DE616275C - Low pressure heavy oil engine, especially for smaller powers, with air-cooled cylinder - Google Patents

Description

Niederdruckschwerölmotor, insbesondere für kleinere Leistungen, mit luftgekühltem Zylinder Die Erfindung betrifft einen Niederdruckschwerölmotor, insbesondere für kleinere Leistungen und mit luftgekühltem Zylinder. Bei Maschinen kleiner Leistung ist die Selbstzündung nicht gut anwendbar, weil dadurch außerordentlich hohe Drücke in Frage komtnen und weil außerdem die hohe Vorverdichtung einen so kleinen Einspritzraum erforderlich machen würde, daß der eingespritzte Brennstoff zum größten Teil auf den Kolbenboden aufspritzen würde. Man hat deshalb bei derartigen Motoren bereits die Fremdzündung vorgesehen und die Brennkammer mit Wasserkühlung ausgerüstet. Dabei besteht aber die Gefahr, daß infolge des Aufprallens der Brennstofftröpfchen auf die wassergekühlten Wandungen des Zylinderkopfes eine unvollkommene Verbrennung erfolgt.Low-pressure heavy oil engine, especially for smaller powers, with air-cooled cylinder The invention relates to a low pressure heavy oil engine, in particular for smaller capacities and with an air-cooled cylinder. For machines with low power auto-ignition is not easy to use because it causes extremely high pressures come into question and also because the high pre-compression means such a small injection chamber would require that the injected fuel be for the most part would splash on the piston crown. One has therefore already had with such engines external ignition is provided and the combustion chamber is equipped with water cooling. Included but there is a risk that as a result of the impact of the fuel droplets the water-cooled walls of the cylinder head an imperfect combustion he follows.

Die Erfindung gelangt zum Ziele durch Vereinigung dreier an sich bekannter Maßnahmen: Es wird einerseits ein luftgekühlter haubenförmiger Zylinderkopf verwendet, der im oberen Teil im wesentlichen halbkugelig oder kegelig gestaltet ist. Im Scheitel dieser Haube wird eine Spritzdüse angeordnet, die einen kegelmantelförmigen Brennstoffschleier erzeugt, der vor und nach seinem Aufprallen auf die Wandung des Zylinderkopfes auf möglichst langem Wege in kleinem Abstande von den Brennraumwandungen verläuft.The invention achieves its objectives by combining three known per se Measures: On the one hand, an air-cooled hood-shaped cylinder head is used, which is designed in the upper part essentially hemispherical or conical. In the crown A spray nozzle is placed on this hood, which has a cone-shaped fuel veil generated before and after its impact on the wall of the cylinder head runs as long as possible at a small distance from the combustion chamber walls.

Durch die Luftkühlung wird es möglich, die Temperatur der Brennraumwandung so zu beherrschen, daß im Brennraum einerseits keine unerwünschte Selbstzündung eintritt, während andererseits auch eine Abkühlung der aufprallenden Tröpfchen und das Zurückbleiben unverbrannter Bestandteile verhütet wird. Der gesamte Brennstoff wird dabei im wesentlichen gleichmäßig von der Temperatur der Wandung beeinflußt, während bei einem kegelförmigen Spritzstrahl die mittleren Brennstoffteile unmittelbar unverdampft gegen den Kolbenboden gelangen können.The air cooling makes it possible to control the temperature of the combustion chamber wall To be controlled in such a way that on the one hand no undesired spontaneous ignition in the combustion chamber occurs, while on the other hand also a cooling of the impinging droplets and the remaining unburned components is prevented. All of the fuel is influenced essentially uniformly by the temperature of the wall, while in the case of a conical spray jet, the middle fuel parts directly can reach the piston crown without vaporization.

Bei Glühkopfmotoren hat man vorgeschlagen, einen kegelmantelförmigen Spritzstrahl in.der Weise anzuwenden, daß er bei hohen Belastungen- die Wandungen des oberen Teiles des Glühkopfes, der über die Selbstzündungstemperatur des Brennstoffes erhitzt wurde, nicht erreicht; bei Leerlauf dagegen als geschlossener Strahl auf den Glühkopf- auftrifft. Diese Anordnung ist für Niederdruckölmotoren ohne Glühkopf .nicht .geeignet, insbesondere nicht für solche kleinerer Leistungen. Die Brennstoffteilchen in dem verstellbaren Spritzstrahl bewegen sich in jedem Falle auf dem größten Teil ihres Weges in, großer Entfernung von der luftgekühlten Wandung und nicht auf langem Wege längs der Wandung, wie es gemäß der Erfindung vorgesehen ist.In hot-head engines, it has been proposed to use a cone-shaped Spray jet to be used in such a way that, under high loads, the walls of the upper part of the glow head, which is above the auto-ignition temperature of the fuel was heated, not reached; when idling, on the other hand, appears as a closed beam hits the glow head. This arrangement is for low-pressure oil engines without a glow head .not .suitable, especially not for such smaller services. The fuel particles in the adjustable spray jet move in each case on the largest part their way at a great distance from the air-cooled wall and not for a long time Paths along the wall as provided according to the invention.

Bei Brennkraftmaschinen mit zylindrischem Brennraum und Fremdzündung hat man ferner den fein zerstäubt in Kegelform eingespritzten Brennstoff teilweise in verhältnismäßig steilem Winkel gegen wenig gekühlte Teile des Brennraumes gespritzt, um dadurch eine teilweise Verdampfung zu erzielen. Dabei gelangen erhebliche Mengen des Spritzstrahles in Form von Tröpfchen unverdampft auf den Kolbenboden. Auch die im steilen Winkel gegen die Wandung gespritzten Teile werden nur teilweise verdampft, weil sie nicht auf langem Wege und in geringem Abstand an den heißen Wandungen parallel entlang geführt werden. Bei dieser bekannten Anordnung wird insbesondere bei Früheinspritzung die Gefahr bestehen, daß an den wassergekühlten Zylinderwandungen eine Brennstoffkondensation eintritt, insbesondere wenn man versucht, diese Anordnung für Schweröl zu verwenden, was bei der vorliegenden Erfindung, die luftgekühlte Zylinder voraussetzt, nicht zu befürchten ist.In internal combustion engines with a cylindrical combustion chamber and external ignition one also has the finely atomized fuel injected in a cone shape sprayed at a relatively steep angle against less cooled parts of the combustion chamber, in order to achieve partial evaporation. Included reach considerable amounts of the spray jet in the form of droplets not evaporated onto the piston crown. The parts sprayed against the wall at a steep angle are also only partially evaporated because they are not a long way and a short distance from the hot ones Walls are guided along parallel. In this known arrangement, in particular with early injection there is a risk that the water-cooled cylinder walls fuel condensation occurs, especially when attempting this arrangement to use for heavy oil, what in the present invention, the air-cooled Cylinder assumes is not to be feared.

Es ist weiter bei schnellaufenden Schwerölmotoren vorgeschlagen worden, eine Selbstzündung des eingespritzten Brennstoffes dadurch herbeizuführen, daß man den Brennstoff vor dem Einspritzen stark erhitzte und ihm außerdem vor der Zerstäubung einen leicht verdampfbaren Stoff, insbesondere Wasser, beimengte. Die Erfindung gelangt demgegenüber auf einem wesentlich einfacheren Wege zum Ziel. ' In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele eines Niederdruckschweröhnotors gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen die Figuren längs der Zylinderachse geführte Schnitte durch vier verschieden geformte Aufsatzhauben.It has also been suggested for high-speed heavy oil engines, bring about a self-ignition of the injected fuel that one strongly heated the fuel prior to injection and also it prior to atomization added an easily vaporizable substance, especially water. The invention In contrast, it takes a much easier route to reach the goal. ' In the drawing are some embodiments of a low pressure heavy weight motor according to the invention shown, namely the figures show sections along the cylinder axis thanks to four differently shaped hoods.

Die Innenfläche der den Brennraum a begrenzenden Zylinderwandung b kann entweder, wie in Fig. i dargestellt, halbkugel-bzw. kugelschalenförmig, oder, wie in Fig. q. dargestellt, annähernd halbktigel- bzw. annähernd kugelschalenförmig, oder, wie in Fig. a dargestellt, kegelförmig gestaltet sein, oder sie kann, wie in Fig. g dargestellt, eine Kugelzone mit aufgesetztem Kegelfortsatz (Zwiebelform) bilden, oder schließlich irgendeine andere ähnliche Form aufweisen.The inner surface of the cylinder wall b delimiting the combustion chamber a can either, as shown in FIG. spherical shell, or, as in Fig. q. shown, approximately half-square or approximately spherical shell-shaped, or, as shown in Fig. a, be conical in shape, or it can, as shown in Fig. g, a spherical zone with attached conical process (onion shape) form, or finally any other similar shape.

Der Brennstoff wird aus der in der Spitze des Zylinders b angeordneten Düse c im scharfen Dxallkegel eingespritzt, derart, daß sich der Brennstoff im wesentlichen nur auf dem Mantel eines in der Zeichnung durch die Linien d angedeuteten Kegels, dessen Spitze mit der Düsenmündung zusammenfällt, im geringen Abstande von den heißen Wandungen bewegt. Durch diese Art der Einspritzung wird eine weitgehende Verdampfung des Brennstbffs erreicht. Etwa zu weit fliegende und die Zylinderwandung b noch erreichende Brennstofftröpfchen werden mit erhöhter Temperatur und unter einem möglichst spitzen Winkel a auf die Wandung b des Brennraumes auftreffen, so daß sie, soweit sie nicht beim Aufprall verdampfen, in der durch die punktierten Linien d' angedeuteten Richtung wieder in der Nähe der .heißen Wandung weiterfliegen und verdampfen.The fuel is from the placed in the top of the cylinder b Injected nozzle c in a sharp Dxall cone, such that the fuel is essentially only on the mantle of a cone indicated in the drawing by the lines d, the tip of which coincides with the nozzle mouth, a short distance from the hot ones Moving walls. This type of injection results in extensive evaporation of the fuel reached. About too far flying and the cylinder wall b is still Reaching fuel droplets are at elevated temperature and below a possible acute angle a hit the wall b of the combustion chamber, so that they, so far they do not evaporate on impact, in that indicated by the dotted lines d ' Direction fly again near the hot wall and evaporate.

Bei dieser Art der Ausbildung des Brennraumes, der Anordnung der Brennstoffdüse und der Art der Einspritzung wird das bei kleinen Motoren nicht vermeidbare Aufprallen von Brennstoffteilchen auf die Haubenwandungen nicht zur lästigen und nachteiligen Verhinderung der völligen Verdampfung und Verbrennung des Schweröles führen können.With this type of design of the combustion chamber, the arrangement of the fuel nozzle and the type of injection becomes the unavoidable impact in small engines fuel particles on the hood walls are not annoying and disadvantageous Prevention of complete evaporation and combustion of the heavy fuel oil.

Würde dagegen, wie bei den bekannten Anordnungen, der Brennstoffstrahl senkrecht oder verhältnismäßig steil auf eine Wandung auftreffen, so würde sich an der betreffenden Stelle ein größerer Tropfen bilden, der nicht genügend rasch verbrennen kann, zumal wenn der Strahl nicht vorher in der Nähe der Wandung auf langem Wege geführt ist; der Motor arbeitet dann also unwirtschaftlich, was sich außerdem noch durch einen rauchenden Auspuff störend bemerkbar macht.On the other hand, as in the known arrangements, the fuel jet would hit a wall vertically or relatively steeply, so would a larger drop will form at the point in question, but it will not be rapid enough can burn, especially if the beam does not come close to the wall beforehand has been led a long way; the engine then works uneconomically, which is also made annoying by a smoking exhaust pipe.

Durch die kegelmantelförmige Strahlzerstäubung wird auch sicher erreicht, daß kein Brennstoff auf den Kolbenboden e trifft, der verhältnismäßig kühl bleibt, was für einen leichten und ruhigen Lauf und für die Erreichung einer hohen Leistung sehr wesentlich ist.The cone-shaped jet atomization also reliably achieves that no fuel hits the piston crown e, which remains relatively cool, what an easy and quiet run and for achieving a high level of performance is very essential.

Auch auf die eigentliche Kolbenlaufbahn werden keine unverdampften Brennstoffteilchen gelangen können, und die Gefahr einer Vermischung des Brennstoffes mit dem Schmieröl mit deren bekannten Nachteilen wird gleichfalls vermieden.There are also no unevaporated parts on the actual piston running path Fuel particles can get in, and there is a risk of the fuel mixing up with the lubricating oil with its known disadvantages is also avoided.

Es wurde eingangs darauf hingewiesen, daß es nicht zweckmäßig ist, den Glühkopf bzw. den eine Art Glühkopf bildenden Zylinderkopf sehr stark -zu erhitzen; um selbst bei mäßiger Erhitzung des Zylinderkopfes eine völlige Verdampfung des Brennstoffes von den warmen Wandungen aus zu erreichen, muß genügend Zeit zur Verfügung stehen. Es wird daher der Brennstoff möglichst früh eingespritzt. Das sehr zeitige Einspritzen hat vor allem bei kleinen Motoren den großen Vorteil, daß der zur Verfügung stehende Raum groß ist, so daß noch sicherer vermieden wird, daß Brennstofftröpfchen auf den Kolbenboden auftreffen.It was pointed out at the beginning that it is not advisable to - to heat the glow head or the cylinder head, which forms a kind of glow head, very strongly; in order to ensure complete evaporation of the Sufficient time must be available to reach fuel from the warm walls stand. The fuel is therefore injected as early as possible. The very early one Injection has the great advantage of being available, especially with small engines standing space is large, so that it is more safely avoided that fuel droplets hit the piston crown.

Bei Zweitaktmotoren wird der Brennstoff unmittelbar nach der Wiederabdeckung der Steuerschlitze durch den Arbeitskolben am Anfang des Verdichtungshubes eingespritzt; ein noch früheres Einspritzen wäre unzweckmäßig, da dann leicht unverbrannte Brennstoffteile von der Spülluft mit in den Auspuffkanal gerissen werden könnten. Bei Viertaktmotoren kann man den Brennstoff ganz am Anfang des Verdichtungshubes oder sogar noch während des Saughubes einspritzen, wenn genügend fein zerstäubt wird, so daB sich bis zur Beendigung der Kornpression nicht zuviel schwebende Tröpfchen an den Wandungen absetzen.In the case of two-stroke engines, the fuel is used immediately after the re-cover the control slots injected by the working piston at the beginning of the compression stroke; an even earlier injection would be inexpedient, since then easily unburned fuel parts could be drawn into the exhaust duct by the scavenging air. With four-stroke engines you can get the fuel at the very beginning of the compression stroke or even still Inject during the suction stroke, if the atomization is fine enough so that not too many droplets floating on the walls until compression is complete drop.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Niederdruckschweröhnotor, insbesondere für kleinere Leistungen, mit luftgekühltem Zylinder, gekennzeichnet durch die Kombination eines luftgekühlten haubenförmigen Kopfes, der im oberen Teil im wesentlichen halbkugelig oder kegelig gestaltet ist, mit einer im Scheitel der Haube angebrachten Spritzdüse, die einen kegelmantelförmigen Brennstoffschleier erzeugt, der vor und nach seinem Aufprallen auf die Wandung des Zylinderkopfes auf möglichst langem Wege in kleinem Abstand von den Brennraumwandungen verläuft.PATENT CLAIM: Low-pressure heavy-duty rotor, especially for smaller ones Performances, with air-cooled cylinder, characterized by the combination of one air-cooled hood-shaped head, which is essentially hemispherical in the upper part or is conical in shape, with a spray nozzle attached to the top of the hood, which creates a cone-shaped fuel curtain that runs before and after its Impact on the wall of the cylinder head on the longest possible way in a small way Distance from the combustion chamber walls runs.