DE200272C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 200272 KLASSE 46«. GRUPPE- M 200272 CLASS 46 «. GROUP

WASSILY GRINEWEZKI in MOSKAU.WASSILY GRINEWEZKI in MOSCOW.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. November 1906 ab.Patented in the German Empire on November 20, 1906.

Zur Einführung des Brennstoffes bei Verbrennungskraftmaschinen sind Vorrichtungen mit verschiebbaren Freiflugkolben bekannt, die durch diesen entweder nur BrennstoffDevices are used to introduce the fuel in internal combustion engines known with sliding free-flight pistons, which either only fuel through this

5 oder aber solchen mit einem geringen Teil der zur Verbrennung nötigen Luft in den Arbeitszylinder verdrängen. Es wird dort also in der Vorrichtung selbst das Brennstoffluftgemisch noch nicht gebildet und insbesondere findet keine vollkommene Regelung der Verbrennung statt. Letzterem Zweck dient das die Erfindung bildende Verfahren dadurch, daß am Ende des Verdichtungshubes die zur Verbrennung nötige Luftmenge bei höchstem Druck des Kreisprozesses aus dem Verbrennungszylinder und der Brennstoff aus einem Brennstoffbehälter in eine besondere Kolbenpumpe (Verbrennungsregler) getrennt angesaugt und darauf während des Verbrennungshubes unter inniger Mischung in den Zylinder gedrückt werden, wobei der höchste Verdichtungsdruck, sowie ein annähernd konstanter Verbrennungsdruck durch den Luftdruck in einem besonderen Druckregler unter annäherndem Druckausgleich auf den Luftkolben des Verbrennungsreglers bestimmt werden, und die Zusammensetzung des Brennstoffluftgemisches durch das Verhältnis der vom Luft- und Brennstoffkolben des Verbrennungsreglers verdrängten Volumina bedingt wird, während die nötige Menge des Brennstoffluftgemisches dadurch geregelt wird, daß nach der Bildung desselben der überschüssige Brennstoff zurück in den Brennstoffbehälter und die überschüssige Luft in den Zylinder verdrängt werden.5 or those with a small amount of the air required for combustion in the Displacement cylinder. There is therefore the fuel-air mixture in the device itself not yet formed and in particular there is no perfect regulation of the combustion. The latter purpose the method forming the invention is used in that at the end of the compression stroke the amount of air required for combustion at the highest pressure of the cycle from the combustion cylinder and the fuel sucked in separately from a fuel tank into a special piston pump (combustion regulator) and on it during the Combustion stroke are pressed into the cylinder with intimate mixing, the highest compression pressure, as well as an almost constant combustion pressure the air pressure in a special pressure regulator with an approximate pressure equalization the air piston of the combustion regulator can be determined, and the composition of the fuel-air mixture by the ratio the volume displaced by the air and fuel piston of the combustion regulator, while the necessary amount the fuel-air mixture is regulated by the fact that after the formation of the same excess fuel back into the fuel container and the excess air in the cylinder are displaced.

Dieses Regelungsverfahren unterscheidet sich infolgedessen von dem jener bekannten Vorrichtungen insbesondere in folgenden Punkten:As a result, this regulation method differs from that of the known ones Devices in particular in the following points:

1. Es wird die ganze zur Verbrennung nötige Luftmenge aus dem Verbrennungszylinder in den Verbrennungsregler gedrängt, im schädlichen Räume des Arbeitszylinders bleibt aber eine überschüssige, für die Verbrennung untätige Luftmenge.1. The entire amount of air required for combustion is extracted from the combustion cylinder pushed into the combustion regulator, in the harmful space of the working cylinder however, there remains an excess amount of air that is inactive for combustion.

2. Es ist ein annähernder Ausgleich des Verdichtungs- und Verbrennungsdruckes durch einen konstanten Druck im Druckregler vorhanden, was beide in bestimmter Weise begrenzt. 2. It is an approximate equalization of the compression and combustion pressure through a constant pressure is present in the pressure regulator, which limits both in a certain way.

3. Es wird eine genaue Regelung des Brennstoffluftgemisches dadurch ermöglicht, daß die gesamte zur Verbrennung nötige Luft und ebenso der Brennstoff allmählich in den Zylinder -gedrückt werden, und zwar in bestimmtem gegenseitigen Verhältnis, das abhängt vom Verhältnis der Dichte dieser beiden Stoffe und vom Verhältnis der entsprechenden verdrängten Volumina derselben.3. A precise regulation of the fuel-air mixture is made possible by that all the air necessary for combustion and also the fuel gradually in the cylinder are pressed, in a certain mutual relationship that depends on the ratio of the density of these two substances and on the ratio of the corresponding displaced volumes of the same.

4. Die Regelung der Menge des Brenngemisches geschieht durch Herausdrängen des überflüssigen Brennstoffes in dessen Behälter bzw. der überflüssigen Luft in den Zylinder4. The amount of fuel mixture is regulated by pushing out the superfluous fuel in its container or the superfluous air in the cylinder

nach der Bildung des Brenngemisches, welches also eine konstante Zusammensetzung bei allen Belastungen erhalten kann.after the formation of the fuel mixture, which therefore has a constant composition can get at all encumbrances.

5. Die Geschwindigkeit der Verbrennung wird in Abhängigkeit von der Maschinengeschwindigkeit geregelt, indem die durch den Luftdruck geregelte Bewegung des Flugkolbens des Verbrennungsreglers übereinstimmt mit der Bewegung des Arbeitskolbens.5. The rate of combustion will depend on the engine speed regulated by the movement of the flight piston of the combustion controller, which is regulated by the air pressure with the movement of the working piston.

Der Druckregler besteht bei der Vorrichtung zur Ausführung des Regelungsverfahrens aus einem verhältnismäßig großen Druckluftbehälter, in dem ein annähernd konstanter Druck herrscht, der den höchsten Kompressions- und Verbrennungsdruck im Verbrennungszylinder regelnd beeinflußt, und die Kolbenbewegung des Verbrennungsreglers erfolgt bei ungefährem Ausgleich dieser beiden auf seinen beiden Seiten wirkenden Drücke, während die Verstellung des Brennstoffverteilers zur Regelung der Brenngemischzusammensetzung vom Maschinenregulator aus beeinflußt wird.The pressure regulator exists in the device for carrying out the control method from a relatively large compressed air tank in which an approximately constant The pressure prevails, which has the highest compression and combustion pressure in the combustion cylinder regulating influenced, and the piston movement of the combustion controller takes place with approximate equalization of these two acting on both sides Pressures while adjusting the fuel distributor to regulate the composition of the fuel mixture is influenced by the machine regulator.

Die Erfindung umfaßt weiter besondere Ausbildungen dieser Vorrichtung für flüssigen und " gasförmigen Brennstoff und an diesen eine Überwachung des Durchtrittsquer-r schnittes des gebildeten Brenngemisches in den Zylinder von der Maschinensteuerung aus.The invention further comprises special designs of this device for liquids and "gaseous fuel and on these a monitoring of the cross-passage r cut of the fuel mixture formed into the cylinder from the machine control.

In der Zeichnung sind ein Verbrennungsregler für eine mit öl betriebene und ein solcher für eine mit Gas betriebene Maschine als Ausführungsbeispiele gegeben.In the drawing are a combustion controller for an oil-powered and a such given for a gas-powered machine as exemplary embodiments.

Fig. ι zeigt ersteren im Längsschnitt,Fig. Ι shows the former in longitudinal section,

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt in einer anderen Stellung der Ölspindel, währendFig. 2 is a partial longitudinal section in another position of the oil spindle, while

Fig. 3 ein Querschnitt nach A -B in Fig. 1 ist.Figure 3 is a cross-section along A-B in Figure 1.

Fig. 4 ist ein Längsschnitt,Fig. 4 is a longitudinal section,

Fig. 5 ein solcher in anderer Stellung der Gasspindel undFig. 5 such in a different position of the gas spindle and

Fig. 6 ein Querschnitt nach C-D durch die zweite Ausführungsform.6 shows a cross section according to CD through the second embodiment.

In Fig. ι bis 3 ist α der Verbrennungszylinder der Maschine, b ist das Gehäuse des Reglers, welches den Luftzylinder bildet und mit einem Stutzen c in den Verbrennungszylinder mündet. An der oberen Seite des Gehäuses b ist ein Stutzen d angeordnet, der in einen Behälter, den Druckregler \, mündet. Der Luftkolben e umfaßt mit seiner Muffe/ die Spindel g des Luftventils /j; dessen Sitz hat eine kleine Nut v, so daß stets unter dem Kolben e der gleiche Druck herrscht wie im Zylinder a. In der Spindel g ist eine drehbare Ölspindel i angeordnet, in der sich ein dicht anschließender, z. B. eingeschliffener Kolben j bewegt, der an einem Querstab k befestigt ist, der durch breite Schlitze / der Spindel g hindurchgeht und mit der Kolbenmuffe f fest verbunden ist (Fig. 3). Die ölspindel i wird durch eine Stange m gedreht und hat unten zwei öffnungen n, 0. In der einen Grenzstellung der Drehung kommuniziert die eine öffnung η mit einer Reihe feiner öffnungen ρ im Ventil h (Fig. 2), in der anderen (Fig. 1) kommuniziert die andere öffnung 0 mit einem Längskanal q der Spindel g, welcher oben durch eine Leitung r an den ölbehälter angeschlossen ist.In Fig. 1 to 3, α is the combustion cylinder of the machine, b is the housing of the controller, which forms the air cylinder and opens into the combustion cylinder with a connector c. On the upper side of the housing b there is a nozzle d which opens into a container, the pressure regulator \. The air piston e includes with its sleeve / the spindle g of the air valve / j; its seat has a small groove v, so that the same pressure always prevails under piston e as in cylinder a. In the spindle g a rotatable oil spindle i is arranged, in which a tightly adjoining, z. B. ground piston j moved, which is attached to a cross rod k , which passes through wide slots / the spindle g and is firmly connected to the piston sleeve f (Fig. 3). The oil-spindle-i is rotated m by a bar and has n openings below two, 0. In the one limit position of rotation communicates an opening η with a row of apertures fine ρ in the valve h (Fig. 2) in the other (Fig. 1) communicates the other opening 0 with a longitudinal channel q of the spindle g, which is connected at the top by a line r to the oil container.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:The device works as follows:

Bei fortschreitender Abdichtung der Luft im Arbeitszylinder werden Kolben e und Hülse g zusammen nach oben gedruckt, bis der Flansch s der Hülse g oben anschlägt. Nun bleibt Hülse g stehen und Kolben e bewegt sich allein nach oben, wobei der in Spindel i dicht anschließende Kolben j Brennstoff durch Loch ο und Leitung q in das Innere der Spindel i saugt. Geht nun der Arbeitskolben nach unten, so kehrt Kolben e um, und es werden durch eine Drehung der Spindel i die Kanäle η und ρ miteinander verbunden; so wird Brennstoff durch den Kolben j in den Verbrennungsraum durch Kanäle η und ρ gedrückt. Schließlich wird Kolben e Hülse g mitnehmen und beide werden in die Schlußstellung gelangen.As the air in the working cylinder continues to be sealed, piston e and sleeve g are pressed together upwards until the flange s of the sleeve g hits the top. Now sleeve g stops and piston e moves upwards alone, wherein the i-tight in subsequent spindle piston j fuel through hole ο line and q in the interior of the spindle i aspirated. If the working piston now goes down, piston e reverses, and the channels η and ρ are connected to one another by turning the spindle i; fuel is pressed by piston j into the combustion chamber through channels η and ρ. Finally, piston e will take sleeve g with it and both will move into the final position.

Eine plötzliche Druckerhöhung infolge der Verbrennung im Zylinder, was eine unzulässige Rückbewegung des niedergehenden Kolbens e nach oben, also eine stoßartige Bewegung desselben zur Folge haben könnte, ist nicht zu befürchten, indem der Niedergang des Kolbens e erst dann beginnt, wenn der Arbeitskolben bereits einen kleineren Teil seines Hubes zurückgelegt hat und schon eine verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit hat, während die Bildung und Einspritzung des Brenngemisches in den Zylinder eine allmähliche während der ganzen Verbrennungsdauer ist, so daß während dieser ein Verbrennungsgleichdruck herrscht, dem ein ebensolcher Überdruck im Druckluftbehälter ^ gegenübersteht.A sudden increase in pressure as a result of the combustion in the cylinder, which could result in an inadmissible backward movement of the descending piston e upwards, i.e. a jerky movement of the same, is not to be feared, since the decline of the piston e only begins when the working piston is already one has covered a smaller part of its stroke and already has a relatively high speed, while the formation and injection of the combustion mixture into the cylinder is gradual during the entire duration of the combustion, so that during this there is an equal combustion pressure, which is countered by the same overpressure in the compressed air tank ^.

Die Drehung der Spindel i geschieht durch die Steuerstange m, die durch den Zentrifugalregler der Maschine beeinflußt wird.The rotation of the spindle i is done by the control rod m, which is influenced by the centrifugal controller of the machine.

Das Einspritzen des Brennstoffes bei Niedergang der Kolben e und j in den Luftstrom, der durch den Spalt am Ventil h in den Zylinder gedrängt wird, geschieht mit großer Geschwindigkeit (100 bis 120 m/sek.).. Um erforderlichenfalls den Durchgangsquerschnitt hierbei so zu regeln, daß die Luft mit konstanter Geschwindigkeit in den Zylinder strömt, kann durch eine von einem Exzenter der Maschinensteuerung beeinflußte Klinke t der Kopf der Spindel i mit steigender Geschwindigkeit niedergedrückt werden. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß dieWhen the pistons e and j descend, the fuel is injected into the air stream, which is forced into the cylinder through the gap at valve h , takes place at high speed (100 to 120 m / sec.) regulate that the air flows into the cylinder at a constant speed, the head of the spindle i can be pressed down with increasing speed by a pawl t influenced by an eccentric of the machine control. The arrangement is made so that the

Klinke t und der sie später niederdrückende Wälzhebel das Anheben der Spindel nicht hindern.The pawl t and the roller lever that will later press it down do not prevent the spindle from being raised.

Die Einzelheiten der Bauart, das Zusammenpassen der einzelnen Teile, die Wasserkühlung der Luftspindel, für welche die Kammer am Deckel des Zylinders α bestimmt ist, sowie verschiedene Abdichtungen sind auf der schematischen Zeichnung nicht angegeben.The details of the design, the fitting together of the individual parts, the water cooling of the air spindle, for which the chamber on the cover of the cylinder α is intended, and various seals are not shown on the schematic drawing.

ίο Die ölspindel kann auch durch andere Verteiler, z. B. kleine getrennte Ventile oder Hähne ersetzt, der ölplunger außerhalb der Luftspindel verlegt, anstatt starrer Verbindung zwischen dem Kolben e und dem ölplunger j kann eine Hebelübersetzung oder eine federnde Verbindung oder Luftpufferverbindung eingerichtet, der Zerstäuber von dem Luftventil getrennt werden usw. Statt der kleinen Nut ν am Luftventilsitz kann in der Spindel h ein kleines Überströmventil angeordnet sein, welches ebenfalls die Unterseite des Kolbens e mit dem Verbrennungszylinder α verbindet. Der Andrückmechanismus der Spindel h kann, wenn auch mit einigem Nachteil für die Gleichmäßigkeit der ölzerstäubung, weggelassen werden.ίο The oil spindle can also be used by other distributors, e.g. B. replaced small separate valves or taps, relocated the oil plunger outside the air spindle, instead of a rigid connection between the piston e and the oil plunger j , a lever transmission or a resilient connection or air buffer connection can be set up, the atomizer can be separated from the air valve, etc. Instead of the small Groove ν on the air valve seat, a small overflow valve can be arranged in the spindle h , which likewise connects the underside of the piston e with the combustion cylinder α . The pressing mechanism of the spindle h can be omitted, albeit with some disadvantage for the uniformity of the oil atomization.

Der Verbrennungsregler für eine Gasmaschine (Fig. 4 und 5) ist wesentlich ähnlich dem Ölverbrennungsregler, zeigt aber eine etwas abgeänderte Ausführung infolge der verhältnismäßig großen Dimensionen des Gaszylinders im Vergleiche mit dem ganz kleinen ölzylinder in der Spindel i bei Fig. 1. Der Luftzylinder b ist an seiner oberen Seite durch den Stutzen d an den Druckregler ^ und an seiner unteren Seite durch die Büchse c an den Verbrennungszylinder α angeschlossen. Der hohle Luftkolben e bildet gleichzeitig einen Gaszylinder-x, dessen untere Seite durch den Kanal q¹, die hohle Büchse n> und den Stutzen r¹ stets in Verbindung mit einem Hochdruckgasbehälter steht. Der mit der Büchse w verbundene Kolben e¹ trennt die obere Seite des beweglichen Gaszylinders χ von der unteren. In der Spindel g ist eine drehbare hohle Gasspindel 2¹ eingeschlossen, die als Gasverteiler dient. Die Spindel z"¹ ist stets mit der oberen Seite des Gaszylinders χ durch die seitlichen Öffnungen y in Verbindung. Ist die Spindel i^l durch die Steuerstange m in die Schließlage gedreht, so steht das Spindelinnere durch Öffnungen y¹ mit der unteren Seite des Gaszylinders in Verbindung (Fig. 4). In der Öffnungslage wer-The combustion controller for a gas engine (Fig. 4 and 5) is essentially similar to the oil combustion controller, but shows a slightly modified design due to the relatively large dimensions of the gas cylinder compared to the very small oil cylinder in the spindle i in Fig. 1. The air cylinder b is connected on its upper side through the nozzle d to the pressure regulator ^ and on its lower side through the sleeve c to the combustion cylinder α . The hollow air piston e simultaneously forms a gas cylinder-x, the lower side of which is always connected to a high-pressure gas container through the channel q ¹ , the hollow sleeve n> and the nozzle r ^1. The piston e ¹ connected to the sleeve w separates the upper side of the movable gas cylinder χ from the lower one. In the spindle g a rotatable hollow gas spindle 2 ^{1 is} enclosed, which serves as a gas distributor. The spindle z " ¹ is always connected to the upper side of the gas cylinder χ through the lateral openings y . When the spindle i ^{l is turned into the closed position} by the control rod m , the inside of the spindle is connected to the lower side of the gas cylinder through openings y ¹ in connection (Fig. 4).

den die Öffnungen y^l geschlossen und die Öffnungen n¹ mit den Mischungslöchern p^x des Luftventils verbunden (Fig. 5).the openings y ^l closed and the openings n ¹ connected to the mixing holes p ^{x of} the air valve (Fig. 5).

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Beim Hochgehen des Kolbens e wird Gas aus dem Raum χ in den Raum über dem Kolben e¹ gedrückt, wobei die Kanäle y^l geöffnet sind, da die Spindel i^l in der Stellung von Fig. 4 steht. Werden beim Niedergang des Kolbens e durch Drehung der Spindel i¹ die Kanäley^l geschlossen und die Kanäle p^l, n^l miteinander verbunden (Fig. 5), so wird das Gas aus dem Raum über dem Kolben e¹ durch das Innere der Spindel i^l hindurch in den Verbrennungsraum gedrückt und gleichzeitig Gas aus dem Brenn-Stoffbehälter durch Kanal q¹ in .den Raum χ gesaugt.The mode of operation of this device is as follows: When the piston e goes up, gas is pressed from the space χ into the space above the piston e ¹ , the channels y ^{l being} open because the spindle i ^{l is} in the position shown in FIG. If, as the piston e descends by rotating the spindle i ^1, the channels y ^{l are} closed and the channels p ^l , n ^l are connected to one another (FIG. 5), the gas from the space above the piston e ¹ passes through the interior of the spindle i ^{l is} pressed through into the combustion chamber and at the same time gas is sucked out of the fuel container through channel q ¹ into the chamber χ.

Das Hubvolumen des Gaszylinders ist bei Gas mit dem niedrigsten Heizwerte ungefähr halb so groß wie das Hubvolumen des Luft-Zylinders infolge der Gasabkühlung im Zwischenkühler. Das Hubvolumen des Gaszylinders kann den verschiedenen Gasarten durch Änderung der Büchse w angepaßt werden. Für schnellaufende Maschinen kann man den Gaszylinder getrennt vom Luftzylinder mit einem Beschleunigungsmechanismus (ähnlich wie bei Fig. 1 bis 3) ausführen.In the case of gas with the lowest calorific value, the stroke volume of the gas cylinder is approximately half as large as the stroke volume of the air cylinder due to the gas cooling in the intercooler. The stroke volume of the gas cylinder can be adapted to the different types of gas by changing the sleeve w. For high-speed machines you can run the gas cylinder separately from the air cylinder with an acceleration mechanism (similar to Fig. 1 to 3).

Claims

Patent Claims:

1. Procedure for regulating combustion in internal combustion engines, characterized in that at the end of the compression stroke the amount of air required for combustion at the highest pressure of the Cycle process from the combustion cylinder and the fuel from one Fuel tank is sucked into a special piston pump (combustion regulator) separately and on it during the combustion stroke are pressed into the cylinder with intimate mixing, with the highest compression pressure as well as a almost constant combustion pressure due to the air pressure in a special pressure regulator with almost equal pressure on the air piston of the combustion regulator and the composition of the combustion mixture is determined by the ratio of the volumes displaced by the combustion regulator's air and fuel pistons, while the necessary amount of the fuel mixture is regulated by the fact that after the formation of the same, the excess Fuel is returned to the fuel container and the excess air is displaced into the cylinder.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, consisting from a combustion controller connected to the combustion cylinder, which when its air and fuel pistons open sucks compressed air from the cylinder and fuel from a fuel container separately and at Decline of the piston the fuel mixture

pushes into the cylinder, characterized in that the piston movement of the Combustion regulator when roughly balancing the on either side of the air piston acting pressures, on the one hand a certain pressure in a relatively large compressed air tank (Pressure regulator), on the other hand the regulated highest compression and combustion pressure in the combustion cylinder takes place, in order to have a uniformly constant composition of the fuel mixture its amount by a Adjustment of the fuel distributor influenced by the centrifugal regulator of the machine is regulatingly changed.

3. Embodiment of the pressure regulator according to claim 2 for machines operated with liquid hydrocarbons, characterized in that an oil spindle (i) is rotatably arranged within the air valve spindle (g) , in which there is a plunger piston connected to the air piston (e) guided on the air valve spindle - ben. (j) moves, with the alternating closure of the oil spindle against the oil container and the valve injection openings by rotating the oil spindle from the machine control.

4 embodiment is that the guided to the air valve stem (g) air cylinder piston (s) as a portable gas cylinder (x) is formed of the combustion controller according to claim 2 for Qasmaschinen, characterized in that moves against a fixed piston (e ^1), wherein the alternating closure of the gas cylinder from the pressurized gas container and the valve injection openings by turning a gas spindle (V-) from the machine control.

5. Embodiment of the combustion controller according to claim 3 and 4, characterized in that von.der machine control from the decline of the air valve spindle (g) is influenced in a regulating manner.

1 sheet of drawings.