CH98630A - Verfahren zum Betriebe von Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen für flüssige Brennstoffe. - Google Patents

Description

  Verfahren     zuin    Betriebe von     Zweitakt-Verbrennungskraftinaschinen        fär    flüssige  Brennstoffe..    Gegenstand der Erfindung ist     ein    Ver  fahren zum Betriebe     von        Zweitakt-Verbren-          nungskraftmaschinen   <B>für</B> flüssige Brennstoffe,  bei welchen der Brennstoff, im flüssigen Zu  stand in den Arbeitszylinder eingeführt, dabei  fein verteilt Lind mit der Verbrennungsluft  gemischt wird, worauf das Gemisch während  der Kompression durch eine besondere Zünd-.       einrichtLing    entzündet wird.  



  Bei     Zweitakt-Verbrennungsmotoren    für  flüssige Brennstoffe bestehen ganz allgemein  grosse Schwierigkeiten hinsichtlich -der Ge  mischbildung, welche wesentlich mit dazu bei  tragen,     dass    das maschinentechnisch an sich  sehr vorteilhafte     Zweitaktverfahren    gerade bei  derartigen Motoren gegenüber dem Viertakt  weitaus weniger zur Anwendung gelangt.  



  Die bei Zweitaktmotoren meist übliche  Art, einen Vergaser zwischen Spülpumpe und  Arbeitszylinder anzuordnen, ist mit allerhand  Nachteilen verknüpft, vor allein führt sie zu       Brennstoffverlusten    während der Spülung, da  das fertige Gemisch     zur    Austreibung der ver  brannten Gase benutzt wird und ein Ent-    weichen eines Teils dieses Gemisches durch  den Auspuff nicht zu vermeiden ist.

   Ander  seits ist bei Einführung des     Brennstoffes    in  den Arbeitszylinder die zur Verdampfung und       M,        ischung    mit der Verbrennungsluft verfüg  bare Zeit verhältnismässig kurz, so     dass    die       Zündfähigkeit    des Gemisches, namentlich bei  stark     wechselnderBelastung,    in Frage gestellt  ist.

   Man hat deshalb auch versucht, die Bil  dung eines     zündfäliigen    Gemisches bei Ma  schinen der in Frage kommenden Art durch  Anordnung glühender     Prallflächen    im Zylinder  zu erleichtern.<B>'</B> Derartige Maschinen weisen  aber eine Reihe von Eigenschaften auf, welche  ihrer allgemeinen Verwendung hinderlich im  Wege stehen, so     dass    sie in der Regel nur  dort am Platze sind, wo es auf genaue Regel  fähigkeit, geringen Brennstoffaufwand und  dergleichen weniger ankommt als auf geringe  Empfindlichkeit hinsichtlich der Wartung und  der Art des     Brennstoffes.     



  Gemäss vorliegender Erfindung werden die  Brennstoffverluste, welche die Anordnung von  Vergasern bei     Zweitaktmaschinen    mit sich      bringt, dadurch vermieden,     dass    der     Breiiii-          stoff    in fein     vErteiltem    Zustande erst im Ar  beitszylinder mit der Verbrennungsluft ge  mischt wird und     dass    mindestens ein ge  ringer Teil Frischluft bereits in den Arbeits  zylinder gelangt ist, bevor die Einführung des  Brennstoffes beginnt, die ihrerseits, von dem  sich nach der Einführung des Brennstoffes  bildenden Gemisch vor sieh hergetrieben, zur  Ausstossung der verbrannten Gase dient.

   Uni  hierbei ohne Anwendung glühender Flächen  in der zur Verfügung stehenden kurzen Zeit  zwischen Einspritzbeginn und Zündung ein  zündfähiges Gemisch zu erzielen, ist es nötig,  eine sehr innige Mischung des Brennstoffes  und der Verbrennungsluft herbeizuführen.  



  Dies wird dadurch erreicht,     dass    der     Brenii-          stoff    in eine im Arbeitszylinder rotierende  Luftladung eingespritzt wird. Die Rotations  bewegung der Luft wird. dadurch erzeugt,       dass    die Spülluft durch die auf dein Umfang  des Zylinders angeordneten Schlitze nicht  radial, sondern in Richtung einer Sehne     (an-          näherndtangential)    einströmt.

   Untersuchungen  haben ergeben,     dass        derartig-eingeführte    Spül  luft ihre kreisende Bewegung     atieli    nach     Ab-          schluss    der Schlitze während der     Koinpression     und selbst der     darauffolgenden    Verbrennung  beibehält. Diese Erscheinung wird also erfin  dungsgemäss dazu benutzt, um trotz der sehr  kurzen zur Verfügung stehenden Zeit eine in  nige Mischung des Brennstoffes mit der Ver  brennungsluft herbeizuführen.

   Dabei ergibt  sich der     grot.)e    Vorteil,     dass    keinerlei beson  dere Einrichtungen und auch kein besonderer       Eriergieauf    wand zur Ei     rzeugung   <B>d</B> er Rotations  bewegung der Verbrennungsluft notwendig  ist, da, wie die Erfahrung zeigt, die<B>Spül-</B>  widerstände bei in Richtung einer Sehne ein  strömender Luft nicht grösser werden als bei  radialem Einströmen, während die Güte der  Ausspülung wahrscheinlich noch verbessert  wird.  



  <B>.</B> Gegenüber bekannten Anordnungen, bei  welchen der Brennstoff in Sehnenrichtung in  eine ruhende Luftladung eingespritzt wird  und diese dadurch zur Rotation bringen soll,  hat die neue Anordnung den grossen Vorteil,         dass    die ganze Luft schon bei Beginn der  Einspritzung in heftigster Rotationsbewegung  sieh befindet und nicht erst durch den Brenn  stoff selbst beschleunigt     züi    werden braucht.  



  Besonders geeignet für die Durchführung  des neuen     Getnischbildungs-Verfabrens    sind       Zweitaktgegenkolbenmasehinen,    sowohl wegen  der bei diesen     Maseliinen    ermöglichten guten  Ausspülung, als auch wegen des glatten,  einem langen Anhalten der Luftrotation     dien-          lieben    Verlaufs der     Wandun-,en    des     Verbren-          nungsraunies.    Das     Verfabren    kann aber     aueh     bei     Einkolbeuniaschinen    verwendet werden,  wenn dieselben Spülkränze besitzen,

   bei denen  die Einführung der Luft in Richtung einer  Sehne zulässig ist. Als Ausführungsbeispiele  des nach dein Verfahren gemäss der Erfindung  zu betreibenden Motors sind zur beispiels  weisen Erläuterung des Verfahrens auf der  Zeichnung     Motore        init    zwei sich gegenläufig  bewegenden Kolben in jedem Zylinder dar  gestellt.  



  Die     Fig,   <B>1</B> und<B>5</B>     bis   <B>7</B> zeigen Längs  schnitte durch     Zweitakt-euenkolbenniaschinen     Vorliegender<B>Erfindung;</B>       Fig.    2 ist ein Schnitt durch     den        Spül-          schlitzkranz;          Fig.   <B>3</B> und 4 sind Zylinderquerschnitte an  der     Einspritzstelle;          Fig.   <B>8</B> ist ein teilweiser Längsschnitt durch  eine in der Gegend des  Spülkranzes       Fig.   <B>9</B> ist ein Querschnitt durch den Spül  kranz;

    Die     Fi   <B>g. 10</B>     und   <B>11</B> zeigen     Druckvolumen-          Diagramme    der nach dein neuen Verfahren  arbeitenden     31a,#chinen.     



  In den Figuren bedeuten:  <B>1</B> den     Arbeitszylindeil,    der von der<B>Spül-</B>  luft in     Sehraubenlinien    durchströmt wird,  2 die in Richtungen von     Selmen    verlaufenden  Spülschlitze,<B>3</B> den     Spülluftbehälter,    4 das  Einspritzorgan,<B>5</B> die Brennstoffzuleitung,<B>6</B>  die Zündkerze,<B>7</B> die Auspuffschlitze,<B>8</B> den  Auspuffbehälter,<B>9</B> und,<B>10</B> die beiden Arbeits  kolben, von denen der Kolben<B>9</B> die     Spill-          schlitze    und der Kolben<B>10</B> die     Auspuffselilitze     steuert.

   Die Luftbewegung ist durch die ein-      gezeichneten     Spiralpfeile    ersichtlich gemacht,  die     AUSpuffgase    sind durch sich kreuzende  Striche angedeutet.  



       Fig.   <B>1</B> zeigt eine normale Ausführung der  neuen     Maschinenart.    Brennstoffdüse 4 und  Zündkerze<B>6</B> sind in der Wand des in der  Mitte des Zylinders<B>1</B> gelegenen Verbren  nungsraumes angeordnet. Der     Spülschlitzkranz     ist, wie     Fig.    2     ei-sehen        lässt,    in bei Diesel  motoren bekannter Weise so ausgebildet,     dass     die     Spülluftkanäle    2 in Richtung einer     Sehrie     in den Zylinder münden, so     dass    die ein  strömende Luft in Rotation gerät.  



  Nach     Fig.   <B>3</B> wird der Brennstoff in Ge  stalt eines Streukegels senkrecht zu den rotie  renden Luftmassen eingespritzt, so     dass    sich  die ganze rotierende Luftmenge mit Brenn  stoff sättigen kann.  



  Nach     Fig.    4 wird der Brennstoff in der  Richtung einer Schrie, der Drehrichtung der  Luft entgegen, eingeführt, wodurch sich eben  falls eine gleichmässige Verteilung von Brenn  stoff     und    Luft erzielen     lässt.     



  Nach     Fig.   <B>5</B> wird der Brennstoff, in     ach-          sialer    Richtung der einströmenden Luft ent  gegen gerichtet, eingespritzt. Dieses ist     nament-          lieh    darin von Vorteil, wenn die Brennstoff  einspritzung     schr    früh,<B>d. b.</B> möglichst bald  nach Eröffnung der     Spülsehlitze,    durch den  Kolben<B>9</B> erfolgen soll, da nicht so leicht  Brennstoff mit dem     Spülluftüberschuss    in den       Auspuffrauin    mitgerissen wird.  



  Bei<B>-</B> der Einrichtung nach     Fig.   <B>6</B> erfolgt  die Einspritzung des Brennstoffes nach der  andern Seite gegen den den Auspuff steuern  den Kolben<B>10,</B> dessen heisse     Bodenfläclie    die  Verdampfung begünstigt. Die Einspritzung  darf in diesem Fall erst dann beginnen, wenn  die     Auspuffsehlitze    eben geschlossen haben,  da sonst     BrennstoffverlUste    eintreten. Die  Pfeile deuten die Fortdauer der Rotation der  zwischen den Kolben<B>9</B> und<B>10</B>     eingeschlos-          senen    Luft nach     Abschluss    der Schlitze 2  und<B>7</B> an.  



  Nach     Fig.   <B>7</B> ist das Einspritzorgan 4 nicht  mehr im     Totraum    angeordnet, sondern nach  den     Einspritzschlitzen    hin verschoben. Die  Einspritzung kann in diesem Falle schon    früher beginnen als bei Anordnung     des'Ein-          spritzorgans    im     Totraum,    kann aber nicht  über die ganze Kompression fortgesetzt werden.  



  Nach     Fig.   <B>8</B> und<B>9</B> erfolgt die Einführung  des Brennstoffes in den Spülkranz 2 selbst.  Die Einspritzdüsen 4 münden in die Kanäle 2  des Spülkranzes. Sie können entweder in  Richtung dieser Kanäle verlaufen oder in einem  Winkel dazu angeordnet sein.  



  Die Zeit für die Brennstoffeinführung ist  bei dieser Anordnung     natLirgemä(,)    auf die Er  öffnungsdauer der Schlitze beschränkt.  



       Fig.   <B>10</B> und<B>11</B> zeigen Diagramme von       Verbrenntingskraftmasehinen        derbeschriebenen     Art. Es bedeutet:  A den Beginn des Auspuffes, B den Be  ginn des     Spülens,   <B>C</B> das Ende des     Spülens,     <B>D</B> das Ende des Auspuffes     (Abschluss    der Aus  puffschlitze),<B>E</B> den Beginn der Brennstoffzu  fuhr, F das Ende der     Brennstoffzufuhr.     



  Die Strecke im Diagramm, während der  der Brennstoff zugeführt wird, ist durch  Schraffierung hervorgehoben, Z bedeutet den  Zündzeitpunkt     und        R    das Ende der Verbren  nung.  



       Fig.   <B>10</B> zeigt das     Diagranim,    wie es bei  den Bauarten nach     Fig.   <B>1</B> oder<B>5</B> erzielt wird.  Die Brennstoffzufuhr beginnt in der Regel  bald nach<B>Off</B>     nen    der     Spülseblitze,   <B>d.</B> h. nach  dem der für vollständige Ausspülung nötige       Spülltiftüberschuss    an dem Einspritzorgan     vor-          beigeströmt    ist (Punkt E), und datiert wäh  rend eines Teils der Kompression an bis  Punkt F.  



  Das     Diagramm    nach     Fig.   <B>11</B> entspricht  einem Arbeitsverfahren, bei welchem die Brenn  stoffeinspritzung erst während der Kompres  sion beginnt und über den     Zündpunkt    Z     hin-          ans    in die Verbrennungsperiode hinein fort  gesetzt wird.  



  Änderung der Einspritzrichtung, der Form  des     Brerinstoffstrahls,    des Einspritzdruckes       Lisw.    ermöglicht, für verschiedene Brennstoffe  jeweils günstige     Mischungs-    und     Zündungs-          bedingutigen    herzustellen.  



  Die Erfindung ist namentlich dort von Be  deutung, wo die Bedingungen für eine gute       Gemischbildung    besonders erschwert sind,      also namentlich bei Motoren mit sehr hoher  Drehzahl. Ferner dort, wo es auf Einfachheit  und Zuverlässigkeit des     iMotors    ankommt,  wo eine gute Regulierfähigkeit hinsichtlich  Drehzahl und Belastung verlangt wird und  endlich Wert auf sofortige Betriebsbereitschaft,  also namentlich auf leichtes und rasches An  werfen ohne langen Aufenthalt durch Vor  wärmen und dergleichen gelegt werden     muss.     Diese Bedingungen spielen insbesondere bei       Notoren    eine Rolle, die zum Antrieb von Fahr  zeugen dienen.

   Trotzdem das     Zweitakt-Ver-          fahren    an sieh gerade bei Motoren     für    Fahr  zeugantrieb infolge der besseren Ausnutzung  der ganzen     Maschiiie    das Gegebene wäre, ist  bisher auf diesem Gebiete der Viertaktmotor  last ausschliesslich     zur    Anwendung gelangt,  weil die oben genannten Bedingungen für den  Zweitaktmotor sehr schwer zu erfüllen waren.  



  Durch die vorliegende.     E,        rfludung    wird die       316glichkeit    geboten, diese Schwierigkeiten zu  vermeiden oder wesentlich zu verringern und  deshalb die     Zweitakt-Verbrennungskraftnia-          schine    für flüssige Brennstoffe sowohl für all  gemeine Zwecke, namentlich aber für das  schwierige Gebiet der     Fahrzeugmotoren    besser  verwendbar zu machen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE: <B>1.</B> Verfahren zuni Betriebe von Zweitakt- Verbrennungskraftmaschinen für flüssige Brennstoffe mit Schlitzsteuerung für die -Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, dar) die Erzeugung des zündfähigen Ge- iiiisches durch Mischung der Verbrennungs luft mit dem fein verteilten Brennstoff, lin Arbeitszylinder selbst in der Weise, erfolgt, dass die Spül- und Ladeluft nicht radial,

   sondern in Richtung einer Sehne in den Arbeitszylinder eingeführt wird, damit sie dort in schnelle Rotation gelangt, und dass, nachdem die Spülung begonnen hat, in <B>h</B> diese auch nach Abschluss der Spülschlitze weiter rotierende Luftmasseflüssio-er Brenn stoff aus der Zuleitung derart eingeführt wird, dass ein Entweichen von Brennstoff durch den Auspuff nicht erfolgt, worauf die Zündung des Gemisches durch eine besondere Zündeinrichtung erfolgt.

   II. Zweitakt-Verbrennungskraftmaschine für flüssige Brennstoffe zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch die Kombination eines<B>Ar-</B> beitszylinders, bei dein für die Spülluft zufuhr Schlitze vorgesehen sind, -welehe nicht radial, sondern in Richtung einer Sehne in den Zylinder münden, mit einem den flüssigen Brennstoff in den Arbeits- ZD zylinder ausspritzenden Organ.

   UNTERANSPRüCHE,: <B>1.</B> Verfahren zum Betriebe von Zweitakt-Ver- brennungskraftniaschinen nach Patentan spruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Einführung des Breiiiistoffes noch während der Spülperiode beginnt. 2. Verfahren 7uni Betriebe von Zweitakt-Ver- breiinungskraftmaschinen nach Patentan spruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung Über den Zündpunkt hinaus fortgesetzt wird.

   nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass der grösste Teil des BreiiiistoffstrahIN die im Arbeitszylinder rotierende Luft senk recht zu ihrer Bewegutigsrichtung durch dringt. 4. Zweitakt-Verbreiniungskraftinaschine nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffb#trahl in Richtiig einer Sehne, dein Dreh.,#iiiii der Verbrennungsluft entgegen, eingeführt wird.

   <B>h</B> <B>5.</B> Zweitakt-Verbrennun.-skraftmaschine nach Patentansprueb, <B>11,</B> bei welcher die Spiltl- hift vom äussern Kolbentotpunkt nach dem Verbrennungsrauni sti,;;iiit, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einspritzstelle zwischen dein innern Totpunkt und dem Lufteintritt aiio,eoi,dnet ist.

   <B><I>b</I></B> <B>6.</B> Zweitakt-Verbrennungskraftinaschine nach Patentanspruch II, dadurch o#ekennzeichnet, dass der Brennstoff während der Eri#ffnung der Spülerschlitze in die diese Schlitze durchstrUniende Luft eingespritzt wird.

   <B>7.</B> Zweitakt-Verbrennungskraftinaschine nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffstrahl exzentrisch zur Maschinenachse in den Arbeitzylinder ein- geführt und auf eine Kolbenfläche gespritzt wird.