DE2204895A1

DE2204895A1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: DE2204895A1
Application number: DE19722204895
Authority: DE
Inventors: Barrie James Brentwood Essex Martin (Großbritannien)
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Plessey Handel und Investments AG
Priority date: 1971-02-04
Filing date: 1972-02-02
Publication date: 1972-08-17
Also published as: IT948300B; GB1361485A; FR2124954A5

Description

Unser Zeichen: P 2140Our reference: P 2140

VerbrennungsmotorInternal combustion engine

Die Erfindimg bezieht sich auf Verbreiinungsiaotore.The invention relates to propagation agents.

Verbrennungsmotore, wie Zwei- und Viertakt-Dieselmotore, Viertakt-Ottomotore, Zweitakt-Ölmotore und Zweitaktmotor e mit Gemischverdichtung sind nach dem Stand der Technik bekannt. Diese Motore sind in so vielen Arten weit verbreitet, daß es zur Verbesserung ihrer Konstruktion ein dauerndes Bestreben gibt. Demgemäß ist es ein Ziel der Erfindung,einen verbesserten Verbrennungsmotor zu schaffen, der zuverlässig läuft und der in einem großen Drehzahlbereich und Leistungsbereich wirtschaftlich ist. Insbesondere wird dieses Ziel durch die Ausrüstung des Motors mit einem einfachen und trotzdem wirksamen Brennstoffeinspritzsystera erreicht, das bei einer Vielzahl von Drücken arbeiten kann.Internal combustion engines, such as two- and four-stroke diesel engines, Four-stroke petrol engines, two-stroke oil engines and two-stroke engines e with mixture compression are known from the prior art. These motors come in so many types It is widely known that there is an ongoing effort to improve their construction. Accordingly is It is an object of the invention to provide an improved internal combustion engine to create that runs reliably and that is economical in a large speed range and power range. In particular, this goal is achieved by equipping the engine with a simple yet effective fuel injection system, that can operate at a variety of pressures.

Demgemäß ist durch die Erfindung ein Verbrennungsmotor geschaffen, derAccordingly, the invention provides an internal combustion engine created that

A. eine Brennstoffeinspritz- und Rückführvorrichtung gum ' Einspritzen eines geschlossenen, scharfen Brennstoff-A. A fuel injection and recirculation device gum ' injecting a closed, sharp fuel

We/NaWe / Na

209834/0824209834/0824

Strahles in einen Zylinder des Motors hat, wobei der eingespritzte Brennstoff gesammelt und aus dem Zylinder abgeführt wird, ohne daß eine wesentliche Brennstoffmenge in dem Zylinder zurückgehalten wird und wobei der abgeführte Brennstoff wieder dem Zylinder zugeführt wird sowieJet into a cylinder of the engine, whereby the injected fuel is collected and discharged from the Cylinder is discharged without a substantial amount of fuel being retained in the cylinder and wherein the discharged fuel is returned to the cylinder, and

B. eine Zerstreuungsvorrichtung zum Zerstreuen wenigstens eines Teiles des eingespritzten scharfen Brennstoffstrahles in dem Zylinder über einen vorbestimmten Zeitraum hat.B. a dispersing device for dispersing at least part of the injected sharp fuel jet in the cylinder for a predetermined period of time.

Im Falle eines gemäß der Erfindung ausgeführten Viertakt-Ottomotors kann der Brennstoff direkt in den Zylinder in die Nachbarschaft des heißen Auslaßventils statt in die Nachbarschaft des kalten Einlaßventils eingespritzt werden. Die Wärme des heißen Auslaßventils unterstützt die Zersteubung des eingespritzten Brennstoffes..Bei einem gemäß der Erfindung ausgeführten Viertakt-Dieselmotor kann der Brennstoff in die Zylinder unter einem Druck eingespritzt werden, der nur den Zylinderkompressionsdruck überwinden muß. Weiterhin kann die Brennstoffeinspritzung lediglich durch eine dem Brennstoffsystem zugeordnete elektronische Vorrichtung zum zeitlichen Dosieren genau gesteuert werden.In the case of a four-stroke Otto engine designed according to the invention the fuel can be held directly in the cylinder in the vicinity of the hot exhaust valve the neighborhood of the cold intake valve. The heat of the hot exhaust valve assists the disintegration of the injected fuel. In a four-stroke diesel engine designed according to the invention the fuel can be injected into the cylinders at a pressure that is only the cylinder compression pressure must overcome. Furthermore, the fuel injection can only be carried out by one of the fuel system associated electronic device for time dosing can be precisely controlled.

Im Fall von üblichen Zweitaktmotoren mit Gemischverdichtung ergibt die übliche Spülung, die durch das eintretende Brennstoffluftgemisch erfolgt, häufig einen beträchtlichen Verlust des Brennst of fluftgemisch.es durch die Auslaßöffnung. Der Ausdruck "Zweitaktmotor mit Gemischverdichtung" wird in diesem Zusammenhang verwendet, UDi einen Zweitaktverbrennungsmotor zu bezeichnen, in dem das Gemisch aus Verbrennungsluft und flüssigem BrennstoffIn the case of conventional two-stroke engines with mixture compression, the usual flushing results from the entering Fuel / air mixture takes place, often a considerable loss of the fuel of fluftlösungen.es through the outlet port. The term "two-stroke engine with mixture compression" is used in this context, UDi to designate a two-stroke internal combustion engine in which the mixture of combustion air and liquid fuel

209834/0824209834/0824

eingebracht wird, um in dem Zylinder zu einem Zeitpunkt anwesend zu sein, der wesentlich vor dem Zeitpunkt liegt, zu dem das Volumen des Zylinders auf sein Minimum durch die Bewegung des Kolbens verringert worden ist, so daß das Brennstoffluftgemiseh durch die weitere Verringerung des Zylindervolumens komprimiert wird, ehe die Zündung stattfindet. Dies steht im Gegensatz zum Betrieb in Zweitakt-Dieselmotoren und üblichen Zweitakt-Ölmotoren, bei denen der Brennstoff direkt in den Zylinder zu einem Zeitpunkt eingespritzt wird, wenn die Kompression der angesaugten Luft in dem Zylinder im wesentlichen abgeschlossen ist, so daß der Brennstoff gezündet wird, sobald er in den Motor eintritt. Zusätzlich zu der unzureichenden Spülung ist der übliche Betrieb eines Zweitaktmotors mit einer Gemischverdichtung auch für eine unerwünschte Beschränkung des Belastungsbereiches und des Drehzahlbereiches verantwortlich, in denen der Motor zuverlässig arbeitet. Dies kann zu einem relativ hohen Brennstoffverbrauch führen, wenn der Motor mit niedriger Drehzahl bei hoher Belastung laufen muß, da für ein Sicherstellen einer wirksamen Spülung das Volumen des Gemisches, das bei federn Hub in den Zylinder eintreten soll, nicht unter ein relativ hohes Minimum verringert werden kann, und da "das Luft-Brennstoff-Verhältnis nicht unter einen bestimmten Wert verringert werden kann, wenn Zündschwierigkeiten vermieden werden sollen. Die minimale in diesem Gemisch enthaltene Brennstoffmenge kann in vielen Fällen eine übermäßige Drehzahl des Motors ergeben, wenn dieser unter geringer Belastung läuft. Damit die Motordrehzahl bei geringen Belastungen niedrig gehalten werden konnte, mußte man sich bisher auf Kunstgriffe, beispielsweise eine wesentliche Verzögerung des Zündzeitpunktes, verlassen. Eine derartige Anordnung vermindertis introduced in order to be present in the cylinder at a point in time which is substantially before the point in time to which the volume of the cylinder has been reduced to its minimum by the movement of the piston, so that the fuel air mixture is compressed by further reducing the cylinder volume before ignition takes place. This is in contrast to operation in two-stroke diesel engines and conventional two-stroke oil engines, in which the fuel is injected directly into the cylinder at a time when the compression of the sucked air in the cylinder is essentially closed, so that the fuel is ignited as soon as he enters the engine. In addition to inadequate purging is the common operation of a two-stroke engine with a mixture compression also for an undesired limitation of the load range and responsible for the speed range in which the engine works reliably. This can be a relatively high rate Fuel consumption lead when the engine has to run at low speed under high load, as for a To ensure effective flushing, the volume of the mixture that enters the cylinder with a spring stroke should not be reduced below a relatively high minimum, and since "the air-fuel ratio cannot can be reduced below a certain value if ignition difficulties are to be avoided. The minimum The amount of fuel in this mixture can in many cases result in excessive engine speed, when this runs under low load. So that the engine speed is kept low with low loads could be, one had to rely on tricks, for example a substantial delay in the ignition point, leaving. Such an arrangement diminishes

209834/0824209834/0824

wesentlich den thermischen Wirkungsgrad des Motors. Andere Schwierigkeiten, die bei der üblichen Form eines Zweitaktmotors mit Gemischverdichtung auftreten, sind bei niedrigen Drehzahlen durch die ungenügende Mischung der Verbrennungsluft und des Brennstoffes und durch ein Wiederkondensieren des Brennstoffes während des Durchganges des Brennstoffluftgemisches von der Stelle seiner Ausbildung zur Verbrennungskammer in dem Zylinder bedingt. Die Erfindung ermöglicht die Vermeidung oder die Verminderung der vorgenannten Schwierigkeiten, die bei Zweitaktmotoren mit Gemischverdichtung auftreten.significantly the thermal efficiency of the engine. Other difficulties encountered with the usual form of a two-stroke engine with mixture compression occur at low speeds due to the insufficient Mixing the combustion air and the fuel and by re-condensing the fuel during the passage of the fuel-air mixture from the point of its formation to the combustion chamber in the Cylinder conditional. The invention enables the avoidance or reduction of the aforementioned difficulties, which occur in two-stroke engines with mixture compression.

Im Falle eines Zweitakt-Dieselmotores gewähren die bekannten Konstruktionen nicht immer eine ausreichende Spülung und der Zeitpunkt, zu dem der Brennstoff eingespritzt wird, kann nicht ausreichend genau sein. Auch hier ermöglicht die Erfindung die Konstruktion eines · verbesserten Zweitakt-Dieselmotors.In the case of a two-stroke diesel engine, the well-known Constructions do not always have adequate purging and the point in time at which the fuel is injected cannot be sufficiently precise. Here, too, the invention enables the construction of a improved two-stroke diesel engine.

Zweitaktverbrennungsmotore gemäß der Erfindung können ohne die Verwendung einer Brennstoffpumpe, wie sie in üblichen Zweitakt-Ölmotoren und sogenannten Zweitakt-Dieselmotoren erforderlich ist, und die eingestellt werden kann, um zu einem entsprechenden Zeitpunkt während jedes Arbeitszykluses eine veränderliche Brennstoffmenge direkt in den Zylinder einzuspritzen, zufriedenstellend arbeiten.Two-stroke internal combustion engines according to the invention can without the use of a fuel pump, as in common two-stroke oil engines and so-called two-stroke diesel engines is required and which can be adjusted to at an appropriate time during injecting a variable amount of fuel directly into the cylinder every duty cycle is satisfactory work.

Insbesondere bei Zweitaktverbrennungsmotoren mit Gemischverdichtung gemäß der Erfindung ist die Zerstreuungsvorrichtung üblicherweise während jedes Kompressionshubes eines Kolbens in seinem Zylinder betätigbar. Especially with two-stroke internal combustion engines with mixture compression according to the invention is the dispersing device usually actuatable during each compression stroke of a piston in its cylinder.

209834/0824209834/0824

Vorzugsweise wird der Brennstoff kontinuierlich während des Betriebes des Motors in den Zylinder eingespritzt, wodurch verhindert wird, daß Gas aus dem Zylinder zurück durch die Brennstoffeinlaßöffnung entkommt. Vorzugsweise hat die Brennstoffeinspritz- und Rückführvorrichtung auch einen offenen Sammler für den geschlossenen Brennstoffstrahl in dem Zylinder. Dieser Sammler nimmt während des Zeitraumes, in dem die Zerstreuung des Brennstoffes stattfindet, keinen Brennstoff auf und der Motor kann dann eine Gastrennvorrichtung zur Beseitigung des Gases haben, das während dieses Zeitraumes, in dem die Zerstreuung des Brennstoffes stattfindet, in den Sammler eintritt. Eine derartige Brennstoffeinsprita-und Rückführvorrichtung kann als einfache und zuverlässige Konstruktion angeordnet werden und die Zerstreuung des Brennstoffes kann mittels Ultraschallschwingungen einer Düse erfolgen, die den geschlossenen Brennstoffstrahl erzeugt, wie dies später im einzelnen beschrieben ist. Falls erwünscht, kann in einigen Fällen der Brennstoff kontinuierlich in den Zylinder eingespritzt werden und nur ein Teil des geschlossenen Brennstoffstrahles wird während des erforderlichen Zeitraumes zerstreut. Der nicht zerstreute leil· des geschlossenen Brennstoffstrahles kann dann kontinuierlich aus dem Zylinder abgeführt werden und er kann für eine Sperrung des offenen S_ammlers wirksam sein, um dadurch einen Durchgang des Gases in den Sammler während des ZerstreuungsZeitraumes zu verhindern oder wenigstens im wesentlichen zu verhindern. Eine derartige Anordnung kann die Verwendung des Gastrenngerätes überflüssig machen.Preferably, the fuel is continuously injected into the cylinder during operation of the engine, thereby preventing gas from escaping from the cylinder back through the fuel inlet port. Preferably, the fuel injection and return device also has an open collector for the closed jet of fuel in the cylinder. This collector does not receive any fuel during the period in which the fuel dispersion is taking place and the engine may then have a gas separator to remove the gas entering the collector during this period in which the fuel dispersion is taking place. Such a fuel injection and return device can be arranged as a simple and reliable construction and the fuel can be dispersed by means of ultrasonic vibrations of a nozzle which generates the closed fuel jet, as will be described in detail later. In some cases, if desired, the fuel can be continuously injected into the cylinder and only a portion of the closed fuel jet is dispersed for the required time. The non-scattered leil · of the closed fuel jet can then be continuously removed from the cylinder and it may be effective for blocking the open S _a mmlers to thereby prevent passage of gas into the accumulator during the dispersion period or prevent at least substantially . Such an arrangement can eliminate the need to use the gas separator.

Der Sammler kann mit einer mechanischen Absperrvorrichtung, beispielsweise einem Ventil, zur Verhinderung odei¹ zur Verringerung eines Gasentweichens durch den SammlerThe collector can with a mechanical shut-off device, for example a valve for preventing Odei ¹ for reducing gas leakage through the collector

209834/0324209834/0324

versehen sein. Wenn beispielsweise die oben beschriebene kontinuierliche Abführung eines Teils des Brennstoff Strahles für einen Augenblick ausfällt, kann ein Entweichen von Gas aus dem Zylinder auftreten, so daß der Sammler mit einer zusätzlichen Vorrichtung zur Verhinderung eines Gasentweichens ausgerüstet sein sollte, wobei diese zusätzliche Vorrichtung eine mechanische Absperrvorrichtung sein kann, die sich öffnet, wenn sie von dem geschlossenen Brennstoffstrahl getroffen wird und die sofort dicht abschließt, wenn der Brennstoff strahl fehlt. Alternativ kann die mechanische Absperrvorrichtung die einzige Vorrichtung zur Verhinderung eines Gasentweichens sein. Falls der Sammler mit einer ausreichend langen Leitung verbunden ist, kann der in der Leitung enthaltene Brennstoff während der Periode des Brennstoffzerstreuens oder Zerstäubens, wenn wenig oder kein Brennstoff von dem Sammler aufgenommen wird, ausreichen, um wenigstens weitgehend das Entweichen von Gas durch den Sammlerdurchgang zu verhindern. be provided. For example, if the continuous discharge of part of the fuel described above If the beam fails for a moment, gas may escape from the cylinder, so that the collector should be equipped with an additional device to prevent gas escape, this additional device can be a mechanical shut-off device that opens when hit them by the closed fuel jet and which seals immediately if the fuel jet is missing. Alternatively, the mechanical Shut-off device can be the only device to prevent gas leakage. If the collector is connected to a sufficiently long pipe, the fuel contained in the pipe can be used during the period of fuel scattering or atomizing, if little or no fuel is taken up by the collector, sufficient to at least largely achieve that Prevent gas from escaping through the collector passage.

Der Brennstoff kann, wie oben erwähnt, kontinuierlich oder zu irgendeinem Zeitpunkt während des Motorbetriebszykluses, beispielsweise wenigstens während des Teiles des Betriebszykluses, in dem der Zylinderdruck wesentlich höher als der äußere Umgebungsdruck ist, eingespritzt werden. In einigen Fällen spritzt die Brennstoffeinspritz- und Rückführvorrichtung nur Brennstoff über Zeiträume ein, die auf einen Teil ^edes Zylinderzykluses begrenzt sind, der ausreicht, um den Zeitraum zu decken, während dem der Brennstoff erforderlich ist. Der normalerweise scharfe oder kompakte Brennstoffstrahl kann in eine SamuelÖffnung in dem Zylinder gerichtet wer-The fuel, as noted above, may be continuous or at any time during the engine operating cycle, for example, at least during the part of the operating cycle in which the cylinder pressure is significant higher than the external ambient pressure. In some cases the fuel injection and recirculation device only feeds fuel for periods of time which are limited to a portion of each cylinder cycle sufficient to cover the period during which the fuel is required. The usually sharp or compact jet of fuel can be directed into a Samuel opening in the cylinder

209834/0824209834/0824

den, die durch einen Sammeldurcligang an eine Stelle niedrigeren Druckes führt, zweckdienlicherweise zu der Einlaßseite einer Brennstoffpumpe, die den Brennstoff in den Zylinder zuführt.the one that has been collected in one place The lower pressure leads expediently to the inlet side of a fuel pump that feeds the fuel feeds into the cylinder.

Die Zerstreuungsvorrichtung kann für einstellbare Zeitperioden und auch während eines einstellbaren Winkels der Wellendrehung betätigbar sein. Die Tätigkeit der Zerstreuungsvorrichtung kann während ^edes Kompressionshubes des Kolbens in dem Zylinder stattfinden. Die entweder teilweise oder vollständige Zerstreuung des geschlossenen BrennstoffStrahles verhindert, daß der zerstreute Teil des Brennstoffes wieder von der Einspritz- und Rückführvorriehtung aufgenommen wird. Somit wird beispielsweise der zerstreute Brennstoff daran gehindert, die Sammelöffnung zu erreichen und danach durch den Sammeldurchgang hindurchzugehen. Bei vielen Zweitaktmotoren wird der zerstreute Brennstoff mit Verbrennungsluft in dem Zylinder zur Zündung gemischt und in dem Zylinder während des einem besonderen Kompressionshub des Kolbens folgenden Arbeitshubes verwendet ·The dispersing device can be actuatable for adjustable time periods and also during an adjustable angle of shaft rotation. The action of the disperser can take place during each compression stroke of the piston in the cylinder. The either partial or complete dispersion of the closed fuel jet prevents the dispersed part of the fuel from being picked up again by the injection and return device. Thus, for example, the scattered fuel is prevented from reaching the collection opening and thereafter passing through the collection passage. In many two-stroke engines, the dispersed fuel is mixed with combustion air in the cylinder for ignition and used in the cylinder during the power stroke following a particular compression stroke of the piston.

Eine BrennstoffZerstreuung kann durch Aufbringen von Schwingungen ausgeführt werden. Ganz besonders Längsschwingungen mit Ultraschallfrequenz, die auf eine Düse aufgebracht werden, die den geschlossenen Brennstoffstrahl in den Zylinder spritzt, verursachen, daß der geschlossene Brennstoffstrahl während des in Frage kommenden Zeitraumes wenigstens in einem wesentlichen Umfang in einen feinen Sprühstrahl oder in einen Nebel verwandelt wird, dessen Teile über einen viel größeren· Querschnittsbereich versprüht v/erden als ihn die Sammel-A fuel dispersion can be achieved by applying Vibrations are carried out. Particularly longitudinal vibrations with an ultrasonic frequency that act on a nozzle applied, which injects the closed fuel jet into the cylinder, cause the closed fuel jet during the in question The coming period of time at least to a substantial extent in a fine spray jet or in a mist is transformed, the parts of which are sprayed over a much larger cross-sectional area than the collecting

203834/0824203834/0824

Öffnung aufweist, so daß der auf diese Weise verteilte meiste Brennstoff mit der Verbrennungsluft in dem Zylinder gemischt wird, anstatt die Sammelöffnung zu erreichen. Alternativ kann der Strahl angeordnet werden, um mit seinem ganzen Querschnitt oder mit einem Teil seines Querschnittes statt die Sammelöffnung zu erreichen eine Ablenkplatte trifft. Dies kann durch Veränderung der Stellung der Düse gegenüber der Öffnung oder umgekehrt oder durch die Bewegung der Ablenkplatte von einer Stellung seitlich außerhalb des Strahlweges in eine Stellung, in der die Ablenkplatte in oder quer über den Brennstoffstrahl vorsteht, erreicht v/erden. Die Zerstreuung des Strahles durch Ultraschallschwingungen der Düse wird im allgemeinen gegenüber den Alternativen bevorzugt, da sie zur Zerstäubung des Brennstoffes nicht von der Verwendung eines hohen Zuführdruckes des Brennstoffes abhängt, da die Zerstäubung durch die Tätigkeit des Schwingungsgebers erfolgt, der eine wirksame Zerstäubung so lange sicherstellt, wie der Brennstoffdruck ausreicht, einen Durchgang des Brennstoffes durch die Düsenöffnung zu sichern. Auf diese Weise ist die Verwendung eines relativ billigen Brennstoffpuropensystems ermöglicht.Has opening, so that the distributed in this way most of the fuel is mixed with the combustion air in the cylinder rather than the plenum opening too reach. Alternatively, the beam can be arranged with all of its cross-section or with a part of its cross-section, instead of reaching the collection opening, hits a baffle. This can be done through change the position of the nozzle in relation to the opening or vice versa or by the movement of the baffle from one Position laterally outside the beam path in a position in which the deflector plate in or across the Fuel jet protrudes, reaches v / ground. The distraction of the jet by ultrasonic vibrations of the nozzle is generally preferred over the alternatives, as they do not rely on the use of a high fuel feed pressure for atomizing the fuel depends, since the atomization takes place through the action of the vibrator, which an effective atomization as long as the fuel pressure sufficient to ensure passage of the fuel through the nozzle opening. This is the way to use a relatively cheap fuel-European system.

Die Ausführung einer geeigneten Einspritzvorrichtung ist in den deutschen Patentanmeldungen P 20 29 271.1 und P 21 26 159.6 beschrieben.The execution of a suitable injection device is in the German patent applications P 20 29 271.1 and P 21 26 159.6.

Natürlich kann der Motor der Erfindung so ausgeführt werden, daß er eine verschiedene Anzahl von Zylindern hat, beispielsweise einen, zwei oder vier Zylinder.Of course, the engine of the invention can be made to have a different number of cylinders, for example one, two or four cylinders.

Zur weiteren Erläuterung ist im nachfolgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Zeichnung dargestellt ist, beschrieben.An exemplary embodiment is given below for further explanation of the invention, which is shown in the drawing, described.

209834/0824209834/0824

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur einen axialen Schnitt durch den Zylinderkopf eines-Zweitaktverbrennungsmotors mit Gemischverdichtung, bei dem eine Ausführungsform der Erfindung eingebaut ist, wobei der axiale Schnitt einen Teil des schematisch dargestellten Brennst off Versorgungssystems bildet.The drawing shows an axial one in the single figure Section through the cylinder head of a two-stroke internal combustion engine with mixture compression, in which one embodiment of the invention is incorporated, the axial section being part of the fuel shown schematically off the supply system.

Die Zeichnung zeigt einen Zylinder 2 eines Zweitaktmotors für Gemischverdichtung, der einen nicht gezeigten hin- und hergehenden Kolben hat. Der Motor hat in der Nähe des Kurbelwellenendes des Kolbenhubes nicht gezeigte übliche Einlaß- und Auslaßschlitze. Der Zylinder 2 ist an dem in der Zeichnung gezeigten Ende durch einen Zylinderkopf 1 geschlossen.The drawing shows a cylinder 2 of a two-stroke engine for mixture compression, the one not shown has reciprocating piston. The engine has not shown near the crankshaft end of the piston stroke common inlet and outlet slots. The cylinder 2 is at the end shown in the drawing by a Cylinder head 1 closed.

Eine Vertiefung 5 in dem Zylinderkopf 1 bildet einen Teil der Verbrennungskammer des Motors und sie wirkt als ein Teil des Zylinders 2. Die Vertiefung 5 ist deswegen vorhanden, damit der Kolben während seiner Hin- und Herbewegung in dem Zylinder 2 unbehindert ist. Der Zylinderkopf 1 ist mit einer Zündkerze 3 ausgerüstet, dessen Funkenstrecke in der Vertiefung 5 des Zylinderkopfes angeordnet ist.A recess 5 in the cylinder head 1 forms a Part of the combustion chamber of the engine and it acts as part of the cylinder 2. The recess 5 is therefore present so that the piston is unobstructed during its reciprocating movement in the cylinder 2. Of the Cylinder head 1 is equipped with a spark plug 3, the spark gap in the recess 5 of the cylinder head is arranged.

Der Zylinder 2 ist so angeordnet, daß er durch die oben erwähnten Einlaßschlitze ^jedesmal. _mit Verbrennungsluft versorgt wird, wenn der Kolben seinen unteren Totpunkt erreicht, um dabei diese Einlaßschlitze freizugeben. Diese Anordnung ist bei Zweitaktmotoren mit Gemischverdichtung im wesentlichen üblich, mit der Ausnahme, daß im allgemeinen keine Mittel zum Zumischen irgendeines Brennstoffes ,zu dieser Luft, ehe diese durch die Einlaßschlitze in den Zylinder eintritt, vorhanden sind. DieThe cylinder 2 is arranged so that it passes through the above-mentioned inlet slots ^ every time. _is supplied with combustion air when the piston reaches its bottom dead center, thereby exposing these inlet slots. This arrangement is essentially common in two-stroke mixture compression engines, with the exception that there is generally no means of admixing any fuel with the air before it enters the cylinder through the inlet ports. the

209834/0824209834/0824

2204835 - ίο -2204835 - ίο -

Verbrennungsluft kann in der Richtung der dargestellten Pfeile zirkulieren. Auf diese Weise kann, wie beispielsweise in einem Zweitakt-Dieselmotor, eine reichliche Luftmenge zur Sicherstellung einer wirksamen Spülung ohne die Gefahr eines Brennstoffverlustes durch die Auslaßschlitze geführt werden,und während des anfänglichen Teiles des Kompressionshubes wird der Zylinder in gleicher Weise wie im Pail des Zweitakt-Dieselmotors eine Füllung haben, die aus Luft mit restlichen Spuren von verbliebenden Verbrennungsprodukten von dem vorhergehenden Zyklus besteht und sie wird keinen unverbrannten Brennstoff enthalten.Combustion air can circulate in the direction of the arrows shown. In this way, such as in a two-stroke diesel engine, an ample amount of air to ensure effective purging be passed through the outlet slots without the risk of loss of fuel, and during the initial The cylinder becomes part of the compression stroke in the same way as in the pail of the two-stroke diesel engine have a filling consisting of air with residual traces of residual combustion products from the previous cycle and it will not become unburned Fuel included.

In dem Zylinderkopf 1 ist auch eine Düseneinheit 4 angeordnet, die einen Teil der Brennstoff- und Rückführvorrichtung bildet. Die Düseneinheit 4 ist im allgemeinen ähnlich der, die in der oben genannten deutschen Patentanmeldung P 20 29 271.1 beschrieben ist.A nozzle unit 4 is also arranged in the cylinder head 1, which forms part of the fuel and recirculation device. The nozzle unit 4 is generally similar to that described in the above-mentioned German patent application P 20 29 271.1.

Ein Halsabschnitt 8 der Düseneinheit 4 steht in die Vertiefung 5 vor und sie endet in einer einen Strahl ausbildenden Düse 7. Mittels eines länglichen Brennstoff zuführdurchganges 17 wird die Düse 7 mit Brennstoff versorgt. Dem BrennstoffZuführungsdurchgang 17 wird von einem Brennstofftank 13 Brennstoff mit einer Menge zugeführt, die durch eine feste BrennstoffVerdrängerpumpe 12 der Motordrehzahl proportional ist. Die Düse 7 bildet den nuf diese Weise zugeführten Brennstoff normalerweise in einen geschlossenen scharfen Brennstoffstrahl 6 aus, der von der Düse 7 quer durch die -Vertiefung 5 geht und der auf das offene Ende eines Sammelrohrs 14 gezielt wird, daß auch einen Teil der Brennstoff einspritz- und Rückführvorrichtung bildet. DasA neck portion 8 of the nozzle unit 4 protrudes into the recess 5 and it ends in a jet forming nozzle 7. By means of an elongated fuel supply passage 17, the nozzle 7 is filled with fuel provided. The fuel supply passage 17 is from a fuel tank 13 fuel with a Amount supplied by a solid positive displacement fuel pump 12 is proportional to the engine speed. The nozzle 7 forms the fuel that is now supplied usually in a closed, sharp jet of fuel 6, which goes from the nozzle 7 across the recess 5 and that to the open end of a collecting tube 14 is targeted that forms part of the fuel injection and return device. That

209834/0824209834/0824

Sammelrohr 14 bildet einen Durchgang, der den Brennstoff von dem Strahl 6 durch die Wand des Zylinderkopfes 1, durch einen Gasseparator 15 und zurück zu der Einlaßseite der Brennstoffpumpe 12 führt. Der Separator 15 ermöglicht,daß irgendwelches Gas aus dem Inneren des Zylinders, das durch das Sammelrohr 14 mit dem Brennstoff den Separator 15 erreicht, über eine Leitung 16 zu entweichen. Die Leitung 16 führt vorzugsweise zu der Einlaßleitung des Motors. Auf diese V/eise wird erreicht, daß das Gas auf kürzestem Wege wieder in die Zylinder des Motors ohne eine Verschmutzung der Außenatmosphäre eintritt.Manifold 14 forms a passage through which the fuel from the jet 6 through the wall of the cylinder head 1, through a gas separator 15 and back to the inlet side the fuel pump 12 leads. The separator 15 allows any gas from inside the cylinder to pass through the manifold 14 with the fuel reaches the separator 15 to escape via a line 16. The line 16 preferably leads to the intake line of the engine. In this way it is achieved that the gas is returned to the cylinder of the engine by the shortest possible route without polluting the outside atmosphere entry.

Bei dem soweit beschriebenen System bewirkt die Tätigkeit der Brennstoffpumpe 12 einfach, daß ein geschlossener Brennst off strahl 6 kontinuierlich quer über die Lücke in der Vertiefung 5 zwischen der Düse 7 und dem Sammelrohr 14 geht, wobei der Brennstoff mittels der Düseneinheit 4 eintritt und die Vertiefung 5 mittels des ßammelsrohrs 14 verläßt. Dabei wird keine wesentliche Brennstoffmenge mit der Verbrennungsluft gemischt. Damit der Brennstoff zur Verbrennung mit der verdichteten Luft in dem Zylinder 2 verfügbar wird, ist die Düseneinheit mit einer Zerstreuungsvorrichtung in der Porm eines Schwingungsübertragers 9 ausgerüstet. Der Schwingungsübertrager 9 überträgt auf die Düse 7 Ultraschall-Schwingungen in der Längsrichtung des Strahles, wenn dem Schwingungsübertrager 9 ein elektrischer Strom mit Ultraschallfrequenz von einer kombinierten Schwing- und·Zeitgebereinheit 10 zugeführt wird. Diese Schwingungen bewirken, daß der Strahl 6 ganz oder teilweise in einen feinen Sprühstrahl oder in einen Nebel zerstreut oder zerstäubt wird, wie dies in der Zeichnung durch einenIn the system described so far, the action of the fuel pump 12 simply causes a closed Brennst off beam 6 continuously across the Gap in the recess 5 between the nozzle 7 and the Collecting pipe 14 goes, the fuel entering by means of the nozzle unit 4 and the recess 5 by means of the ßammelsrohrs 14 leaves. No significant amount of fuel is mixed with the combustion air. In order to the fuel that becomes available for combustion with the compressed air in the cylinder 2 is the nozzle unit equipped with a dispersing device in the form of a vibration transmitter 9. The vibration transmitter 9 transmits ultrasonic vibrations to the nozzle 7 in the longitudinal direction of the beam when the vibration transmitter 9 has an electric current Ultrasonic frequency from a combined vibration and · timer unit 10 is supplied. These vibrations cause the jet 6 to be wholly or partially dispersed into a fine spray jet or into a mist or is atomized, as shown in the drawing by a

209834/0824209834/0824

Sprühkegel 18 angegeben ist, so daß der meiste Brennstoff des Strahles nicht das offene Ende des Sammelrohrs 14 erreicht, sondern mit der Verbrennungsluft gemischt wird, die durch den Kolben in dem Zylinder 2 komprimiert worden ist. Unter der Wirkung des Kolbens unterstützt der Strom der Verbrennungsluft die Verteilung des Nebels in der Verbrennungsluft, wobei die Verbrennungsluft in der Vertiefung 5 und in dem benachbarten Abschnitt des Zylinders verdichtet wird»Spray cone 18 is indicated so that most of the fuel of the jet does not reach the open end of the collection tube 14, but is mixed with the combustion air flowing through the piston in cylinder 2 has been compressed. Under the action of the piston, the flow of combustion air supports the Distribution of the mist in the combustion air, the combustion air in the recess 5 and in the adjacent section of the cylinder is compressed »

Die Schwing - und Zeitgebereinheit 10, die im wesentlichen so ausgeführt sein kann, wie sie in der britischen Patentschrift 1 158 556 beschrieben ist, ist so angeordnet, um die Länge und das Verhältnis des Schwingungszeitraumes im Bereich des Zykluses für die Sicherstellung einer wirksamen Einleitung einer den augenblicklichen Erfordernissen des Motors entsprechende Brennstoffmenge in die Verbrennungsluft, zu steuern. In diesem Zusammenhang ist leicht einzusehen, daß im lalle einer niedrigen Motorbelastung, wenn die Schwingungsimpulse in einem Abschnitt des Zykluses unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt auftreten und auf diesen Abschnitt beschränkt sind, dies dazu verwendet werden kann, um sicherzustellen, daß selbst wenn die Luft in anderen Teilen des Zylinders 2 sehr wenig Brennstoff enthält, ein Brennstoff luftgemiach mit einer leicht zündbarea Zusammensetzung in der Nachbarschaft der Zündelektroden der Zündkerze 5 verfügbar sein wird.The oscillation and timing unit 10, which may be essentially as described in British Patent 1,158,556, is arranged to adjust the length and ratio of the period of oscillation in the range of the cycle to ensure effective initiation of a to control the amount of fuel in the combustion air corresponding to the current requirements of the engine. In this connection it is easy to see that in the case of a low engine load, if the oscillation pulses occur in one portion of the cycle immediately before the ignition timing and are limited to that portion, this can be used to ensure that even if the air in others Parts of the cylinder 2 contains very little fuel, a fuel air mixture with an easily ignitable composition will be available in the vicinity of the ignition electrodes of the spark plug 5.

Gemäß der Erfindung kann das dargestellte Ausführungsbeispiel in vielen Einzelheiten abgewandelt werden. So. kann beispielsweise das brennstoffeinspritzsystem, daß den in Längsrichtung zur Schwingung angeregten Halsab-According to the invention, the illustrated embodiment can be modified in many details. So. for example, the fuel injection system that the neck which is excited to vibrate in the longitudinal direction

209834/0824209834/0824

schnitt 8 verwendet, wie er in der deutschen Patentanmeldung P 20 29 271.1 beschrieben ist, durch eine der Anordnungen ersetzt werden, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 21 26 159·6 erläutert ist.Section 8 used, as described in German patent application P 20 29 271.1, by a the arrangements are replaced, as explained in the German patent application P 21 26 159 · 6.

Weiterhin kann, während die dargestellte Anordnung eine kontinuierliche Brennstoffzufuhr zu der Düse 7 verwendet, die Brennstoffversorgung so ausgeführt sein, daß sie während eines Teiles des Zykluses, in dem keine Brennstoffzufuhr zu dem Zylinderinneren unter irgendwelchen Betriebsbedingungen erforderlich ist, unterbrochen wird, vorausgesetzt, daß das Sammelrohr 14- mit entsprechenden Mitteln zur Verhinderung eines übermäßigen Luft- oder Gasverlustes während des übrigen Zykluses versehen ist. Auch in dem Pall des dargestellten Ausführungsbeispieles kann die Länge des Rückführungsdurchganges durch das Sammelrohr 14- zu dem Gasseparator 15 durch ein Ersetzen des dargestellten, im wesentlichen geraden Weges durch einen schlangenfÖrmigen oder gewickelten Weg verlängert werden,und durch eine entsprechende Abwandlung der Tätigkeit der Zeitgebereinheit kann die dargestellte BrennstoffVersorgungseinheit, die den Brennstoff mit einer der Motordrehzahl proportionalen Mengo der Düse 7 zuführt, durch eine BrennstoffVersorgungseinheit ersetzt werden, die den Brennstoff unabhängig von der Mot or drehzahl mit einer konstanten Menge der Düse zuführt. Furthermore, while the illustrated arrangement employs a continuous supply of fuel to the nozzle 7, the supply of fuel can be arranged to be interrupted during a part of the cycle in which no supply of fuel to the cylinder interior is required under any operating conditions, provided that so Collector pipe 14- is provided with appropriate means to prevent excessive air or gas loss during the rest of the cycle. Also in the pall of the illustrated embodiment, the length of the return passage through the manifold 14- to the gas separator 15 can be lengthened by replacing the illustrated, essentially straight path with a serpentine or wound path, and by a corresponding modification of the operation of the timer unit the fuel supply unit shown, the proportional the fuel with one of the engine speed of the nozzle 7 supplies Mengo, be replaced by a fuel supply unit which supplies the fuel regardless of the Mot or speed with a constant amount of the nozzle.

209834/0824209834/0824

Claims

Patent claims e

1J internal combustion engine, characterized by

A. A fuel injector and recirculation device for injecting a closed jet of fuel into a cylinder of the engine, the injected fuel is collected and without leaving a substantial amount of fuel in the cylinder remains is discharged from the cylinder and the discharged fuel is fed back to the cylinder and

B. by a dispersing device for dispersing at least part of the injected closed Fuel jet in the cylinder in a predetermined time.

2. Motor according to claim 1, characterized in that the dispersing device is actuatable during each compression stroke of a piston in the cylinder.

3 »Motor according to claim 1 or 2, characterized in that that the fuel is continuously injected into the cylinder during operation.

4. Motor according to claim 3j, characterized in that the fuel injection and recirculation device open collector for the closed fuel jet in the cylinder that holds the fuel during the period in which the fuel is dispersed takes place, does not pick up and that the engine has a gas separator device to remove the gas, which enters the collector during the period in which the dispersion of the fuel is taking place.

209834/0824209834/0824

5. Motor according to claim 1, characterized in that the fuel is discharged from the cylinder through a pipe with a mechanical shut-off device is provided.

6. Motor according to claim 5 »characterized in that the fuel injection and recirculation device injects fuel only during periods of time that are up limited a portion of each cylinder cycle that is sufficient to cover the period in which the fuel is required.

7. Motor according to one of the preceding claims, characterized in that the dispersing device can be operated in adjustable time periods «

8. Motor according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the dispersing device during an adjustable angle of rotation of the crankshaft is actuatable.

9. Motor according to one of the preceding claims, characterized in that the dispersing device a vibrating device is "the longitudinal vibrations at ultrasonic frequency on a nozzle applies, from which the fuel is injected into the cylinder.

10. Motor according to one of claims 1 to. 8, characterized in that that the dispersing device is a baffle.

209834/0824

2 2 O 4 β y Γ;2 2 O 4 β y Γ;

11 «. Motor still one of the preceding claims, characterized through one, two or four cylinders "