DE397837C

DE397837C - Method for operating internal combustion engines

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Publication number: DE397837C
Application number: DED41036D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1922-01-04
Filing date: 1922-01-11
Publication date: 1924-06-30

Description

Verfahren zum Betrieb von Brennkraftmaschinen. Die Erfindung bezieht. sich auf ein Verfahren und auf entsprechende Vorrichtungen zur Einspritzung von flüssigem Brennstoff in Brennkraftmaschinen, bei denen die Luft so eingeführt wird, daB die im Zylinder befindliche Luftmenge in diesem ungefähr um die Zylinderachse oder um eine mit dieser parallel und nahe neben ihr verlaufenden Achse rotiert.Method for operating internal combustion engines. The invention relates. on a method and on corresponding devices for the injection of liquid fuel in internal combustion engines, in which the air is introduced in such a way that the amount of air in the cylinder is approximately around the cylinder axis or rotates around an axis running parallel to and close to it.

Bei den bekannten Maschinen dieser Art wird die Spülluft durch eine oder mehrere Öffnungen in der Zylinderwand eingelassen, und die Wirbelungsbewegung wird durch eine entsprechende Stellung der Einlaßdüsen gegenüber der Ebene erzielt, in der die Zylinderachse liegt. Diese Anordnung ist zu dem Zweck getroffen worden, daß der eintretende Spülluftstrom einen tangential gerichteten Antrieb auf die im Zylinder befindliche Luftmenge ausübt und diese als Ganzes in wirbelnde Bewegung versetzt. Bei derartigen Brennkraftmaschinen ist es bekannt, den Brennstoff in der Form eines flachen fächerartigen Strahls seitlich in die rotierende Luftmenge einzuspritzen mit Hilfe entsprechender Spritzdüsen, wobei die Ebene des fächerförmigen Strahls quer zur Längsachse des Zylinders verläuft.In the known machines of this type, the purge air is through a or more Openings in the cylinder wall, and the Vortex movement is created by a corresponding position of the inlet nozzles opposite achieved the plane in which the cylinder axis lies. This arrangement is for the purpose been taken that the incoming scavenging air flow is tangentially directed Drive exerts on the amount of air in the cylinder and converts it as a whole into whirling movement offset. In such internal combustion engines it is known the fuel in the form of a flat fan-like jet laterally into the rotating To inject the amount of air with the help of appropriate spray nozzles, the level of the fan-shaped beam runs transversely to the longitudinal axis of the cylinder.

Gegenstand der Erfindung ist eine andere Art der Einspritzung, mit der eine bessere Mischung der eingespritzten Luft mit der im Zylinder rotierenden Luftmenge erreicht wird. Danach verläuft der fächerartige Brennstoffstrahl in einer Radialebene, d. h. in einer Ebene, die parallel oder doch im wesentlichen parallel ist mit der Achse, um die die Luftmenge im Zylinder rotiert. Zweckmäßig sind die Einspritzdüsen so angeordnet, daß ihre Öffnungen in einer Radialebene liegen. Auf diese Weise bildet der eingespritzte Brennstoffstrahl eine Art Fächer durch die rotierende Luftmenge.The invention relates to a different type of injection, with the better mixing of the injected air with the air rotating in the cylinder Air volume is reached. Then the fan-like fuel jet runs in a Radial plane, d. H. in a plane that is parallel or at least substantially parallel is with the axis around which the amount of air in the cylinder rotates. They are useful Injection nozzles arranged so that their openings lie in a radial plane. on in this way the injected fuel jet forms a kind of fan through them rotating air volume.

Hierdurch wird eine sehr vollkommene Verteilung der eingespritzten Brennstoffteilchen in der Luftmenge erzielt, weil die rotierende Luftmenge, die gleichsam einen Luftkörper darstellt, den flachen Brennstoffstrahl, in dem sich die Brennstoffteilchen befinden, auf kreisförmiger oder genauer spiralförmiger Bahn herumwirbelt. Die Dichtigkeit des Strahls wird dadurch nach und nach geringer. Die Erfindung ermöglicht es, Schiffsmaschinen mit Schmieröl zu betreiben, z. B. mit mexikanischem Öl mit einem spezifischen Gewicht von 0,945, einem Schweröl, das man bisher für Schiffsmaschinen nicht verwenden konnte. Die Benutzung der nach der Erfindung eingerichteten Einspritzdüsen führt demgemäß nicht nur einen höheren thermischen Wirkungsgrad herbei, sondern macht es auch möglich, bei Verwendung von Rohölen, wie man sie bisher höchstens unter Dampfkesseln verbrennen konnte, eine durchaus vollständige Verbrennung im Zylinder zu erzielen.This results in a very perfect distribution of the injected Fuel particles in the amount of air achieved because the rotating amount of air that represents a body of air, as it were, the flat fuel jet in which the fuel particles are located on a circular or more precisely spiral-shaped path whirls around. The tightness of the jet is gradually reduced. the Invention makes it possible to operate marine engines with lubricating oil, e.g. B. with Mexican oil with a specific gravity of 0.945, a heavy oil that one could not previously be used for ship engines. The use of the according to the invention set up injection nozzles leads accordingly not only a higher thermal Efficiency, but also makes it possible, when using crude oils, how they could only be burned under steam boilers up to now, definitely one to achieve complete combustion in the cylinder.

Eine Ausführungsart der Erfindung und mehrere Abänderungen dieser sind in den Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt die Abb. i einen schematischen Querschnitt und Abb. 2 einen Längsschnitt durch den Zylinder einer mit gegenläufigen Kolben versehenen Brennkraftmaschine. Die Schnitte sind durch die Einspritzdüse geführt. Abb. 3 ist ein Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine mit einem Kolben, die mit Brennstoffdüsen nach der Erfindung versehen ist, während Abb- 4 einen wagerechten Querschnitt nach der Linie 4-4 in Abb. 3 darstellt. Abb. 5 ist ein Längsschnitt einer doppeltwirkenden Brennstoffmaschine mit einem. Kolben, die ebenfalls mit Brennstoffeinspritzung nach der Erfindung versehen ist. Abb. 6 ist ein Längsschnitt durch den Zylinder einer Brennkraftmaschine mit gegenläufigen Kolben, der eine Einspritzdüse nach der Erfindung besitzt, und die Abb. 7 und 8 sind Querschnitte nach den Linien 7-7 und 8-8 der Abb. 6, aus denen die Spülluft-Eintrittsdüsen und die Brennstoffdüsen ersichtlich sind. Abb. 9 ist ein Längsschnitt einer Brennkraftmaschine mit gegenläufigen Kolben, die mit Brennstoffdüsen, diametral einander gegenüberstehend, versehen ist, und die Abb. io und ii sind Querschnitte nach den Linien io-io und ii-ii in Abb. 9. Die Abb. 12 und 13 zeigen im Längsschnitt zwei weitere verbesserte Anordnungen von Brennstoffdüsen bei gegenläufigen Kolben, während Abb. 14 einen senkrechten Querschnitt durch einen Maschinenzylinder darstellt, bei dem eine weitere Abänderung der Erfindung vorgesehen ist. Die Abb. 15 und 16 endlich zeigen einen Längsschnitt und eine Ansicht einer Einspritzdüse bekannter Art, die zu einer der Erfindung entsprechenden Verwendung ausgebildet ist.One embodiment of the invention and several modifications thereto are explained in the drawings. In these, Fig. I shows a schematic Cross-section and Fig. 2 a longitudinal section through the cylinder with a counter-rotating Piston-equipped internal combustion engine. The cuts are through the injector guided. Fig. 3 is a longitudinal section through an internal combustion engine with a piston, which is provided with fuel nozzles according to the invention, while Fig- 4 is a horizontal one Figure 3 shows a cross-section along the line 4-4. Fig. 5 is a longitudinal section a double-acting fuel engine with a. Pistons, also with fuel injection is provided according to the invention. Fig. 6 is a longitudinal section through the cylinder an internal combustion engine with counter-rotating pistons, which has an injection nozzle according to the Invention, and Figures 7 and 8 are cross-sections along lines 7-7 and 8-8 of Fig. 6, from which the purge air inlet nozzles and the fuel nozzles can be seen are. Fig. 9 is a longitudinal section of an internal combustion engine with counter-rotating pistons, which is provided with fuel nozzles diametrically opposed to each other, and Figs. io and ii are cross-sections along the lines io-io and ii-ii in Fig. 9. Figs. 12 and 13 show, in longitudinal section, two further improved arrangements of Fuel nozzles with pistons rotating in opposite directions, while Fig. 14 shows a vertical cross-section by a machine cylinder in which a further modification of the invention is provided. Finally, Figs. 15 and 16 show a longitudinal section and a view an injection nozzle of known type, which is related to a use according to the invention is trained.

Die Abb. i und 2 zeigen, wie ein Brennstoffstrahl D von einer Düse C aus nahe an einem Ende und an einer Seite eines Verbrennungsraumes zwischen gegenläufigen Kolben B, B1 nach der gegenüberliegenden Seite eines Zylinders A gespritzt wird. Die punktierte Linie D1 deutet an, in welcher allgemeinen Richtung die in den Zylindern enthaltene Luft, in der Richtung des Pfeiles D$ umwirbelnd, Ölteilchen aus diesem schleierartigen Strahl D entnimmt und diesen so verdünnt oder schwächt.Fig. I and 2 show how a fuel jet D comes from a nozzle C from close to one end and on one side of a combustion chamber between counter-rotating Pistons B, B1 after the opposite side of a cylinder A is injected. The dotted line D1 indicates the general direction in which the in the cylinders contained air, swirling in the direction of the arrow D $, oil particles from this removes veil-like beam D and thus dilutes or weakens it.

Bei der Ausführungsform nach den Abb. 3 und 4 ist ein Zylinder A mit Kühlwassermantel mit einem einzigen Kolben mit einem unteren Satz von Spülluft-EinlaßöffnungenA1 und einem oberen Satz solcher Az versehen. Die unteren Einlaßöffnungen A1 sind in der üblichen Weise radial in der Zylinderwand angeordnet, während die oberen Öffnungen A 2, wie aus Abb. 4 ersichtlich ist, in Winkeln zu den Radien gerichtet sind. Sie stehen also auch im Winkel zu einer Ebene, die durch die betreffende Öffnung und die Zylinderachse gelegt werden könnte. Der eintretende Spülluftstrom bringt daher in bekannter Weise eine Drehung der im Zylinder enthaltenen Luft hervor, so daß diese um die Zylinderachse oder eine andere in ihrer Nachbarschaft liegende parallele Achse rotiert. Nahe an seinem Kopf ist der Zylinder mit zwei Einspritzdüsen C, C versehen, deren jede einen flachen fächerförmigen Brennstoffstrahl D in die Verbrennungskammer zwischen dem Zylinderkopf und der diesem zugewendeten Kolbenseite entsendet. Diese Einspritzdüsen haben die bekannte, aus den Abb. 15 und 16 ersichtliche Form mit einer Anzahl von radialstehenden Ölkanälen P, die alle in ein und derselben Ebene liegen. Gemäß Abb. 3 liegen diese Düsen in entgegengesetzten Seiten der Zylinderwand, aber nicht in einer Achse miteinander, sondern die eine liegt höher als die andere, so daß die eine sich am oberen Ende der Verbrennungskammer und die andere in einer niedrigeren Ebene sich befindet. Beide Düsen aber sind so angeordnet, daß sie einen flachen fächerförmigen Brennstoffstrahl D in der Richtung einer Radialebene des Zylinders in diesen hineinspritzen. Dabei liegen aber nach der Erfindung beide Düsen so, daß der fächerförmige Brennstoffschleier, der in die Luftmenge eingespritzt wird, sich in der Längsrichtung des Zylinders erstreckt.In the embodiment of Figures 3 and 4, a water jacket cylinder A is provided with a single piston with a lower set of purge air inlet ports A1 and an upper set of such Az. The lower inlet openings A1 are arranged in the usual manner radially in the cylinder wall, while the upper openings A 2, as can be seen from Fig. 4, are directed at angles to the radii. So they are also at an angle to a plane that could be placed through the relevant opening and the cylinder axis. The incoming purge air flow therefore causes, in a known manner, a rotation of the air contained in the cylinder, so that it rotates about the cylinder axis or another parallel axis lying in its vicinity. Close to its head, the cylinder is provided with two injection nozzles C, C, each of which sends a flat fan-shaped fuel jet D into the combustion chamber between the cylinder head and the piston side facing it. These injection nozzles have the known shape shown in FIGS. 15 and 16 with a number of radially projecting oil passages P which all lie in one and the same plane. As shown in Fig. 3, these nozzles are on opposite sides of the cylinder wall, but not on an axis with each other, but one is higher than the other so that one is at the top of the combustion chamber and the other is at a lower level. Both nozzles, however, are arranged in such a way that they inject a flat fan-shaped fuel jet D into the cylinder in the direction of a radial plane of the cylinder. According to the invention, however, both nozzles are positioned so that the fan-shaped fuel curtain which is injected into the air volume extends in the longitudinal direction of the cylinder.

Bei der Maschine nach Abb. 5 sind zwei Brennstoffdüsen C diametral einander gegenüberstehend und in einer Achse miteinanderliegend vorgesehen unterhalb des durch den Kolben B gebildeten Verbrennungsraumes, während im Zylinderkopf, konachsial mit der Zylinderachse, eine einzige Einspritzdüse Cl sich befindet. in dem über dem Kolben gelegenen Verbrennungsraum. Diese Einspritzdüse Cl besteht aus zwei seitlich gestellten Düsen, die einander diametral gegenüberliegenden Stellen der Zylinderwandung zugewendet sind und aus denen der Brennstoff in einander entgegengesetzte Richtungen ausgespritzt wird. Auch bei dieser Ausführungsform stehen die Einspritzkanäle so, daß der entstehende schleierartige Brennstoffächer der Längsrichtung nach sich in die umwirbelnde, im Verbrennungsraum um die Achse rotierende Luft einschiebt, und zwar in einer Radialebene.Gegebenenfalls braucht auch nur eine dieser Einspritzvorrichtungen vorhanden zu sein an Stelle der beiden an der Düse Cl angedeuteten, die einen von der Mittelachse her nach auswärts gerichteten Brennstoffschleier in die Luft in einer radial nach auswärts gewendeten Richtung einschiebt.In the machine according to Fig. 5, two fuel nozzles C are diametrically opposed opposite one another and lying with one another in an axis provided below of the combustion chamber formed by the piston B, while in the cylinder head, conaxially with the cylinder axis, a single injection nozzle Cl is located. in that about the combustion chamber located next to the piston. This injection nozzle Cl consists of two sides provided nozzles, the diametrically opposite points of the cylinder wall are facing and from which the fuel in opposite directions is sprayed out. In this embodiment, too, the injection channels are that the resulting veil-like fuel fan in the longitudinal direction in the swirling air, rotating around the axis in the combustion chamber, pushes in, and in a radial plane. If necessary, only one of these injection devices is required to be present in place of the two indicated at the nozzle Cl, the one of the central axis outwardly directed fuel curtain into the air in in a radially outward direction.

Bei der Ausführungsform nach den Abb. 6, 7 und 8 wird ebenfalls wieder der von der Düse C ausgehende Brennstoffschleier D in der Längsrichtung der zwischen den beiden Kolben B, BI befindlichen Luft in diese eingeschoben. In Abb. 8 ist der Schleier in einer Radialebene ausgebreitet, d. h. in einer Ebene, die die Zylinderachse enthält, um welche die Luft rotiert.In the embodiment according to Figs. 6, 7 and 8 is also again the fuel veil D emanating from the nozzle C in the longitudinal direction of the intermediate the two pistons B, BI inserted air into this. In Fig. 8 is the Veil spread in a radial plane, d. H. in a plane that is the cylinder axis contains around which the air rotates.

Die Ausführungsform der Abb. g, io und ii unterscheidet sich von derAnordnungder Abb.6 hinsichtlich der Spüllufteinlaßöffnungen A3, die weiter sind als die Einlaßöffnungen AZ in Abb. 7, und ferner dadurch, daß anstatt einer einzigen Einspritzdüse C deren zwei einander diametral gegenüberstehend und konachsial miteinander vorgesehen sind.The embodiment of Figs. G, io and ii differs from the arrangement of Figs Fig.6 with regard to the scavenging air inlet openings A3, which are wider than the inlet openings AZ in Fig. 7, and also in that instead of a single injection nozzle C their two diametrically opposite and conaxial with one another are provided.

Bei der Maschine nach Abb. 12 sind zwei Einspritzdüsen C versetzt gegeneinander angenommen, je eine an jedem Ende der Verbrennungskammer.In the machine according to Fig. 12, two injection nozzles C are offset assumed against each other, one at each end of the combustion chamber.

In der abgeänderten Ausführungsform nach Abb. 13 sind zwei Paar von Einspritzdüsen C vorgesehen an beiden Seiten der Verbrennungskammer, wobei je eine Düse des einen Paares diametral gegenüberliegt und konachsial ist mit einer Düse des anderen Paares.In the modified embodiment of Fig. 13 , two pairs of injection nozzles C are provided on either side of the combustion chamber, one nozzle of one pair being diametrically opposite and conaxial with one nozzle of the other pair.

Endlich zeigt Abb. 1q. eine Ausführungsform mit vier Einspritzdüsen C. Diese liegen in ein und derselben Ebene und, um einen Winkel von 9o ° gegeneinander versetzt, rund um die Verbrennungskammer herum. Alle Düsen sind gegen die Mittelachse gerichtet, so daß die Ebenen, in denen die Brennstoffschleier vorgeschoben werden, einander in der Achse zusammentreffen.Finally Fig. 1q shows. an embodiment with four injection nozzles C. These lie in one and the same plane and at an angle of 90 ° to each other offset, around the combustion chamber. All nozzles are against the central axis directed so that the levels in which the fuel curtains are advanced meet each other in the axis.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for operating internal combustion engines, in which a fuel jet is injected into an air stream rotating around the cylinder axis, characterized in that the fuel jet in the known flat - fan-like shape is injected so that it is either in the rotating air stream in the manner of a veil is advanced in a radial plane or in a plane parallel or approximately parallel thereto. z. Internal combustion engine for carrying out the method according to claim i, characterized by fuel injection nozzles (C, D) on the cylinder (A) which atomize the fuel jet in a fan-like manner in a radial plane starting from the axis or in a plane parallel to this.