DE310666C

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Gegenstand der Erfindung ist ein Vor fahre j ιThe subject of the invention is a prior year

zum. Betriebe von Zweitakt verpuff ungskraft maschinen für flüssige Brennstoffe, bei welchen to the. Operations of two-stroke deflagration engines for liquid fuels, in which

' der Brennstoff im flüssigen Zustand unmittelbar in den Arbeitszylinder selbst eingeführt, dabei fein verteilt und mit der Verbrennungsluft gemischt wird, worauf das Gemisch während der Kompression künstlich entzündet wird.'Is the fuel in the liquid state introduced directly into the working cylinder itself, thereby finely divided and mixed with the combustion air, is ignited artificially and the mixture during compression.

Bei Zweitaktverpuffungsmotoren für flüssigeWith two-stroke deflagration engines for liquid

ίο Brennstoffe bestehen ganz allgemein große Schwierigkeiten hinsichtlich der Gemischbildung, welche wesentlich mit dazu beitragen, daß das maschinentechnisch an sich sehr vorteilhafte Zweitaktverfahren gerade bei derartigen Motoren gegenüber dem Viertakt weitaus weniger zur Anwendung gelangt.ίο Fuels generally exist great Difficulties in the formation of the mixture, which contribute significantly to that the two-stroke process, which is very advantageous in terms of machine technology, is precisely the case with such Engines are used far less than the four-stroke.

Die bei Zweitaktmotoren meist übliche Art, einen Vergaser zwischen Spülpumpe und Arbeitszylinder anzuordnen, weist den Nachteil auf, daß infolge Spülung des Zylinderraumes mit Gemisch Brennstoffverluste entstehen; anderseits ist bei Einführung des Brennstoffes unmittelbar in den Arbeitszylinder die zur Verdampfung und Mischung des Brennstoffes mit der getrennt zugeführten \-^Terbrennungsluft verfügbare Zeit verhältnismäßig kurz, so daß die Zündfähxgkeit des Gemisches, namentlich bei stark wechselnder Belastung, in Frage gestellt ist. Man hat deshalb auch versucht, die Bildung eines zündfähigen Gemisches bei Maschinen der in Frage kommenden Art durch Anordnung glühender Prallflächen im Zylinder zu erleichtern. Derartige Maschinen weisen aber eine Reihe von Eigenschaften auf, welche ihrer allgemeinen Verwendung hinderlich im Wege stellen, so daß sie in der Kegel nur dort am Platze sind, wo es auf genaue Regelfälligkeit, geringen Brennstoffaufwand u. dgl. weniger ankommt als auf geringe Empfindlichkeit hinsieht iicli der Wartung und der Art des Brennstoffes. The most common way of arranging a carburetor between the scavenging pump and the working cylinder in two-stroke engines has the disadvantage that fuel losses occur as a result of scavenging the cylinder space with the mixture; on the other hand, when introducing the fuel directly into the power cylinder which for evaporation and mixing of the fuel with the separately supplied \ - ^T erbrennungsluft available time relatively short, so that the Zündfähxgkeit of the mixture, is especially provided with strongly changing loads in question. Attempts have therefore also been made to facilitate the formation of an ignitable mixture in machines of the type in question by arranging glowing baffles in the cylinder. Such machines, however, have a number of properties which hinder their general use, so that they are generally only in place where precise regularity, low fuel consumption and the like are less important than low sensitivity iicli of maintenance and type of fuel.

Gemäß der Erfindung werden die Nachteile, welche die Anordnung von Vergasern bei Zweitaktmaschinen mit sich bringt, dadurch vermieden, daß der Brennstoff unmittelbar in den Arbeitszylinder eingeführt wird. Um hierbei ohne Anwendung glühender Flächen ein zündfähiges Gemisch zu erzielen, ist es nötig, eine sehr innige Mischung des Brennstoffes und der Wrbrennungsluft innerhalbd(r kurzen,zwischen Einspritzbeginn und Zündung zur Verfügung stehenden Zeit herbeizuführen ; dies wird dadurch erreicht, daß der Brennstoff in eine im Arbeitszylinder kreisende Luftladung eingespritzt wird. Die kreisende Bewegung ler Luft wird dadurch erzeugt, daß die: Spülluit durch die auf dem Umfang des Zylinders angeordneten Schlitze nicht radial, sondern in Sehnenrichtung (annähernd tangential) einströmt: Untersuchungen haben ergeben, daß derartig eingeführte Spülluft ihre kreisende Bewegung auch nach Abschluß der Schlitze während der Kompression und selbst der darauf folgenden Verbrennung beibehält. Diese Erscheinung wird also erfindungsgemäß dazu benutzt, um trotz der sehr kurzen zur Verfügung stehenden Zeit eine innige Mischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft herbeizuführen. Dabei ergibt sich der große Vorteil, daß keinerlei besondere ^ Einrichtungen und auch kein besonderer Euer-''"According to the invention, the disadvantages which the arrangement of carburetors in two-stroke engines brings with it, thereby avoided that the fuel is introduced directly into the working cylinder. To do this To achieve an ignitable mixture without using glowing surfaces, it is necessary to use a very intimate mixture of the fuel and the combustion air within the (r short, between Bring about the start of injection and ignition with the time available; this becomes through it achieves that the fuel is injected into an air charge circulating in the working cylinder will. The circular movement of air is generated by the fact that the: Spülluit through the slots arranged on the circumference of the cylinder are not radial, but in the direction of the chord (approximately tangential) flows in: Investigations have shown that such a introduced Purge their circular motion even after the slots are closed during compression and maintains it even during the subsequent incineration. This phenomenon is used according to the invention to despite the very short time available, an intimate mixture of the fuel with the Bring combustion air. This has the great advantage that no special ^ Facilities and no special your- '' "

gieaufwand zur Erzeugung der Kreisbewegung der Verbrennungsluft notwendig ist, da, wie die Erfahrung zeigt, die Spülwiderslände bei in Sehnenrichtung einströmender Luft nicht größer werden als bei radialem Einströmen, während die GiHe der Ausspülung wahrscheinlich i:och \'erbessert wird.energy expenditure to generate the circular motion of the combustion air is necessary because, as experience shows, the rinsing resistance at in Chord direction inflowing air do not become larger than with radial inflow, while the degree of flushing is likely to be improved.

Es sind zwar Verpufiungsmasehiiieii bekannt,, bei welchen die Spülschlitze in SehnenrichiungThere are known deflagration masseuses, in which the irrigation slots in the tendon direction

ίο in den Zylinder münden. Bei di< sen Maschinen wird aber durch diese Schlitze ein fertiges Brennstoffluftgemisch in. den Arbeit· zylinder ' eingeführt. Hierbei entstehen aber e; hebliehe Brennstoffverluste während der Spülung, außerdem lie{t stets die Gefahr der Vorzündung des Gemisches an den heißen Abgasen oder gar des Zurückschlagen* der Zündung in den Ge-. mischbehälter vor. Ferner kann bei diesen Maschinen naturgemäß die kreisende Bewegung der in den Zylinder eingespülten Ladung nicht zur raschen Gemischbildung im Zylinder selbst ausgenutzt werden.ίο open into the cylinder. With these machines however, through these slots a finished fuel-air mixture is fed into the working cylinder introduced. However, this creates e; significant fuel losses during the purge, as well There is always the risk of pre-ignition of the mixture in the hot exhaust gases or even of the kickback * of the ignition in the body. mixing tank before. Furthermore, with these Machines naturally do not have the circular movement of the load flushed into the cylinder can be used for rapid mixture formation in the cylinder itself.

Gegenüber anderen bekannten Anordnungen, bei welchen der Brennstoff in Sehnenrichtung in eine ruhende Luftladung eingespritzt wird und diese dadurch ins Kreisen bringen soll, hat die neue Anordnung den-großen Vorteil, daß die ganze Luft schon bei Beginn der Einspritzung in heftigster Kreisbewegung sich be-Compared to other known arrangements in which the fuel in the chord direction is injected into a static charge of air and is intended to cause it to circulate The new arrangement has the great advantage that all the air is available at the start of the injection move in the most violent circular motion

'30 findet und nicht erst durch den Bmuistoff selbst beschleunigt zu werden braucht. Während bei der bekannten Anordnung Brennstoff und Luft in gleicher Richtung, nur mil verschiedenen Geschwindigkeiten strömen, kann bei der neuen Anordnung die Güte der Mischung dadurch Weiterhin verbessert werden, daß beispielsweise der Brennstoff der Luft entgegengespritzt wird oder daß der Brennstofistrahl so eingespritzt wird, daß sicli seine Teilchen annähernd senkrecht zu den kreisenden Luftteilchen bewegen, um den Brennstoff gleichmäßig über die ganze Verbrennungsluft zu verteilen. '30 finds and not only through the Bmuistoff needs to be accelerated itself. While in the known arrangement fuel and Air can flow in the same direction, only at different speeds the quality of the mixture can be further improved by the new arrangement, for example the fuel is sprayed against the air or that the fuel jet is injected in such a way that its particles are approximately perpendicular to the circling air particles move to distribute the fuel evenly over the entire combustion air.

Außer dem Vorteil der gründlichen Mischung von Brennstoff und Luft wird bei dem neuen Betriebsverfallren gegenüber bekannten Zweitaktverpuffungsmaschinen der weitere Vorteil gewonnen, daß, trotz Anordnung nur eines einzigen Schlitzkranzes für Spül- und Verbrennungsluft, Brennsioffverluste durch vorzeitiges Entweichen von Gemisch in den Auspuff vermieden werden können; dies wird durch Einschaltung einer genügenden Schicht brennstofffreier Luft zwischen den Abgasen und dem erst im Arbeitszylinder sich bildenden Brennstofiluftgemisch erreicht, da nun das Gemisch erst dann zur Auspuffseite gelangt, wenn die Auspuffkanäle bereits geschlossen sind. Diese Schicht brennstofffreier Luft wird hierbei in einfacher Weise dadurch geschaffen, daß die Einspritzung erst dann beginnt, wenn ein Teil der durch die Spülschlitze in den Zylinder eintretenden Luft die Einspritzstelle bereits pas· ■ icrt hai.In addition to the advantage of a thorough mixture of fuel and air, the new Operational decline compared to known two-stroke deflagration machines the further advantage gained that, despite the arrangement of only a single slot ring for scavenging and combustion air, Fuel losses due to premature escape of the mixture into the exhaust are avoided can be; this is made fuel-free by adding a sufficient layer Air between the exhaust gases and the fuel-air mixture that only forms in the working cylinder achieved, as the mixture now only reaches the exhaust side when the exhaust ducts are already closed. This layer of fuel-free air is created in a simple manner in that the Injection does not begin until some of the fuel enters the cylinder through the scavenging slots Air already fits the injection point · ■ icrt hai.

Bei dem neuen Verfahren bietet sich ferner die Möglichkeit, durch Änderung der Einspritzrichtung, der Form des Brennstoffstrahle:, des Eir.spritzdruckes usw. für verschiedenartige Brennstoffe die günstigsten Mischlings- und Zündungsbedingungen ln-rzustellen. Besonders geeignet für die Durchführung des neuen Gemischbild U)'gs Verfahrens sind Zweitaktgegenkolbenmaschinen, sowohl wegen der bei diesen Mas.-hiiun ermöglichten guten Ausspülung als auch w.-gen des glatten, einem langen Anhalten der kreisenden Luftströmung dienlichen Verlaufs der Wandungen des Verbrennungsräume*. Das Verfahren kann aber auch bei Einkolbenmaschinen verwendet werden, wenn dieselben Spülkränze besitzen, bei denen die Einführung •der L-uft in Sehnenrichtung zulässig ist.The new method also offers the option of changing the injection direction, the shape of the fuel jet:, the injection pressure, etc. for various types To set fuels the most favorable hybrid and ignition conditions. Particularly two-stroke opposed piston engines are suitable for the implementation of the new mixture pattern U) 'gs both because of the good rinsing that was made possible with this mass also because of the smooth course, which helps the circulating air flow to stop for a long time the walls of the combustion chambers *. However, the method can also be used with single-piston machines can be used if they have the same flushing crowns where the introduction of air • in the direction of the chord is permitted.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele von Motoren, die nach dem neuen Verfahren be !rieben werden, dargestellt.In the figures are exemplary embodiments of motors that are operated according to the new process.

Die Fig. τ und 5 bis 7 zeigen Längsschnitte. durch Zweitaktgegenkolbenmaschinen gemäß der Erfindung;Figs. Τ and 5 to 7 show longitudinal sections. by two-stroke opposed piston engines according to the invention;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Spülkranz;Fig. 2 is a section through the flushing collar;

Fig. 3 und 4 sind Zylinderquerschnitte an der Einspritzstc-lle von zwei Ausiührungsformen;3 and 4 are cylinder cross-sections at the injection port of two embodiments;

Fig. 8 ist ein teilweiser Längsschnitt durch eine Gegenkolbenmaschine in der Gegend des Spülkranzes,Fig. 8 is a partial longitudinal section through an opposed piston machine in the area of Flushing ring,

Fig. 9 ein Querschnitt durch den Spülkranz.9 shows a cross section through the flushing ring.

Die Fig. 10 und 11 zeigen Druckvolumendiagramm'.· der nach dem neuen Verfahren arbeitenden Maschinen.Figures 10 and 11 show pressure volume diagrams. of the machines working according to the new process.

In den Figuren bedeutet: .^In the figures:. ^

ι den Arbeitszylinder, der von der Spülluft in Schraubenlinien durchströmt wird,ι the working cylinder through which the scavenging air flows in helical lines,

2 die in Sehnenrichtung verlaufenden Spülschlitze, 2 the irrigation slots running in the direction of the tendons,

3 den Spülluftbehälter,3 the purge air tank,

4 das Brennstoffeinspritzorgan,4 the fuel injector,

5 die Brennstoffzuleitung,5 the fuel supply line,

6 die Zündkerze, .-·''6 the spark plug, .- · ''

7 die Auspuffschlitze,7 the exhaust ports,

8 den Auspuff behälter,8 the exhaust tank,

9 und 10 die beiden Arbeitskolben, von denen Kolben 9 die Spülschlitze, Kolben 10 die Aus- ; puffschlitze steuert.9 and 10 the two working pistons of which Piston 9 the flushing slots, piston 10 the outlet ; puff slots controls.

; Die Luftbewegung ist durch die eingezeich-ί noten Schraubenpfeile ersichtlich gemacht, die ι Auspuffgase sind durch sich kreuzende Striche j angedeutet. '115; The air movement is indicated by the screw arrows marked in the ι Exhaust gases are indicated by intersecting lines j. '115

■ Fig. J zeigt die normale Ausführung der ] neuen Maschinenart. Brennstoffdüse 4 und ·. i Zündkerze 6 sind in der Wand des in der Mitte des Zylinders 1 gelegenen Totraumes ange- ; oidnet.■ Fig. J shows the normal version of] new type of machine. Fuel nozzle 4 and ·. i spark plugs 6 are located in the wall of the dead space in the center of the cylinder 1; oidnet.

i Der Spülkranz dieser Maschine ist, wie Fig. ζ : ersehen läßt, in an sich (bei Dieselmotoren)i The flushing ring of this machine is, as Fig. ζ : can be seen, in itself (with diesel engines)

Claims

known way designed so that the rinsing ■ Luftkarule 2 in the direction of a tendon in the | Cylinder mouth so that the incoming; Air in the cylinder in orbiting, like the j Screw advancing movement device. j

According to FIG. 3 of the fuel in the form \ [is a scatter cone in the main perpendicular to the orbiting masses of air injected, so that the whole ^l circulating air flow with

* o fuel can saturate. - ^!

According to Fig. 4, the fuel is in the direction of the chord, against the direction of rotation of the air, introduced, which also ensures an even distribution of fuel and air '

»5 erzielen läßt.»5 can be achieved.

. According to FIG. 5, the fuel in the axial Fichtüng, the incoming air is directed opposite injected. This method is particularly advantageous when the burning

Plug injection very early, ie as soon as possible after the flushing slots have been opened, through the

■ Kotben 9 should take place, since not so easily Brcnnj; shock is entrained with the space Spülluftüberschuß in the exhaust.

"5 In the arrangement of Figure 6, the injection of fuel is carried by the other side against the exhaust-controlling piston \ το whose hot bottom surface of the evaporation. favored. The injection is allowed in this _; Fall only start when the exhaust

■ have the slots closed, otherwise fuel will be lost. The arrows indicate the continuation of the circular flow of the air enclosed between the pistons 9 and 10 after the slots 2 and 7 have been closed. According to FIG. 7, the injection element 4 is no longer arranged in the dead space, but rather moved towards the inflow slots. In this case, the injection can begin earlier than when the injector is arranged in the dead space, but it cannot be continued over the entire compression.

According to FIGS. 8 and 9, the idea expressed in FIG. 7 is further developed in such a way that that the introduction of the fuel into the flushing ring 2 takes place itself. The injectors 4 open into the channels 2 of the flushing ring for this purpose. You can either run in the direction of these channels or be arranged at any angle to them.

The fuel injection time is at; this arrangement naturally to the opening ^! limited duration of the slots. '

■ Fig. 10 and υ show diagrams of deflagration machines of the type shown and described. It means: A start of the exhaust,
B start of rinsing,
C end of rinsing,

ßo D end of the exhaust (completion of the exhaust; slots), ι

Ii start of fuel supply,

F End of fuel supply.

The route in the diagram, selected by which the fuel is supplied, is highlighted ^{by hatching 6 S.}

Z ignition timing,

// end of combustion.

Fig. 10 shows the normal diagram as it in the types of Fig. 1 or 5 is achieved.

The fuel supply begins in the cone soon after the scavenging slits have been opened at point /: ', i.e. after the excess scavenging air required for complete scavenging has flowed past the injector (point E), and continues during part of the compression to point F.

The diagram according to FIG. 11 corresponds to a working method in which the fuel injection does not begin until the compression and is continued beyond the ignition point Z ' into the combustion period.

The invention is particularly important where the conditions for a good Mixture formation are particularly difficult, especially in engines with very high speeds. Furthermore, where the simplicity and reliability of the engine are important, vvo ein gate ability to regulate speed and load is required and where finite Value on immediate readiness for operation, in particular on easy and quick start-up must be placed without a long stay by preheating and the like. These conditions play especially with engines that. serve to drive vehicles. Nevertheless the two-stroke process per se, especially in engines for vehicle propulsion, as a result of the better Utilization of the entire machine would be the given, has been the four-stroke engine in this area up to now almost exclusively applied because the above conditions for the two-stroke engine were very difficult to meet.

The invention offers the possibility of avoiding these difficulties or to reduce it significantly and therefore the two-stroke deflagration machine for liquid fuels both for general purposes, but specifically for the difficult field of vehicle engines, to make it more usable.

Ρλτεν τ claims:

i. Two-stroke deflagration engine for liquid fuels with slot control for the combustion air, characterized in that those provided in the cylinder Slots for the combustion air open into the cylinder in the direction of the chord, so that the air flowing through in the cylinder goes into circles, and that for the fuel supply

on the working cylinder organs (ζ. B. nozzles) are arranged through which the liquid Fuel directly into the cylinder located in the working cylinder, also gave way to completion of the slots in it further traveling Luftmassc is introduced and that expediently the Mouths of the inlet channels are directed so that the paths of the fuel particles and cross the circling layers of air.

2. Procedure for the operation of Zvveitaktverpuffungskraftmaschinen according to claim i, characterized in that the introduction of the fuel during the flushing period begins after the excess air required for complete flushing . η of the injection point has passed.

3. Two-stroke deflagration engine after Claim 1, characterized in that in engines with at one end of the cylinder, and although at the outer piston dead center slot ring for the supply of flushing and; Combustion air, and with ducts at the other end of the cylinder for the .Exhaust gases (preferably with counter-cylinder machines) the injection point from the dead space is shifted towards the air inlet (Fig. 7).

4. Second act verpuff ungskraf t machine according to claim 1, characterized in that the fuel jet at an angle to the machine axis and in the direction of the exhaust ducts controlling piston is introduced into the working cylinder (Fig. 5 and 6).

In addition 1 !! hat drawings.