DE919852C

DE919852C - Slot-controlled two-stroke diesel engine

Info

Publication number: DE919852C
Application number: DEK460A
Authority: DE
Inventors: Josef Hoevel
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1949-11-08
Filing date: 1949-11-08
Publication date: 1954-11-04

Description

Schlitzgesteuerter Zweitakt-Dieselmotor Die Erfindung betrifft einen schlitzgesteuerten Zweitakt-Dieselmotor mit einem vom Zylinderraum abgesetzten Hauptbrennraum und einem einen verhältnismäßig geringen Teil der Verbrennungsluft aufnehmenden Nebenbrennraum, in den die Einspritzdüse einmündet und der mit dem Hauptbrennraum durch einen Kanal in Verbindung steht, durch den der Brennstoff in den Hauptbrennraum eingespritzt wird.Slot-controlled two-stroke diesel engine The invention relates to a Slot-controlled two-stroke diesel engine with a main combustion chamber separated from the cylinder chamber and a relatively small part of the combustion air Auxiliary combustion chamber into which the injection nozzle opens and that with the main combustion chamber communicates by a duct through which the fuel enters the main combustion chamber is injected.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Spül- und Ladevorgang zu beschleunigen, so daß eine starke Drehzahlerhöhung und damit eine Leistungssteigerung der Maschine möglich ist. Diese Aufgabe, wird dadurch gelöst, daß im Zylinderdeckel um die Zylinderachse oder um eine zu dieser parallelen Achse eine rotationssymmetrische, vorzugsweise kreisringförmige Vertiefung vorgesehen ist, in die der vom Nebenraum kommende Kanal tangential einmündet, und daß durch die Richtung der Ein-und Auslaßkanäle eine um die Zylinderachse rotierende Bewegung der Verbrennungsluft bzw. der Verbrennungsgase erzeugt wird, derart, daß das durch den zwischen Haupt- und Nebenbrennraum liegenden Kanal in den Hauptbrennraum austretende Verbrennungsmittel in Richtung der rotierenden Bewegung der Verbrennungsluft in den Hauptbrennraum strömt.It is the object of the invention to accelerate the flushing and loading process, so that a strong increase in speed and thus an increase in the performance of the machine is possible. This object is achieved in that in the cylinder cover around the cylinder axis or about an axis that is parallel to this axis, preferably a rotationally symmetrical one circular recess is provided into which the channel coming from the adjoining room opens tangentially, and that by the direction of the inlet and outlet channels one around the cylinder axis rotating movement of the combustion air or combustion gases is generated in such a way that the lying between the main and secondary combustion chamber Channel in the main combustion chamber exiting combustion agent in the direction of the rotating Movement of the combustion air flows into the main combustion chamber.

Durch die Erfindung wird der Gaswechsel sehr stark beschleunigt, weil der Zylinderinhalt beim öffnen der Ein- und Auslaßkanäle sich bereits in der Richtung bewegt, in der er den Zylinder durch den Auslaß verläßt und durch den Einlaß von der neu eintretenden Verbrennungsluft verdrängt wird. Die Drehung des Zylinderinhaltes vor dem öffnen der Ein- und Auslaßkanäle wird erzeugt durch den Nebenbrennraum und die tangentiale Verbindung desselben mit dem Hauptbrennraum. Im Nebenbrennraum wird eine Teilverbrennung erzeugt, die den Inhalt des Zylinders durch Ausblasen aus dem Nebenbrennraum in starke Drehung versetzt. Gemäß der Erfindung wird also die Drehung des Zylinderinhaltes in der gleichen Richtung sowohl durch die Gestaltung des Verbrennungsraumes als auch durch die Richtung der Ein- und Auslaßkanäle erreicht. Der Zylinderinhalt erhält somit zu seiner Drehung zwei Impulse, die in zweckmäßigen Abständen über das Arbeitsspiel verteilt sind und den Spül- und Ladevorgang im Gegensatz zu allen bekannten Motoren so stark beschleunigen, daß eine beträchtliche Drehzahlerhöhung und damit eine Leistungssteigerung des Motors möglich ist.By the invention, the gas exchange is very much accelerated because the cylinder content when opening the inlet and outlet channels is already in the same direction moved in which it leaves the cylinder through the outlet and through the inlet of the newly entering combustion air is displaced. The rotation of the cylinder contents before opening the inlet and outlet channels is generated by the secondary combustion chamber and the tangential connection same with the main combustion chamber. in the A partial combustion is generated by the secondary combustion chamber, which the contents of the cylinder through Blowing out of the secondary combustion chamber set in strong rotation. According to the invention is the rotation of the cylinder contents in the same direction both through the design of the combustion chamber as well as the direction of the inlet and outlet channels achieved. The cylinder contents thus receive two impulses for their rotation, which are shown in appropriate intervals are distributed over the work cycle and the flushing and loading process In contrast to all known engines, accelerate so strongly that a considerable Speed increase and thus an increase in engine performance is possible.

Brennkraftmaschinen, die einzelne Merkmale der Erfindung aufweisen, sind an sich bekanntgeworden. Auch ist es bekannt, den Brennstoff in Richtung der rotierenden Luft in den Zylinder einzuspritzen. Hierdurch oder durch einzelne Merkmale der Erfindung allein wird jedoch die gemäß der Erfindung angestrebte Wirkung noch nicht erzielt. Diese ergibt sich erst durch das Zusammenwirken aller Merkmale gemäß der Erfindung, die auf einen schlitzgesteuerten Zweitakt-Dieselmotor gerichtet ist. Die erfindungsgemäße Wirkung besteht darin, daß außer einem günstigen Ladungswechsel auch die im Hauptbrennraum befindliche Luft nicht erst durch den Impuls des Nebenbrennraumes in Rotation versetzt wird, sondern bereits vor Beginn der Brennstoffeinspritzung rotiert, wodurch die Gemischbildung und der Verbrennungsablauf vorteilhaft beeinflußt werden. Gleichzeitig wird, wie bereits vorerwähnt, durch den zweifachen Impuls zur Drehung des Zylinderinhaltes der Spül- und Ladevorgang stark beschleunigt, so daß eine Drehzahlerhöhung und damit eine Leistungssteigerung der Maschine möglich ist.Internal combustion engines that have individual features of the invention, have become known per se. It is also known to move the fuel towards the inject rotating air into the cylinder. Through this or through individual features however, the invention alone still provides the effect aimed at according to the invention not achieved. This only results from the interaction of all characteristics of the invention which is directed to a two-stroke slotted diesel engine. The effect according to the invention is that, in addition to a favorable charge exchange also the air in the main combustion chamber is not only caused by the impulse from the secondary combustion chamber is set in rotation, but before the start of fuel injection rotates, which has an advantageous effect on the mixture formation and the combustion process will. At the same time, as already mentioned, the twofold impulse for Rotation of the cylinder contents greatly accelerates the flushing and loading process, so that an increase in speed and thus an increase in the performance of the machine is possible.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing, embodiments of the invention are for example shown.

Abb. i zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch den Zylinder eines Zweitakt-Dieselmotors; Abb. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-11 der Abb. i ; Abb. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie III-III der Abb. i ; Abb. q. zeigt einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Abb. i ; Abb. 5 und 6 zeigen Varianten des Dieselmotors nach Abb. i.Fig. I shows a vertical longitudinal section through the cylinder of a Two-stroke diesel engine; Fig. 2 shows a section along the line II-11 of Fig. i; Fig. 3 shows a section along the line III-III of Fig. I; Fig.q. shows a section along the line IV-IV of Fig. i; Fig. 5 and 6 show variants of the Diesel engine according to Fig. I.

Der Zweitakt-Dieselmotor hat einen vom Zylinderraum i abgesetzten Hauptbrennraum 2 und einen Nebenbrennraum 3, in den die Einspritzdüse q. mündet und der mit dem Hauptbrennraum 2 durch einen Kanal s in Verbindung steht, durch den der Brennstoff in den Hauptbrennraum 2 eingespritzt wird. Der Hauptbrennraum 2 wird durch eine im Zylinderdeckel 6 liegende, um die Zylinderachse rotationssymmetrische Vertiefung gebildet, in die der vom Nebenbrennraum 3 kommende Kanal 5 tangential einmündet. Der Hauptbrennraum 2 kann, wie die Abb. 5 zeigt, auch um eine zur Zylinderachse parallele Achse rotationssymmetrische Vertiefung gebildet werden. Es ist also nicht unbedingt erforderlich, daß die den Hauptbrennraum 2 bildende rotationssymmetrische Vertiefung zentrisch zum Zylinderraum i liegt. Die Abb. 6 zeigt, daß die den Hauptbrennraum bildende rotationssymmetrische Vertiefung auch eine andere Form erhalten kann als die den Hauptbrennraum bildende rotationssymmetrische Vertiefung der Dieselmotoren nach den Abb. i und 5. Bei dem Dieselmotor nach Abb. 6 wird die den Hauptbrennraum 7 bildende rotationssymmetrische Vertiefung gebildet durch eine im Zylinderdeckel angeordnete kreisringförmige Vertiefung, in die der vom Nebenbrennraum S kommende Kanal g tangential einmündet. Bei dem erfindungsgemäßen Dieselmotor ergibt sich eine gute Vermischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft, und zwar durch eine doppelte Wirbelbildung der Verbrennungsluft- gegen Ende des Verdichtungshubes des Kolbens io, der in Abb. i in der unteren Totlage eingezeichnet ist, und während der Einspritzung des Brennstoffes. Diese Wirbelbewegungen sind in den Abb. i und 2 durch Pfeile i i und 12 angedeutet. Die Wirbelbildung nach den Pfeilen i i ergibt sich durch die gegen Ende des Verdichtungshubes des Kolbens io eintretende Verdrängung der Verbrennungsluft durch den Kolben io und die den Hauptbrennraum 2 allseitig umgebende Zylinderbodenfläche 13. Durch die Verdrängerwirkung des Kolbens io und die Fläche 13 strömt die Verbrennungsluft von allen Seiten in den Hauptbrennraum 2, richtet sich in der Mitte desselben auf und wird an der Oberseite des Hauptbrennraumes 2 nach allen Seiten umgelenkt, so daß sich im Hauptbrennraum 2 ein Luftkranz bildet, bei dem alle Luftteilchen um die Mitte des Kranzquerschnittes rotieren. Die Wirbelbildung nach dem Pfeil 12 entsteht bei der Einspritzung des Brennstoffes durch eine im Nebenbrennraum 3 entstehende Vorverbrennung des den Brennstoffstrahl umgebenden fein zerstäubten Brennstoffes. Durch die Vorverbrennung im Nebenraum 3 entsteht in diesem eine Drucksteigerung, die ein Ausblasen des Inhaltes des Nebenbrennraumes 3 in den Hauptbrennraum 2 zur Folge hat. Da der Kanal 5 tangential in den Hauptbrennraum 2 einmündet, wird dem Inhalt des Hauptbrennraumes 2 eine um dessen Achse rotierende zusätzliche Bewegung erteilt. Der in den Hauptbrennraum 2 eingespritzte Brennstoff, der durch die Vorverbrennung im N ebenbrennraum 3 gut aufbereitet ist, mischt sich dadurch innig mit der Verbrennungsluft, so daß eine vollkommene Ausnutzung des eingespritzten Brennstoffes gewährleistet ist. Es ist zweckmäßig, wenn der Nebenbrennraum 3 einen verhältnismäßig geringen Teil der Verbrennungsluft aufnimmt. Dadurch wird erreicht, daß im Nebenbrennraum 3 tatsächlich nur ein verhältnismäßig geringer Teil des eingespritzten Brennstoffes vorverbrennt. Die Hauptmenge des eingespritzten Brennstoffes kommt im Hauptbrennraum 2 zur Verbrennung. Durch die vorbeschriebene Einleitung der Verbrennung wird ein weicher Gang des Dieselmotors erzielt. Die um die Achse des Hauptbrennraumes während der Einspritzung des Brennstoffes eintretende rotierende Bewegung der Verbrennungsluft kann verstärkt werden, wenn sich, wie es bei den Dieselmotoren nach den Abbildungen der Fall ist, der Kanal s zwischen Hauptbrennraum 2 und Nebenbrennraum 3 düsenförmig verjüngt.The two-stroke diesel engine has a separate from the cylinder space i Main combustion chamber 2 and a secondary combustion chamber 3, into which the injection nozzle q. flows out and which is in communication with the main combustion chamber 2 through a duct s which the fuel is injected into the main combustion chamber 2. The main combustion chamber 2 is provided by a cylinder cover 6 that is rotationally symmetrical about the cylinder axis Formed recess into which the channel 5 coming from the secondary combustion chamber 3 is tangential joins. The main combustion chamber 2 can, as Fig. 5 shows, also around a cylinder axis parallel axis rotationally symmetrical recess are formed. So it is not It is absolutely necessary that the rotationally symmetrical one forming the main combustion chamber 2 The recess is centric to the cylinder space i. Fig. 6 shows that the main combustion chamber forming rotationally symmetrical recess can also be given a different shape than the rotationally symmetrical recess of the diesel engines that forms the main combustion chamber according to fig. i and 5. In the diesel engine according to fig. 6, this becomes the main combustion chamber 7 forming a rotationally symmetrical recess formed by one in the cylinder cover arranged circular recess into which the coming from the secondary combustion chamber S. Channel g opens tangentially. In the case of the diesel engine according to the invention, this results a good mixing of the fuel with the combustion air, through a double vortex formation in the combustion air towards the end of the compression stroke of the piston io, which is shown in Fig. i in the lower dead position, and during fuel injection. These vortex movements are shown in Figs. I and 2 indicated by arrows i i and 12. The vortex formation according to the arrows i i results by the displacement occurring towards the end of the compression stroke of the piston the combustion air through the piston io and the main combustion chamber 2 on all sides surrounding cylinder bottom surface 13. By the displacement effect of the piston io and the surface 13, the combustion air flows from all sides into the main combustion chamber 2, stands up in the middle and is at the top of the main combustion chamber 2 deflected on all sides so that an air ring forms in the main combustion chamber 2, in which all air particles rotate around the center of the wreath cross-section. The vortex formation according to the arrow 12 occurs when the fuel is injected through a in the secondary combustion chamber 3 resulting pre-combustion of the finely atomized surrounding the fuel jet Fuel. The pre-combustion in adjoining room 3 creates a pressure increase in this, blowing out the contents of the secondary combustion chamber 3 into the main combustion chamber 2 Consequence. Since the channel 5 opens tangentially into the main combustion chamber 2, the Contents of the main combustion chamber 2 an additional movement rotating about its axis granted. The fuel injected into the main combustion chamber 2, the result of the pre-combustion is well prepared in the secondary combustion chamber 3, mixes intimately with the combustion air, so that a complete utilization of the injected fuel is guaranteed is. It is useful if the secondary combustion chamber 3 is relatively small Part of the combustion air absorbs. This ensures that in the secondary combustion chamber 3 actually only a relatively small part of the injected fuel pre-burned. Most of the injected fuel comes in the main combustion chamber 2 for incineration. The above-described initiation of the combustion is a soft gear of the diesel engine achieved. The around the axis of the main combustion chamber Rotating movement of the combustion air occurring during the injection of the fuel can be strengthened if, as is the case with diesel engines, according to the illustrations is the case, the channel s between the main combustion chamber 2 and the secondary combustion chamber 3 is nozzle-shaped rejuvenates.

Es ist sehr vorteilhaft, durch dieRichtung derEin-und Auslaßkanäle eine um die Zylinderachse rotierende Bewegung der Verbrennungsluft bzw. der Verbrennungsgase zu erzeugen, derart, daß das durch den zwischen Hauptbrennraum 2 und Nebenbrennraum 3 liegenden Kanal 5 in den Hauptbrennraum 2 austretende Verbrennungsmittel in Richtung der rotierenden Bewegung der Verbrennungsluft in den Hauptbrennraum 2 strömt. Bei dem Zweitakt-Dieselmotor nach den Abb. i bis 4 wird dies dadurch erreicht, daß die Einlaßkanäle 14 und die Auslaßkanäle 15 in zwei übereinanderliegenden Zylinderzonen angeordnet sind, wobei die Einlaßkanäle 14 und die Auslaßkanäle 15 entgegengesetzt tangential in den Zylinderraum i einmünden. Die um die Zylinderachse rotierende Bewegung der Verbrennungsluft bzw. der Verbrennungsgase ist in den Abb. i bis 4 durch Pfeile 16, 17 und 18 angedeutet. Die durch die Richtung der Ein- und Auslaßkanäle im Zylinderraum i erzeugte rotierende Bewegung hat denselben Drehsinn wie die rotierende Bewegung im Hauptbrennraum 2, die durch den Pfeil 12 angedeutet ist. Man sieht hieraus, daß bei dem erfindungsgemäßen Zweitakt-Dieselmotor der Ablauf der Verbrennung, der Krafthub und der Spül- und Ladevorgang in einer immer gleichgerichteten rotierenden Bewegung des Zylinderinhaltes vor sich gehen. Es wird dadurch der Mischvorgang des eingespritzten Brennstoffes mit der Verbrennungsluft im Hauptbrennraum 2 begünstigt und der Spül- und Ladevorgang beschleunigt, weil der Zylinderinhalt beim Öffnen der Ein- und Auslaßkanäle sich bereits in der Richtung bewegt, in der er den Zylinder durch den Auslaß verläßt und durch den Einlaß von der neu eintretenden Verbrennungsluft verdrängt wird. Der erfindungsgemäße Zweitakt-Dieselmotor kann dadurch mit hoher Drehzahl betrieben werden, wodurch eine beträchtliche Leistungssteigerung desselben möglich ist.It is very advantageous due to the direction of the inlet and outlet channels a movement of the combustion air or combustion gases rotating around the cylinder axis to generate, in such a way that the between the main combustion chamber 2 and the secondary combustion chamber 3 lying channel 5 in the main combustion chamber 2 exiting combustion agent in the direction the rotating movement of the combustion air flows into the main combustion chamber 2. at the two-stroke diesel engine according to Figs. i to 4 this is achieved in that the Inlet channels 14 and outlet channels 15 in two cylinder zones lying one above the other are arranged, wherein the inlet channels 14 and the outlet channels 15 are opposite open tangentially into the cylinder space i. The one rotating around the cylinder axis Movement of the combustion air or combustion gases is shown in Figs. I to 4 indicated by arrows 16, 17 and 18. The by the direction of the inlet and outlet channels The rotating movement generated in the cylinder space i has the same sense of rotation as the rotating movement Movement in the main combustion chamber 2, which is indicated by the arrow 12. You can see from this that in the two-stroke diesel engine according to the invention, the sequence of combustion, the Power stroke and the flushing and loading process in an always rectified rotating Movement of the cylinder contents go on. It becomes the mixing process of the injected fuel with the combustion air in the main combustion chamber 2 is favored and the flushing and loading process is accelerated because the cylinder contents are opened the inlet and outlet ducts are already moving in the direction in which it hits the cylinder leaves through the outlet and through the inlet of the newly entering combustion air is displaced. The two-stroke diesel engine according to the invention can thereby with high Speed can be operated, whereby a considerable increase in performance of the same is possible.

Um das Einströmen der Verbrennungsluft durch die Einlaßkanäle 14 und das Abströmen der Verbrennungsgase durch die Auslaßkanäle 15 zu begünstigen, können um die Einlaßkanäle 14 und um die Auslaßkanäle 15 ringförmige Sammelkanäle i9 bzw. 20 gelegt sein, deren Querschnitte nach Art eines Diffusors von einer bestimmten Stelle aus in Umfangsrichtung des Zylinders zunehmen und an der Stelle ihrer größten Querschnitte in eine Zuführungsleitung 2o bzw. in eine Auspuffleitung 21 übergehen. In Abb. i ist die Zuführungsleitung 2o gegenüber der Abb. 4 versetzt gezeichnet.To the inflow of the combustion air through the inlet channels 14 and to promote the outflow of the combustion gases through the outlet channels 15, can around the inlet channels 14 and around the outlet channels 15 annular collecting channels i9 and 20 be placed, the cross-sections of which are in the manner of a diffuser of a certain Place from increasing in the circumferential direction of the cylinder and at the point of its largest Cross-sections merge into a supply line 2o or into an exhaust line 21. In Fig. I, the supply line 2o is drawn offset with respect to Fig. 4.

Bei dem Zweitakt-Dieselmotor nach den Abb. i bis 4 liegen die Einlaßkanäle 14 unterhalb der Auslaßkanäle 15. Die durch die Einlaßkanäle 14 in den Zylinder einströmende Verbrennungsluft steigt daher in der '.Mitte des Zylinders nach oben und an den Wänden des Zylinders wieder abwärts zu den Auslaßkanälen 15, wobei auch der Hauptbrennraum 2 von restlichen Verbrennungsgasen ausgespült wird.In the two-stroke diesel engine according to Figs. I to 4, the inlet ports are located 14 below the exhaust ports 15. The through the intake ports 14 in the cylinder Incoming combustion air therefore rises up in the middle of the cylinder and on the walls of the cylinder back down to the exhaust ports 15, with also the main combustion chamber 2 is flushed out of residual combustion gases.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Slot-controlled two-stroke diesel engine with a main combustion chamber separated from the cylinder chamber and a secondary combustion chamber which takes up a relatively small part of the combustion air, into which the injection nozzle opens and which is connected to the main combustion chamber through a duct through which the fuel is injected into the main combustion chamber, characterized by the combination of the following known features: a) a rotationally symmetrical, preferably circular recess is provided in the cylinder cover around the cylinder axis or around an axis parallel to this, into which the channel coming from the adjoining space opens tangentially; b) through the direction of the inlet and outlet channels a rotating movement of the combustion air or combustion gases around the cylinder axis is generated, so that the combustion agent exiting through the channel between the main and secondary combustion chamber into the main combustion chamber moves in the direction of the rotating movement of the combustion air flows into the main combustion chamber.

2. Two-stroke diesel engine according to claim i, characterized in that the channel tapers in a nozzle-shaped manner in the direction of the main combustion chamber in a manner known per se. Cited pamphlets: German Patent Nos. 715 750, 699 425, 526659, 498014, 482315, 534792, 501517, 455626, 548311, 429845, 640948, 422411, 318 165, toi o86, 184 374; Swiss Patent No. 175 433; French patent specification No. 899 598.