will. For the starting process there is the possibility of these hot spots, for example to be preheated electrically.

Bei der Einbringung des Zündkraftstoffes über Einspritzdüsen in mehreren Strahlen, kann noch soi vorgegangen werden, daß nur ein Teilstrahl auf die vorgeheizten Stellen des Brennraumeis aufgebracht wird, während der oder die anderen Teilstrahlen unmittelbar in das verdichtete Gas-Luft-Gemisch eingebracht werden. Dies hat den Vorteil eines günstigeren. Verbrennungsablaufes. Man kann auch mehrere Zündkraf'tstoffstrahlen auf' mehrere heiße Brennraumstellen verteilen, die so, gegeneinander versetzt bzw. verschoben sind, d'aß der Verbrennungsablauf von. zwei weit auseinanderliegenden Stellen in dem Brennrauen einsetzt, beispielsweise durch: Aufspritzung des Zündkraftstoffes auf das Auslaßventil und den Kolbenboden. Bei einer solchen: Aufspritzeng wird noch der Vorteil erreicht, daß diese thermisch am höchsten belasteten Teile der Brenn, kraftmaschine eine gewisse Temperaturabsenkung erfahren, da ihnen die für die Einleitung der Reaktion des Zündkraftstoffes erforderlichen Wärmemengen entzogen werden.When introducing the ignition fuel via injection nozzles in several Blasting, you can proceed in such a way that only a partial beam hits the preheated Places of the combustion chamber ice is applied, while the or the other partial beams be introduced directly into the compressed gas-air mixture. This has the Advantage of a cheaper one. Combustion process. You can also use several jets of ignition fuel Distribute over several hot points of the combustion chamber, which are offset against each other or are postponed, d'ass the combustion process of. two far apart Places in the combustion chamber begins, for example by: spraying the ignition fuel on the outlet valve and the piston crown. With such a: Aufspritzeng is still the advantage achieved that these thermally most heavily loaded parts of the focal, engine experience a certain drop in temperature, as they are required for the initiation the reaction of the ignition fuel required amounts of heat are withdrawn.

Besteht jedoch die Gefahr, daß infolge der unmittelbaren Aufspritzung des Zündkraftstoffes z. B. auf die Ventile, diese. durch die Reaktionswärme sich. mehr und mehr bis auf einen Höchstwert aufbeizen - dies ist besonders bei hohen Belastungen möglich -, dann kann so vorgegangen werden, daß entweder die Einspritzrichtung von einer bestimmten Leistung an geändert oder bei mehreren Einspritzstrahlen der auf das Ventil gerichtete z. B. ganz abgeschaltet wird. Dies läßt sich auch temperaturabhängig durchführen, :und zwar so:, daß mit zunehmender Zylinder- bzw. Düsentemperatur sich der Düsenöffnungsquerschnitt oder Vorsprünge in der Nähe der Düsenöffnungen so verschieben, daß der betreffende Brennstoffstrahl abgelenkt bzw. abgeschaltet wird. Ferner kann der Zündkraftstoff nur in die Nähe der Ventile aufgespritzt werden, wobei seine Aufheizung durch die abgestrahlte Wärme erfolgt.However, there is a risk that as a result of the immediate spraying of the ignition fuel z. B. on the valves, these. through the heat of reaction. heat up more and more up to a maximum value - this is especially at high Loads possible - then one can proceed so that either the injection direction changed from a certain power on or if there are several injection jets the directed at the valve z. B. is turned off completely. This can also be temperature-dependent perform,: in such a way: that with increasing cylinder or nozzle temperature move the nozzle opening cross-section or protrusions near the nozzle openings so that that the fuel jet in question is deflected or switched off. Furthermore can the ignition fuel can only be injected near the valves, with its Heating takes place through the radiated heat.

Sind Leichtmetallzylinder, insbesondere Zylinderköpfe, eingebaut, dann kann z. B. ein Stahileinsatz als Wärmespeicher eingelassen werden, der gegenüber dem gut wärmeleitenden Grundmaterial die Wärme nur schlecht weitergibt. Die Trennfugen können noch: mit Asbest oder ähnlich wirkenden Zwischenlagen ausgefüttert werden, um jede Wärmeabfuhr zu unterbinden. Es besteht noch die Mög-lichkeit, diesen. Einsatz durch eine eingelassene, vorzugsweise elektrische Heizung zeitweise z. B. für das Anlassen aufzuheizen. Diese Heizung ist gegebenenfalls nach. Erreichen einer festgelegten Solltemperatur abschaltbar ausgebildet. Als elektrische Heizquelle ist eine an sich bekannte Glühspirale verwendbar, da auf diese unmittelbar im Gegensatz zum Dieselbetrieb ohne Zerstörung der Spirale durch Verzundern od. dgl. der Zündkraftstoff aufgespritzt werden kann, da die eingebrachten Zündstoffmengen, d. h. die Länge des Einspritzstrahls mit der Belastung geregelt wird, so daß nach angelaufenem Motor der Zündkraftstoff z. B. nur noch in die Nähe der Spirale gelangt.Are light metal cylinders, especially cylinder heads, installed, then z. B. a steel insert can be inserted as a heat accumulator, which passes on the heat only poorly compared to the good heat-conducting base material. The parting lines can also: be lined with asbestos or similar-acting intermediate layers to prevent any heat dissipation. There is still the Mö g -lichkeit, this. Use by an embedded, preferably electric heater at times, for. B. to heat up for starting. This heating is possibly after. Achieving a specified target temperature designed to be switched off. A known glow spiral can be used as the electrical heating source, since, in contrast to diesel operation, the ignition fuel can be sprayed onto it directly without destroying the spiral through scaling or the like, since the amount of ignition fuel introduced, i.e. the length of the injection jet, is regulated with the load , so that after the engine has started the ignition fuel z. B. only comes near the spiral.

In der Zeichnung ist die Erfindung mit den für sie wesentlichen Teilen in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt Fig.l einen Zylinderkopf im Schnitt mit Aufspritzung des Zündkraftstoffes auf das Auslaßventil und auf den Kolbenboden, Fig.2 einen Zylinderkopf im Schnitt mit Aufspritzung des Bremistoffes auf besondere eingelassene künstlich v orheizbare Stellen.In the drawing is the invention with the essential parts for it shown in two exemplary embodiments, namely Fig.l shows a cylinder head in section with the ignition fuel being sprayed onto the exhaust valve and onto the Piston head, Fig. 2 a cylinder head in section with spraying of the brake fluid on special recessed areas that can be artificially preheated.

In das von dem Kolben 1 verdichtete Kraftstoff-Luft-Gem-isch, wird vorzugsweise in der Nähe des oberen Totpunktes über die Düse 2, die, zentral im Zylinderkopi eingeschra:ubt ist, der Zündkraftstoff in zwei Strahlen eingespritzt, wovon der eine Kraftstoffstrahl 3 unmittelbar auf das Auslaßventil4 oder in dessen Nähe und der andere Kraftstoffstrahl 5 vorzugsweise in. der Zylinderachse auf den Kolbenboden gerichtet ist. Auf diese Weise wird die Verbrennung des verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches von der Auslaßventilseite her eingeleitet und, falls der Kolben genügend aufgeheizt ist, auch noch von der Kolbenmitte her. 'Mit steigender Belastung, insbesondere nachdem die Brennkraftmascbine angelaufen ist, wird die eingeförderte Zündkraftstoffmenge- verringert, so daß der verkürzte Zündkraftstoffstrahl3 nur noch in die Nähe des Auslaßventils bzw. des aufgeheizten Ventilringes gelangt. Eine Verzunderung oder ein Abbrennen des Ventils ist auf diese Weise nicht zu befürchten.In the fuel-air mixture compressed by the piston 1, preferably in the vicinity of the top dead center via the nozzle 2, which, in the center of the Cylinder copy is inset: the ignition fuel is injected in two jets, of which the one fuel jet 3 directly on the outlet valve 4 or in its Proximity and the other fuel jet 5 preferably in. The cylinder axis on the Piston head is directed. In this way the combustion of the compacted Fuel-air mixture introduced from the exhaust valve side and, if the The piston is sufficiently heated, also from the center of the piston. 'With increasing Load, especially after the internal combustion engine has started, is the The amount of ignition fuel supplied - reduced, so that the shortened ignition fuel jet3 only comes near the exhaust valve or the heated valve ring. In this way, there is no need to fear scaling or burning of the valve.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig.2 sind aus Gründen der Deutlichkeit die Ein- und Auslaßventile nicht näher dargestellt. Der Zündkraftstoff wird hier über die Düse 2, die seitlich im Zylinderkopf angeordnet ist, vorzugsweise ebenfalls in zwei Strahlen 3 und 5 eingespritzt, wobei der eine Kraftstoffstrahl 3 aufwärts gegen einen Einsatz 6 gerichtet ist, der durch: Wärmedrosselquerschnitte gegenüber dem Zylinderkopfmaterial isoliert wird. Als Wärmedrosselquerschnitt ist in dem Ausführungsbeispiel eine Asbesteinlage 7 gewählt. Der Einsatz 6 wird für den Anlaßvorgang durch eine Heizspirale 8 elektrisch geheizt. An Stelle eines Einsatzes kann naturgemäß auch eine Glühkerze Verwendung finden. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Gefahr eines Abbrennens bzw. einer Verzunderung des Einsatzes 6 durch die mit der Belastung regelbar einzubringenden Zündkraftstoffmengen nicht zu befürchten. Die Zündung des verdichteten Brennstoff-Luft-Gemisches mit einer Einrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 hat den besonderen Vorteil, daß der Verbrennungsablauf gegebenenfalls unter Verzicht auf den zweiten Zündkraftstoffstrahl5 in idealer Weise zentral eingeleitet wird. Dies ergibt den günstigsten Ablauf der Verbrennung.In the embodiment of Figure 2 are for the sake of clarity the inlet and outlet valves are not shown in detail. The ignition fuel is here Via the nozzle 2, which is arranged laterally in the cylinder head, preferably also injected in two jets 3 and 5, the one fuel jet 3 upwards is directed against an insert 6, which by: heat throttle cross-sections opposite the cylinder head material is isolated. As a heat throttle cross-section in the embodiment an asbestos insert 7 was chosen. The insert 6 is for the starting process by a Heating coil 8 electrically heated. Instead of a use can of course also a glow plug can be used. There is also a danger in this exemplary embodiment burning or scaling of the insert 6 due to the load There is no need to worry about controllable quantities of ignition fuel. The ignition of the compressed fuel-air mixture with a device according to the embodiment 2 has the particular advantage that the combustion process, if necessary initiated centrally in an ideal manner, dispensing with the second ignition fuel jet5 will. This results in the most favorable combustion process.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. With two in terms of their burning properties Internal combustion engine operated with various fuels according to the Otto-Diesel process, wherein the one compresses fuel with the intake air and the combustion process by adding another fuel with a lower self-ignition limit is initiated, characterized in that for proper initiation of the combustion process for all loads on the internal combustion engine, the low self-ignition limit own fuel serving as ignition fuel in one or more jets on the hottest parts in your combustion chamber, preferably the exhaust valves, is sprayed on. z. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that that in the combustion chamber by @@ 'arine throttle cross-sections, projections or heatable Inserts created artificially hot spots for heating the ignition fuel will. 3. Internal combustion engine according to claim 1 and 2, characterized in that only part of the fuel used for ignition on the hot points of the combustion chamber and a further part of the ignition fuel directly into the compressed fuel-air mixture is introduced.