DE281228C

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Publication number: DE281228C
Application number: DENDAT281228D
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die Erfindung bezieht sich auf Zweitaktverbrennungskraftmaschinen für den Antrieb von Fahrzeugen, z. B. von Schiffen. Bei solchen Maschinen ist, wie bekannt, eine Regelungsfähigkeit der Umdrehungszahl der Maschinenwelle innerhalb weiter Grenzen erforderlich.
- Dieser für Schiffsantriebsmaschinen unerläßlichen Forderung genügen aber die bekannten Zweitaktverbrennungskraftmaschinen im allgemeinen nicht. Bei diesen zeigt sich vielmehr, daß aus den nachstehend angeführten Gründen bei einer Verringerung der Umdrehungszahl der Maschinenwelle der erforderliche Kompressionsenddruck und die zum Zünden des Brennstoffes erforderliche Kompressionsendtemperatur in den Zylindern nicht mehr erreicht werden kann, so daß einzelne Zündungen aussetzen und empfindliche Störungen im Betriebe der Maschine eintreten.The invention relates to two-stroke internal combustion engines for driving vehicles, e.g. B. from ships. As is known, such machines require the ability to regulate the number of revolutions of the machine shaft within wide limits.
- However, the known two-stroke internal combustion engines generally do not meet this requirement, which is indispensable for ship propulsion engines. Rather, it shows that, for the reasons given below, when the number of revolutions of the machine shaft is reduced, the required final compression pressure and the final compression temperature required to ignite the fuel in the cylinders can no longer be achieved, so that individual ignitions fail and there are sensitive disruptions in the operation of the Enter the machine.

Dieser Übelstand ist darin begründet, daß bei den bekannten Zweitaktverbrennungskraftmaschinen die Steuerung der Spül- und Brennstoffeinspritzventile bei verschiedenen Umdrehungszahlen der Maschinenwelle durch ein und denselben Steuernocken erfolgt. Eine solche Maschine läuft und zündet bei normaler Umdrehungszahl anstandslos, weil jedesmal in dem Augenblicke, wo der Maschinenkolben die in der Zylinderwandung angeordneten Auslaßschlitze gerade abschließt, der richtige Kompressionsanfangsdruck herrscht, der wiederum einen genügend hohen Kompressionsenddruck und eine genügend hohe Kompressionsendtem-' peratur gewährleistet, und weil beim Öffnen des Brennstoffventils nur so viel kalte Einspritzdruckluft in den Zylinder eintritt, als für die Erhaltung der zum Zünden erforderlichen Kompressionsendtemperatur zulässig ist. Muß nun die Maschine plötzlich mit stark verminderter Umdrehungszahl laufen, so sinkt der Druck der Spülluft in der Zuleitung zu den Spül ventilen, da die an die Maschinenwelle angeschlossene Luftpumpe jetzt nur eine geringe Menge Spülluft fördert, und da außerdem nun die Spülventile und die Auslaßschlitze längere Zeit als vorher geöffnet bleiben. Es wird also bei solchen Maschinen, wenn sie mit einer geringeren Umdrehungszahl laufen als derjenigen, für die die Spülluftnocken konstruiert sind, ein Rückgang des Kompressionsanfangsdruckes eintreten, wobei natürlich auch der für eine sichere Zündung erforderliche Kompressionsenddruck und die erforderliche Kompressionsendtemperatur nicht mehr erreicht werden. Letztere wird auch noch dadurch ungünstig beeinflußt, daß infolge der geringeren Umdrehungszahl der Maschine auch das Brennstoffeinspritzventil länger als bei normalem Betriebe geöffnet bleibt. Es wird sonach auch mehr kalte Einspritzdruckluft in den Zylinder gelangen als vorher, wodurch die sichere Einleitung der Zündung natürlich gleichfalls gefährdet ist.This drawback is based on the fact that in the known two-stroke internal combustion engines the control of the flushing and fuel injectors at different speeds the machine shaft is carried out by one and the same control cam. Such Machine runs and ignites at normal speed without any problems, because every time in that Moments when the machine piston crosses the outlet slots arranged in the cylinder wall just concludes, the correct initial compression pressure prevails, which in turn has a sufficiently high final compression pressure and a sufficiently high compression end temperature 'guaranteed, and because when opening of the fuel valve only as much cold injection compressed air enters the cylinder as for the Maintaining the final compression temperature required for ignition is permissible. Must now If the machine suddenly runs at a greatly reduced number of revolutions, the pressure of the drops Purge air in the supply line to the purge valves, as the one connected to the machine shaft The air pump now only delivers a small amount of purging air, and there the purging valves as well and the outlet slots remain open longer than before. So it will be with such Machines when they run at a lower speed than the one for which they Purge air cams are designed, a decrease in the initial compression pressure occur, with of course also the final compression pressure required for safe ignition and the required final compression temperature can no longer be reached. The latter will also be thereby adversely affected that as a result of the lower number of revolutions of the machine also the fuel injector remains open longer than in normal operation. It will be also get more cold injection compressed air into the cylinder than before, whereby the safe initiation of the ignition is of course also at risk.

Die Erfindung bezweckt nun, diese Nachteile in besonders einfacher Weise zu beseitigen.The invention now aims to eliminate these disadvantages in a particularly simple manner.

Dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß Mittel vorgesehen sind, die gestatten, die Hubhöhe der Spülventile und gegebenenfalls auch des Brennstoffeinspritzventils (unter Beibehaltung des Zeitpunktes für deren Öffnung und Abschluß) derart zu regeln, daß sie mit abnehmender bzw. zunehmender Umdrehungszahl der Maschine um einen solchen Betrag kleinerThis purpose is achieved in that means are provided which allow the lifting height the purge valves and, if necessary, the fuel injector (while maintaining the time for their opening and closing) to be regulated in such a way that they are reduced with decreasing or as the number of revolutions of the machine increases by such an amount

bzw. größer wird, daß der Kompressionsenddruck und die Kompressionsendtemperatur im Arbeitszylinder für alle Umdrehungszahlen der Maschine je nach der Feinheit der Regelung konstant oder nahezu konstant bleibt.or becomes greater that the compression end pressure and the compression end temperature im Working cylinder for all machine revolutions depending on the fineness of the regulation remains constant or almost constant.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. ι eine teilweise im Schnitte gehaltene Seitenansicht einer für Schiffsantrieb bestimmtenIn the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely shows: Fig. Ι a partially sectioned side view of a intended for ship propulsion

ίο Zweitaktverbrennungskraftmaschine und
Fig. 2 die dazugehörige Oberansicht.
A ist der Zylinder und B der Kolben der Kraftmaschine; mit a¹ sind die in bekannter Weise in der Zylinderwandung angeordneten Auslaßschlitze bezeichnet. C ist das Brennstoffeinspritzventil, und D sind zwei Spülventile. Das Brennstoffventil C ist an eine Brennstoffzuleitung c¹ angeschlossen und durch eine zweite Leitung c² mit einem die Einspritzluft enthaltenden Druckluftbehälter c³ verbunden. Die Spülventile D sind durch Vermittelung einer Leitung d¹ an eine (auf der Zeichnung nicht dargestellte) Luftpumpe angeschlossen, die unmittelbar von der Maschinenwelle aus angetrieben wird. Die Ventile C, D werden in an sich bekannter Weise unter Vermittelung von Steuerhebeln von einer besonderen Steuerwelle E aus durch Nockenscheiben F, G, H gesteuert. Die Nockenscheiben F und H sind gleichartig ausgebildet und tragen je einen großen Steuernocken f¹ und h¹, die dazu bestimmt sind, die Spülventile D bei großer Fahrt zu steuern, und außerdem je einen kleineren Nocken f² und Ä², die die Spülluftventile D bei kleiner Fahrt steuern sollen. In ähnlicher Weise trägt auch die Nockenscheibe G für das Einspritzventil zwei verschieden geformte Nocken g¹ . und g² (in Fig. 2 der Deutlichkeit halber in nicht richtiger Lage gezeichnet), von denen der größere, g¹, das Brennstoffventil bei großer und der kleinere, g², bei kleiner Fahrt steuert. Die Nockerischeiben sitzen auf einer gemeinsamen Hülse K, die mit der Steuerwelle E durch Feder und Nut derart verbunden ist, daß sie mit der Welle umläuft, aber auf ihr mittels eines am Maschinengehäuse angelenkten Stellhebels M in achsialer Richtung verschoben und in zwei Stellungen festgestellt werden kann. Die zum Feststellen der Nockenhülse K dienenden Rasten j«¹ und m^% für den Stellhebel sind so angeordnet, daß die großen Nocken f¹, g¹, h¹ wirksam sind, wenn die Klinke des Stellhebels mit der Rast m¹ in Eingriff steht, und daß sich beim Eingreifen der Klinke in die Rast m^% die kleinen Nocken f², g², h² in der Arbeitsstellung befinden.ίο two-stroke internal combustion engine and
2 shows the associated top view.
A is the cylinder and B the piston of the engine; with a ¹ , the outlet slots arranged in a known manner in the cylinder wall are designated. C is the fuel injector and D are two purge valves. The fuel valve C is connected to a fuel supply line c ¹ and connected by a second line c ² to a compressed air tank c ³ containing the injection air. The flushing valves D are connected by means of a line d ¹ to an air pump (not shown in the drawing) which is driven directly from the machine shaft. The valves C, D are controlled in a known manner by means of control levers from a special control shaft E through cam disks F, G, H. The cam disks F and H are of the same design and each carry a large control cam f ¹ and h ¹ , which are intended to control the scavenging valves D during long journeys, and also a smaller cams f ² and Ä ² that control the scavenging air valves D. should control when driving short. In a similar way, the cam disk G for the injection valve also carries two differently shaped cams g ¹ . and g ² (for the sake of clarity shown in the incorrect position in FIG. 2), of which the larger one, g ¹ , controls the fuel valve during long journeys and the smaller one, g ² , during short journeys. The cam disks sit on a common sleeve K, which is connected to the control shaft E by a tongue and groove in such a way that it rotates with the shaft, but can be moved axially on it by means of an adjusting lever M hinged to the machine housing and can be fixed in two positions . The notches j « ¹ and m ^% for the adjusting lever, which are used to fix the cam sleeve K, are arranged so that the large cams f ¹ , g ¹ , h ^{1 are} effective when the pawl of the adjusting lever is in engagement with the notch m ^1, and that when the pawl engages in the detent m ^%, the small cams f ² , g ² , h ^{2 are} in the working position.

Die Wirkungsweise einer Zweitaktmaschine im allgemeinen ist bekannt und braucht daher nicht erläutert zu werden. Es genügt, auf die Verhältnisse hinzuweisen, die eintreten, wenn die Nockenhülse K für kleine oder große Fahrt eingestellt wird. Bei großer Fahrt wird die Hülse K durch Betätigung des Handhebels M in eine solche Lage gebracht, daß die Nocken f¹, g¹ und h¹ ihre zugehörigen Ventile steuern. Unter der Annahme, daß die Verhältnisse dieser Umdrehungszahl der Maschinenwelle entsprechend gewählt sind, wird die Maschine mit Sicherheit ohne Betriebsstörung kufen. Verringert man dagegen die Fahrt der Maschine, so treten die in der Einleitung geschilderten Nachteile (Fehlzündungen) ein, solange man dieselben Nocken f¹ und h¹ zur Steuerung der Spülventile und den Nocken g¹ zur Steuerung des Brennstoffeinspritzventils verwendet. Diese Nachteile werden mit Sicherheit durch die Anordnung der kleineren Nocken f², g² und h² vermieden, die bei der kleineren Fahrt durch Verschieben der Nockenhülse K mittels des Hebels M in ihre Arbeitsstellung gelangen und sodann die weitere Steuerung der zugehörigen Ventile übernehmen. Infolge des nun eintretenden geringeren Hubes der Spülventile wird ein Fallen des Druckes der Spülluft von seiner ursprünglichen Höhe vermieden, und ebenso wird infolge des kleineren Hubes des Brennstoffeinspritzventils der Zusatz von kalter Einspritzluft konstant erhalten, so daß die in der Einleitung erläuterten Ursachen für Fehlzündungen der beschriebenen Maschine mit Sicherheit vermieden werden.The mode of operation of a two-stroke engine in general is known and therefore does not need to be explained. It is sufficient to point out the conditions that occur when the cam sleeve K is set for small or long travel. During long journeys, the sleeve K is brought into such a position by actuation of the hand lever M that the cams f ¹ , g ¹ and h ¹ control their associated valves. Assuming that the ratios of this number of revolutions of the machine shaft are selected accordingly, the machine will certainly skid without malfunction. If, on the other hand, the speed of the machine is reduced, the disadvantages (misfiring) described in the introduction occur as long as the same cams f ¹ and h ^{1 are used} to control the scavenging valves and cams g ¹ to control the fuel injector. These disadvantages are avoided with certainty by the arrangement of the smaller cams f ² , g ² and h ² , which get into their working position during the shorter trip by moving the cam sleeve K by means of the lever M and then take over the further control of the associated valves. As a result of the now occurring lower stroke of the scavenging valves, a drop in the pressure of the scavenging air from its original level is avoided, and the addition of cold injection air is also kept constant due to the smaller stroke of the fuel injection valve, so that the causes explained in the introduction for misfires of the described Machine to be avoided with certainty.

Bemerkt sei noch, daß durch die Anordnung eines zweiten Nockens g² auf der Nockenscheibe des Brennstoffventils nebenher noch der Vorteil erzielt wird, daß an Einspritzluft erheblich gespart wird.It should also be noted that the arrangement of a second cam g ² on the cam disk of the fuel valve also has the advantage that there is considerable savings in injection air.

Natürlich ist es nicht unbedingt erforderlich, daß sowohl die Steuerscheiben F und H für die Spülventile als auch diejenige, G, für das Brennstoffventil mit zwei verschiedenen Nocken versehen werden; denn unter Umständen kann es bereits genügen, wenn nur die beiden Steuerscheiben der Spülluftventilsteuerung in der beschriebenen Weise eingerichtet sind. Bei einer solchen Zweitaktverbrennungskraftrriaschine würde man dann eben auf die Vorteile einer sparsamen Verwendung der Einspritzdruckluft verzichten und die erwähnte Rückkühlung der hochkomprimierten Verbrennungsluft durch die kalte Einspritzluft in Kauf nehmen müssen. Umgekehrt könnte auch nur die Nockenscheibe für das Brennstoffeinspritzventil in der beschriebenen Weise eingerichtet sein.Of course, it is not absolutely necessary that both the control disks F and H for the flushing valves and that, G, for the fuel valve are provided with two different cams; because under certain circumstances it can already be sufficient if only the two control disks of the purge air valve control are set up in the manner described. With such a two-stroke internal combustion engine, the advantages of economical use of the compressed injection air would then be foregone and the aforementioned recooling of the highly compressed combustion air by the cold injection air would have to be accepted. Conversely, only the cam disk for the fuel injector could also be set up in the manner described.

Bei der beschriebenen Maschine, die als Schiffsantriebsmaschine gedacht ist, sind die Verhältnisse so gewählt, daß eine möglichst günstige Wirkungsweise bei großer und bei kleiner Fahrt eintritt, d. h. bei denjenigen Betriebsverhältnissen, die am häufigsten vorkommen und am längsten andauern, während die Zwischenstufen nicht berücksichtigt sind. Statt dessen könnten auch mehr als zwei Steuernocken oder z. B. eine schräg auslaufende Steuer-In the machine described, which is intended as a ship propulsion machine, the Ratios chosen so that the most favorable possible effect at large and at small voyage occurs, d. H. in those operating conditions that occur most frequently and last the longest, while the intermediate stages are not taken into account. Instead, more than two control cams could be used or z. B. a sloping control

fläche, die eine stetige Änderung der Öffnung der Spülventile gestatten würde, angeordnetarea that would allow a continuous change in the opening of the flushing valves, arranged

Claims

Patent Claims:.

i. Control device for two-stroke internal combustion engines, especially for vehicles, characterized in that with decreasing or increasing number of revolutions of the machine the lift of the flushing valves (D) - while maintaining the time for their opening and completion - is smaller or larger by such an amount that the The final compression pressure and the final compression temperature in the working cylinder remain as constant as possible for all machine speeds.

2. Control device for two-stroke internal combustion engines according to claim 1, characterized in that as the number of revolutions of the machine decreases or increases, so does the lift height of the fuel injector (C) - while maintaining the timing for its opening and closing - by such an amount becomes smaller or larger that the compression end temperature in the working cylinder influencing amount of cold entering the cylinder with the fuel Injection compressed air remains as constant as possible for all engine speeds.

For this purpose ι sheet of drawings.