DE730699C

DE730699C - Four-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: DE730699C
Application number: DEM149364D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Franz Froehlich
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1940-12-08
Filing date: 1940-12-08
Publication date: 1943-01-15

Description

Viertakt- Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Brennkraftmaschine, die entweder mit Gas allein oder auch wahlweise mit Gas oder flüssigem Brennstoff im Dieselverfahrenbetrieben wird. Bei ,diesen Maschinen wird "das angesaugte Gas-Luft Gemdsch genau so wie bei Dieselmaschi.nen hoch verdichtet und durch die @Terdichtungstemperatur entweder selbst, durch die zusätzliche Einspritzung einer gexingen Menge Zün-db ennstoff oder in anderer Weise entzündet. Es hat sich bei derartigen :Maschinen gezeigt, @daß sowohl beim Umsteuern der mit .Gas betriebenen Maschine als auch bei der Umsch altung von Gasbetrieb auf Betrieb mit flüssigem Brennstoff infolge des in der Gaszuleitung sowie m Zylinder verbleibenden Frischgases Knaller und unter Umständen dadurch hervorgerufene größere Störungen und Beschädigungen der Brennkraftmaschine eintreten. Besonders bei umsteuerbaren Diesel-Gasmaschinen, bei denen zum Zwecke der Änderung der Drehrichtung !die Gaszufuhr vorübergehend abgestellt wird, können diese Störungen durch selbstzündende Frischgasreste auftreten.Four-stroke internal combustion engine The invention relates to a four-stroke internal combustion engine, either with gas alone or alternatively with gas or liquid fuel is operated in the diesel process. With these machines "the sucked in gas becomes air." Gemdsch exactly as with diesel machines, highly compressed and due to the @ter seal temperature either by yourself, by injecting an additional amount of ignition db fuel or otherwise ignited. It has turned out to be: machines shown @ that both when reversing the machine operated with .Gas as well as with the switch from gas operation to operation with liquid fuel as a result of the Fresh gas remaining in the gas supply line as well as in the cylinder and under Major malfunctions and damage to the internal combustion engine caused thereby enter. Especially with reversible diesel gas engines, where for the purpose the change in direction of rotation! the gas supply is temporarily shut off these faults occur due to self-igniting fresh gas residues.

Zur Behebung dieses Nachteils ist erfindungsgemäß am Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine ein Gasentleerungsventil angeordnet, das beim Abstellen der Gaszufuhr geöffnet wird und das noch vorhandene Frischgas aus dem Zylinder und der Gaszuleitung ins-Frei-e austreten läßt. Der Kolben drückt das aus der Zuleitung angesaugte Frischgas auch während des Verdichtungshubes aus dem Zylinder ins Freie, so daß keine wesentliche Verdichtung eintreten kann und eine Selbstzündung des Frischgases ausgeschlossen ist.According to the invention, the working cylinder is used to remedy this disadvantage the internal combustion engine, a gas evacuation valve is arranged, which when turning off the Gas supply is opened and the fresh gas still present from the cylinder and the Gas supply line can escape into the open. The piston pushes it out of the supply line fresh gas sucked in during the compression stroke from the cylinder into the open, so that no significant compression can occur and spontaneous ignition of the fresh gas is excluded.

Es ist zwar bei Otto-Motoren bekannt, in ,der -Auspuffleitung ein Entleerungsventil anzuorden, das bei abgestellter Zündung geöffnet wird, um Frischgasansammlungen in der Auspuffleitung und dadurch evtl. entstehende Explosionen zu vermeiden. Dieses Entleerungsventil in der Auspuffleitung eines Otto-Motors hat praktisch keinerlei Bedeutung erlangt, denn die beim Auslaufen des :Motors sich in der Auspuffleitung ansaniinelnde Brennstoffmenge ist im Verhältnis zum Inhalt der Auspuffleitung einschließlich des -\.uspufftopfes viel zu gering, um zur Entzündung zu gelangen. Ein Vollpumpen der Auspuffleitung mit unverbranntem Gemisch kann also nur bei längerem Durchdrehen des Motors und Aussetzen der Zündung entstehen, wie es z. B. beim Anlassen des Motors mit Hilfe eines Elektromotors oft der Fall ist. Da aber beim Anlassen die Zündung selbstverständl=ich nicht abgestellt ist, ist auch das .Entleerungsventil in der Auspuffleitung nicht geöffnet.It is known in Otto engines, in, the exhaust pipe To arrange a drain valve, which is opened when the ignition is switched off, to prevent fresh gas accumulations in the exhaust line and avoid any explosions that may arise as a result. This Drain valve in the exhaust line of a Otto engine has practical has no meaning, because when the engine runs out, it is in the exhaust pipe The amount of fuel to be installed is inclusive in relation to the contents of the exhaust line of the - \. exhaust pot much too small to cause inflammation. A full pumping the exhaust line with unburned mixture can only spin for a long time of the engine and failure of the ignition arise, as z. B. when starting the engine with the help of an electric motor is often the case. But there the ignition when starting Of course = I is not turned off, the drain valve is also in the Exhaust line not open.

Ganz anders dagegen liegt der Fall hei dem Entleerungsventil bei einem Gas-Diesel-Motor entsprechend der Erfindung. Hier besteht insbesondere bei ,umsteuerbaren Maschinen eine wirkliche Gefahr für den Motor, und zwar nicht nur in sehr selten eintretenden Fällen, unter der Voraussetzung ganz bestimmter Bedingungen, sondern im Regelfalle. Betrachtet man die Vorgänge im Zylinder bei umsteuerbaren Gas-Diesel-Motoren näher, dann ergibt sich folgendes: Infolge der hohen Verdichtung im Gas-Diesel-Verfahren auf 3o bis 35 atü betragen die Zünddrücke an sich schon ein Vielfaches der Zünddrücke bei einem Otto-Motor mit Verdichtung von 3 bis 8 atü. Soll nun ein mit Gas-Luft-Geniischbetriebener Gas--Diesel-Motor umgesteuert werden, d. h. auf entgegemgesetzte Drehrichtung gebracht werden, ,vie es beispielsweise bei Schiffsmaschinen üblich ist, dann muß der Motor zunächst zum Stillstand kommen. Dies wird erreicht durch die Abstellung der zur Zündung des Gases erforderlichen Zündöleinspritzung. Während des Auslaufens saugt der K=olben Gas-Luft-Gemisch weiterhin an, das infolge der Abschaltung der Ziindöl@eitispritzung nicht mehr verbrannt wird. Ist der Motor zum Stillstand gekommen und umgesteuert, dann muß er wieder in entgegengesetzter Richtung angelassen werden. Dies geschieht wie bei den Dieselmaschinen mittels Druckluft. Es wird also zusätzlich zu dem itn Zylinder bereits vorhandenen Gas-Luft-Gemisch Druckluft hinzugegeben, und es entsteht infolge des geänderten Mischungsverhältnisses zwischen Gas und Luft ein Geinisch, das unter Umständen je nach der Art des verdichteten Gases schon infolge der Verdichtung zur vorzeitigen Selbstzündung gelangt. Diese frühen Selbstzündungen sind aber insbesondere bei den niedrigen Drehzahlen während des Aaslassens außerordentlich gefäh.rl;ich für das Triebwerk der Maschine und können leicht z.ti Schaden und Zerstörungen am Motor führen. Eine weitere Gefahr-besteht darin. daß bei Frühzündungen die Flamme in die geöffnete Anlaßdruckluftleitung schlägt und hier ebenfalls zu gefährlichen Explosionen Anlaß geben kann. Aus diesen Gründen hat man bisher vermieden, eine Gas-Dieselmaschine beim Umsteuern wieder mit Gas anzufahren, sondern sie immer als reine Dieselmaschine durch zusätzliche Einspritzung von flüssigem Brennstoff in Betrieb gesetzt. Aber auch hier ist die Gefahr des Überschlagens einer durch unverbranntes G jas im Zylinder hervorgerufenen Frühzündung in die Anlaßluftleitung nicht ausgeschlossen, wenn auch geringer. Außerdem tritt auch in diesem Falle eine Überbeanspruchung des Triebwerkes ein.On the other hand, the case with the drain valve is quite different for one Gas-diesel engine according to the invention. This is particularly the case with reversible Machines pose a real threat to the engine, and not just very rarely Occurring cases, provided very specific conditions, but usually. If one looks at the processes in the cylinder in reversible gas-diesel engines closer, then the following results: As a result of the high compression in the gas-diesel process at 30 to 35 atmospheres, the ignition pressures are already a multiple of the ignition pressures in an Otto engine with a compression of 3 to 8 atm. Should now be a gas-air genius Gas - diesel engine can be reversed, d. H. brought to the opposite direction of rotation , as is customary, for example, with ship engines, then the engine must come to a standstill first. This is achieved by turning off the to Ignition of the gas required ignition oil injection. Sucks while leaking the gas-air mixture continues to rise due to the shutdown of the pilot oil injection is no longer burned. If the engine has come to a standstill and reversed, then it must be started again in the opposite direction. this happens as with the diesel machines by means of compressed air. So it is in addition to the itn Compressed air is added to the cylinder, which is already present in the gas-air mixture, and it is created due to the changed mixing ratio between gas and air, a mixture, Depending on the type of gas being compressed, this may be due to the compression comes to premature self-ignition. However, these early auto-ignitions are special extremely dangerous at the low revs during letting go.rl; i for the engine of the machine and can easily damage and destroy the Lead engine. Another danger is that. that with premature ignition the flame hits into the open starting compressed air line and is also dangerous here Explosions can give rise. For these reasons, one has hitherto avoided one Gas-diesel engine to start up again with gas when reversing, but always as pure diesel engine through additional injection of liquid fuel in Operation set. But here, too, there is the danger of rolling over an unburned one G jas pre-ignition in the starter air line caused in the cylinder not excluded, albeit less. In addition, in this case too, the Engine.

Diese Übelstände, die für den Betrieb eines Gas-Diesel-Motors von lebenswichtiger Bedeutung sind. werden vermieden. wenn man am Brennraum der Arbeitszvlinder ein Gasentleerungsventil entsprechend der Erfindung anordnet. Es wird damit überhaupt erst die Möglichkeit geschaffen, eine Gas-Dieselinaschine in einfacher Weise umsteuern zu können.These evils common to the operation of a gas-diesel engine are of vital importance. are avoided. if you look at the combustion chamber of the work cylinder arranges a gas evacuation valve according to the invention. It becomes so at all only created the possibility of reversing a gas-diesel engine in a simple manner to be able to.

In der Zeichnung ist ein Ausfülirungsbeispiel der Erfin=dung in einem Längsschnitt durch den oberen Teil eines Brennkraftinaschinenzyl.inders dargestellt.In the drawing, an exemplary embodiment of the invention is in one Longitudinal section through the upper part of an internal combustion engine cylinder shown.

Die Zeichnung zeigt die Zylinderbüchse i, den Zylindermantel 2, den KOIben 3 und den Zylinderdeckel. mit dem Einlaßventil 5 und der Zufuhrleitung 6 :für -das Gas-Luft-Gemisch. Bei Wechselmotoren, die wahlweise finit gasförmigem oder flüssigem Brennstoff im Dieselverfahren betrieben werden, ist noch ein nicht dargestelltes Umschaltorgan in der Leitung 6 angeordnet, das d;ie Gaszufuhr absperrt und d=ie Leitung 6 unmittelbar mit der Außenluft verbindet oder unigekehrt, je naclidein die Maschine bei Gasbetrieb Gas-Luft-Gemisch oder bei Betrieb mit flüssige=n Brennstoff reine Luft ansaugt. Das für die Einspritzung des flüssigen Brennstoffes erforderliche Einspritzventil und (las Auslaßventil sind zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt. Das Einlaßventil 5 wird in bekannter Weise mechanisch gesteuert. Im Zylinderdeckel .I ist nun noch eine weitere Ventilkanone vorgesehen, deren Innenrauen ; finit dem Brennraum 8 in Verbindung stellt. Die Verbindungsöffnung schließt ein mit einer Feder g belastetes Ventil io ab. Der Ventilschaft i i ist durch den Abschl.ußdeckeI 12 hindurchgeführt und trägt an seinem Ende einen kleinen Kolben 13, der in einem nach außen dichten Zylinder 1:I gleitet. In diesen Zylinder 1q. mündet unterhalb des Kolbens i= eine Luftleitung 15, die mittels des Schaltorga-ns 16 mit der Druckluftleitung 17 oder mit der %ins Freie führenden Ableitung 18 in Verbindung gebracht werden kann. Das Umschaltorgan 16 steht zweckmäßig mit der Schaltvorrichtung für die Umschaltung der Brennkraftmaschine von flüssigen auf gasförmigen Brennstoff bzw. mit dem Abstellhebel der Brennkraftmasch.ine in Verbindung. Der Innenraum 7 der Ventilkanone oberhalb des Ventilsitzes ist mit einer ins Freie fÜhrenden Entlererungsleitung i9 verbunden. Die @,Steuerung (des Gasentleerungsz entils kann natürlich auch statt der gezeichneten pneumatischen mechanisch oder hydraulisch-sein, Die Wirkungsweise des Gasentleerungsv entils ist beispielsweise beider Umschaltung von Gas- auf Ölbetrieb folgende: Wird die Brennkraftmaschine vom Gasbetrieb auf Betrieb mit flüssigem Brennstoff umgeschaltet, so wird gleichzeitig das Organ 16 so. gestellt, daß die Leitung 15 mit oder Druckluftleitung 17 in Verbindung steht und Druckluft unter den Kolben 13 in den Zylinder 14 eintritt. Diese hebt entgegen der Schl)iießkraft der Feder 9 -das Gasentleenungsventil io an, so daß der während des Auslaufs der Maschine aufwärts gehende Kolben 3 das im Brennraum vorhandene nicht verbrannte Frischgas (durch die Ventilöffnung in den Innenraum 7 .der Ventilkanone und von dort über die Leitung i9 ins Freie drückt. Beim Abwärtsgang saugt der Kolb endurch das geöffnete Einlaßventil Aden Frischgasrest, der sich noch in der Zuführungsleitung 6 befindet, in den Arbeitszylinder ein und drückt ihn beim nächsten Aufwärtsgan=g über das Gasentleerungsventil ins Freie. Nach ,einigen wenigen Kolbenhüben ist das restliche Frischgas aus dem Zylinder un=d ider Zuleitung entfernt, so d-aß bei dem anschließenden Betrieb mit flüssigem Brennstoff eine Selbstzündung von Gasresten nicht eintreten kann. Bevor der Betrieb mit flüssigem Brennstoff einsetzt, wird durch eine entsprechende Schaltung des Organs 16 der Zylinder 14 über die Leitung 15 mit der ins Freie führenden Ableitung i8 verbunden, so daß die Druckluft entweichen kann und die Feder 9 das Ventil io auf seinen Sitz drückt. Bei umsteuerbaren Diesel-Gasmaschinen ist der Vorgang genau der gleiche. Das Urnschaltargan 16 ist hier mit dem Abstellhebel der Brennkraftmaschine derart verbunden, ,daß in der Abstellstellung wieder die Druckluft :aus der Leitung 17 das Ventil io anhebt und die restlichen Frischgase aus dem Zylinder gefahrlos entfernt werden. Nachdem die Maschine nahezu zum Stillstand gekommen ist und der Abstellhebel wieder in Anfahrstellung gelegt wird, verbindet dabei ,das gekuppelte Umschaltorgan 16 die Leitung 15 und Aden Zylinder i-. mit der ins Freie führenden Ableitung 18, so,daß die Druckluft unter dem Zylinder 13 entweichen kann und die Feder 9 das Gasentleerungsventil auf seinen Sitz drückt.The drawing shows the cylinder liner i, the cylinder jacket 2, the piston 3 and the cylinder cover. with the inlet valve 5 and the supply line 6: for the gas-air mixture. In the case of alternating motors, which are operated optionally with finite gaseous or liquid fuel in the diesel process, a switching device (not shown) is arranged in the line 6, which shuts off the gas supply and connects the line 6 directly with the outside air or vice versa, depending on the The machine draws in a gas-air mixture in gas operation or pure air in operation with liquid fuel. The injection valve and the exhaust valve required for the injection of the liquid fuel are not shown to simplify the drawing. The intake valve 5 is mechanically controlled in a known manner The connection opening closes a valve io loaded with a spring G. The valve stem ii is passed through the end cover 12 and carries at its end a small piston 13 which slides in a cylinder 1: 1 which is sealed to the outside. In this cylinder 1q. Opens below the piston i = an air line 15, which can be brought into connection by means of the switching element 16 with the compressed air line 17 or with the discharge line 18 leading to the open air the switching of the internal combustion engine from liquid to gaseous fuel or with the shutdown lever of the internal combustion engine in connection. The interior 7 of the valve cannon above the valve seat is connected to a discharge line i9 leading to the outside. The @, control (of the gas discharge valve can of course also be mechanical or hydraulic instead of the pneumatic one shown At the same time, the element 16 is set in such a way that the line 15 is connected to the compressed air line 17 and compressed air enters the cylinder 14 under the piston 13. This lifts the gas discharge valve against the closing force of the spring 9 so that The piston 3, which goes upwards while the engine is running down, pushes the unburned fresh gas present in the combustion chamber (through the valve opening into the interior 7 of the valve cannon and from there via line i9 to the outside. During the downward gear, the piston sucks in the fresh gas residue through the open inlet valve A , which is still in the supply line 6, in the Arbeitsz ylinder and pushes it out into the open via the gas evacuation valve with the next upward movement. After a few strokes of the piston, the remaining fresh gas is removed from the cylinder and the supply line, so that gas residues cannot spontaneously ignite during subsequent operation with liquid fuel. Before operation with liquid fuel begins, the cylinder 14 is connected via the line 15 to the discharge line i8 leading into the open by a corresponding switching of the element 16, so that the compressed air can escape and the spring 9 presses the valve io onto its seat. With reversible diesel gas engines, the process is exactly the same. The control gear 16 is connected to the shut-off lever of the internal combustion engine in such a way that in the shut-off position the compressed air again: from the line 17 the valve io is raised and the remaining fresh gases are safely removed from the cylinder. After the machine has almost come to a standstill and the shut-off lever is placed in the starting position again, the coupled switching element 16 connects the line 15 and the cylinder i-. with the discharge line 18 leading into the open, so that the compressed air can escape under the cylinder 13 and the spring 9 presses the gas evacuation valve onto its seat.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Four-stroke internal combustion engine operating in the diesel process operated either with gas alone or optionally with gas or liquid fuel is, characterized in that a per se on the combustion chamber of each cylinder known gas evacuation valve (io) is arranged, by means of which when reversing and switching off the internal combustion engine operated with gas all = on or when switching over from gas operation to operation with liquid fuel, the unburned gas-air mixture is removed from the working cylinders and the gas supply line (6).

2. Four-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that the switching element (16) for the control of the gas evacuation valve (io) connected to the reversing device for the fuel change -is.

3. Four-stroke internal combustion engine according to claim i, characterized in that -The switching element (16) of the gas evacuation valve (io) with the hand lever to shutdown the internal combustion engine is connected.