DE717771C - Method for operating two-stroke composite piston internal combustion engines - Google Patents

Description

Verfahren "zum Betriebe von Zweitakt-Verbund-Kolbenbrennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung des .Betriebes von Zweitakt-Verbiind-KOlbenbrennkraftmas,chinen,bei denen die Hochdruckstufe unter Druck gespült und aufgeladen wird und die Verbrennungsgase nach ,erfolgter Dehnung in -der Hochdruckstufe der nachgeschalteten Kolbenstufe über ein überströxnventil zugeleitet werden. Bei diesen Brennkraftmaschinen beträgt entweder der Enddruck der letzten Stufe etwa das Dreibis Fünffache des Ladedruckes der Verbrexnniuagastufe, und es ist gegenüber der' einstufigen Maschine hinsichtlich der Wärmeausnützung kein Vorteil vorhanden, oder aber es ist für das -Einbringen der Verbrennungsluft eine entsprechend. hohe Vorverdichtung erforderlich, wenn nicht bei dem Beginn des Überströmens ein entsprechend hoher Druckabfall bei gleichbleibendem Wärmeinhalt zugelassen werden soll, wodurch der Wirkungsgrad erheblich verringert wird. Gemäß vorliegender Erfindung wird dieser grabe Druckunterschied zwischen Lade- und Enddruck der Verbrennungsstufe dadurch vermieden, daß auf etwa 2 ata oder mehr vorverdichtete Luft bei oder nach erfolgter öffnung des Übers,trömventils in die Hochdruckstufe so lange eingefüllt wird, bis der zum inneren Totpunkt sich bewegende Hochdruckkolben eine Stellung einnimmt, von der ab der verbleibende Hubteil zu einem Verdichtungsenddruck führt, der einen Entspannungsenddruck zur Folge hat, welcher annähernd gleich dem Ladedruck ist. Hierbei wird also das Lufteinfüllventil und das überströmventil in der genannten Kolbenstellung geschlossen. Hierbei kann der Betrieb bei allen Ausführungsformen des vorliegenden Verfahrens mit Gleichraum- oder Gleichdruckverbrennung erfolgen. Ferner kann bei der Durchführung des Verfahrens der Brennstoff in fester, flüssiger oder gasförmiger Form mit der verdichtetet. Luft gemischt oder aber getr:mit von dieser in den Bren?ikraftzylinder direkt r ingeführt @.1 erden.Method "for operating two-stroke composite piston internal combustion engines The invention relates to a further embodiment of the .Operation of two-stroke Verbiind KOlbenbrennkraftmas, chinen, at where the high pressure stage is flushed and charged under pressure and the combustion gases after the stretching has taken place in the high pressure stage of the downstream piston stage can be fed in via an overflow valve. In these internal combustion engines either the final pressure of the last stage about three to five times the boost pressure the Verbrexnniuaga stage, and it is opposite to the 'single stage machine in terms of there is no advantage in the use of heat, or it is for the introduction one corresponding to the combustion air. high pre-compaction required, if not at the beginning of the overflow a correspondingly high pressure drop with a constant pressure drop Heat content should be allowed, which significantly reduces the efficiency will. According to the present invention, this dig pressure difference between loading and the final pressure of the combustion stage avoided by reducing it to about 2 ata or more Pre-compressed air during or after the opening of the overflow valve into the The high pressure stage is filled in until the one moving to the inner dead center The high-pressure piston assumes a position from which the remaining stroke part becomes a Compression end pressure leads, which has a relaxation end pressure result, which is approximately equal to the boost pressure. So here the air filler valve and the overflow valve is closed in said piston position. Here the Operation in all embodiments of the present method with constant space or constant pressure combustion. Furthermore, when carrying out the procedure the fuel in solid, liquid or gaseous form is compressed with the. air mixed or separated: from this directly fed into the combustion power cylinder @ .1 ground.

Mittels einiger über dem liurbellzreis aufgetragener Steuerschaubilder der Brennkn,ftstufe soll das Verfahren gemäß der Erfindw:g l@eispiels«-eise erläutert werden.By means of some tax charts plotted above the liurbellzreis The method according to the invention is to be explained to the firing stage in an exemplary manner will.

In den Schaubildern bedeutet: To= ober er Totpunkt, Tu =unterer Totpunkt, LE_ Ltifteinfüllventil, C' = Überströmventil, der 1nde" i = Ventil öffnet, der Index 2 =- Ventil sclili.eßt, s = Zündung bei Gleichraumverbrennung und Einspritzbeginn bei Gleichdruckverbrennung.In the diagrams: To = upper dead center, Tu = lower dead center, LE_ Ltifteinfüllventil, C '= overflow valve, the 1st "i = valve opens, the index 2 = - valve sclili.eß, s = ignition with constant space combustion and start of injection with constant pressure combustion.

Die zu diesen Steuerschaubildern der Brennkraftstufe gehörenden Steuerschaubilder der nachgeschalteten Stufe sind nicht gezeichnet.The control charts belonging to these control charts of the internal combustion stage the downstream stage are not shown.

Bei einem Ausführungsbeispiel nach Fig. i iiiinen das i'l)erströmventil Ü und das Lufteinfüllventil LE gleichzeiti- kurz vor dem unteren Totl)ttnl>t und schlieljen gleichzeitig etwa ()o vor dem oberen Totpunkt.In an embodiment according to FIG Ü and the air filler valve LE at the same time - just before the bottom deadl) ttnl> t and close at the same time about () o before top dead center.

Bei einer Durchführung des Verfahrens gemäß Fig. :! öiitiet das Lufteinfüllventil LE nach denn L-herströmventil C%, und zwar nach L"berschrciten des unteren Totpunktes. Dieses hat z. B. bei Anwenden von Verbundentspannung den Vorteil, daß der Verdichtungsdruck für die Vorverdichtung der Luft erheblich niedriger gehalten werden kann.When carrying out the method according to FIG. :! The air filling valve LE opens after the L-inflow valve C%, namely after L "has exceeded the bottom dead center. This has the advantage, for example, when using composite expansion, that the compression pressure for the pre-compression of the air can be kept considerably lower.

Bei der Ausführungsform nach Fig. ; schließt das überströmventil Ü vor dein Lufteinfüllventil. LE. Dies ermöglicht, bei Verbundentspannung der Entspannungsstufe jede gewünschte Füllung zu geben und dabei gleichzeitig den Verdichtungsdruck der Brennkraftstufe bei jedem beliebigen Ladedruck mittels beliebigen Verdichtungsraumes zu erhalten.In the embodiment of Fig.; closes the overflow valve Ü in front of your air filler valve. LE. This enables the relaxation stage in the case of bond relaxation to give any desired filling and at the same time the compression pressure of the Combustion stage at any boost pressure by means of any compression chamber to obtain.

Bei dem in Fig..l dargestellten -Beispiel schlieft das Lufteinfüllventil kurz vor Beginn der Verbrennung. Dies würde es ermöglichen, den Entspannungsenddruck der Brennkraftstufe und den Ladedruck gleich hoch zu legen, beispielsweise auf etwa 2o ata; dieses würde für den Fall, daß die Arbeit der Brennkraftstufe zur Verdichtung von Luft verwendet i@ird und die Arbeit der Entspannungsstufe nach außen abgegeben wird, von bedeutendem Vorteil sein, da dann die Arbeit der Brennkraftstufe ausreicht, um die für beide Stufen benötigte vorverdichtete Luft zu erzeugen, während der übrige Teil der Arbeit, welcher =',, bis,' der gesamten Arbeit ausmacht, in der Entspannungsstufe nutzbar gemacht wird.In the example shown in Fig..l, the air filler valve closes shortly before the start of the combustion. This would allow the release pressure the internal combustion stage and the boost pressure to put the same high, for example to about 2o ata; this would be in the event that the work of the internal combustion stage for compression i @ ird of air is used and the work of the relaxation stage is released to the outside will be of significant advantage, since then the work of the internal combustion stage is sufficient, to generate the pre-compressed air required for both stages, while the rest Part of the work, which makes up = ',, to,' of the entire work, in the relaxation stage is made usable.

Im folgenden soll an einer Verbundbrennkraftm.as:ebine die Anwendung des Verfahrens erläutert werden.In the following, the application is to be based on a composite combustion engine of the procedure are explained.

Gemäß Fig. 5, in der ein Längsschnitt, und Fig. 6, in welcher ein Fluchtbild dargestellt ist, ist der BrennkraftstufeA eine Entspaiinu;t@stufe B in Verbundanordnung angt:-fügt, während der VerdichterC über einer. Aufnehmera die verdichtete Luft der Brennkraftstufe zuführt.According to FIG. 5, in which a longitudinal section, and FIG. 6, in which a Escape image is shown, the internal combustion stage A is a depressurization; t @ stage B in Compound arrangement added: -added, while the compressorC via a. Transducers supplies compressed air to the internal combustion stage.

In Fig. 5 bedeutet c' das Saugventil und c" das Druckventil des Verdichters, d das Einfüllventil und e das Cberström,:entil der Brennkraftstufe und U die Ausla.ßv(,ntile der Etitspannttngssttife. Hierbei sind sämtliche Ventile geschlossen gezeichnet ohne Berücksiclitigung der dargestellten Kolbenstellung. Die u-irklichen Öffnungszeiten sind aus dein Stcucrdiagramm i Fig. 8) ersichtlich, das in der gleichen Art angelegt und mit den gleichem liezeicbtittngen versehen ist wie Fig. i bis .1, wobei zusätzlich der Auslaß der Entspannungsstufe öffnet und A., Auslag der Entspannungsstufe schließt bedeutet. Die Kurbelwelle/ ist, wie dargestellt, in der Art gekröpft, daß die Kurbeln von Verdichter und I?itsp,ttniungsstti.fe gegen die Kurbel dor Brenikraftstufe um i80° versetzt sind.In Fig. 5, c 'denotes the suction valve and c "the pressure valve of the compressor, d the filler valve and e the overflow,: entil of the internal combustion stage and U the outlet valve (, ntile the Etitspannttngssttife. All valves are shown closed without taking into account the piston position shown. The real opening times can be seen from your Stcucrdiagram i Fig. 8), which is laid out in the same way and is provided with the same features as Fig. i to .1, with additional the outlet of the expansion stage opens and A., display of the expansion stage closes means. The crankshaft / is, as shown, cranked in such a way that the cranks of compressor and I? itsp, ttniungsstti.fe against the crank of the Breni power stage are offset by i80 °.

In G bedeutet: Nocken des Verdichtersaugventils, 1i Nocken des Verdichterdruckventils. i Nocken des Einlasses der Brennkraftstufe, I: 'Nocken des Überströmventils, L Nocken der Auslaßventile der Entspannungsstufe, in Ansaugung des Verdichters, tt Druckstutzen des Verdichters, o Einfüllstutzen für die Brennkraftstufe, p Auspuff der Entspannungsstufe, g Zündverteiler, r Brennstoffeinspritzpumpe, s Zündkerze, t Einspritzdüse.In G means: cam of the compressor suction valve, 1i cam of the compressor pressure valve. i cam of the inlet of the internal combustion stage, I: 'cam of the overflow valve, L cam of the outlet valves of the expansion stage, in the intake of the compressor, tt pressure connection of the compressor, o filler neck for the internal combustion stage, p exhaust of the expansion stage, g ignition distributor, r fuel injection pump, s spark plug, t injection nozzle.

Die Federn der Ventile sind wegen besserer Übersicht nicht dargestellt. Die Drehzahl der Nockenwelle ist die gleiche wie die Drehzahl der Kurbelwelle.The springs of the valves are not shown for a better overview. The speed of the camshaft is the same as the speed of the crankshaft.

In Fig.7 ist ein Arbeitsdiagramm für den Fall dargestellt, daß das Lufteinfüllventilkurz vor der Zündstellung geschlossen wird und der Verdichtungsraum der Brennkraftstufe so bemessen ist, daß der Entspannungsenddruck der Bremikraftstufe annähernd gleich denn Einfülldruck der vorverdichteten Luft ist. In diesem Arbeitsdiagramm entspricht die Fläche 0-i-3-2 der für die Verdichtung der Luft aufzuwendenden Arbeit. Hierbei wird das Verbrennungsgas aus dem Zylinder der Drennkraftstufe entsprechend der Linie 7'-3 durch den Kolben und entsprechend der Linie 2-3 durch die eintretende Luft ausgeschoben.In Figure 7 is a working diagram for the case that the The air filler valve is closed shortly before the ignition position and the compression chamber the internal combustion stage is dimensioned so that the expansion pressure of the braking force stage is approximately the same as the filling pressure of the pre-compressed air. In this working diagram the area 0-i-3-2 corresponds to the work required to compress the air. Here, the combustion gas from the cylinder is corresponding to the thrust stage the line 7'-3 through the piston and corresponding to the line 2-3 through the entering Air pushed out.

Sobald der Kolben der Brennkraftstufe die Stellung einnimmt, die dem Diagrammpunkt 3 entspricht, wird das Einfiillventil geschlossen und bis zum Punkt q. verdichtet. In diesem beginnt dann das Einspritzen des Brennstoffs, und es erfolgt über 4.-5-6 die Verbrennung. Entsprechend der Linie 6-7' findet in der Brennkraftstufe die Entspannung statt, wobei das Überströmventil bereits im Punkt 7 öffnet. Der Ausschublinie 7'-3-2 der Brennkraftstufe entspricht die Füllinie 7'-8 der Entspannungsstufe, an die sich die Entspannung entsprechend der Linie 8-9 anschließt, so daß die Fläche 7'-8-9-io der Arbeit der Entspannungsstufe entspricht.As soon as the piston of the internal combustion stage takes the position that the Corresponds to diagram point 3, the fill valve is closed and up to the point q. condensed. In this then the injection of the fuel begins, and it takes place about 4.-5-6 the combustion. Corresponding to the line 6-7 'takes place in the internal combustion stage relaxation takes place, with the overflow valve already opening at point 7. Of the Extension line 7'-3-2 of the internal combustion stage corresponds to the filling line 7'-8 of the expansion stage, at which is followed by the relaxation according to the line 8-9, so that the area 7'-8-9-io corresponds to the work of the relaxation stage.

Zum besseren Vergleich sind die Flächen. auf ein Viertel verkleinert, als Rechtecke dargestellt. Dabei ist die Fläche des Verdichters mit I(, der Brennkraftstufe mit I und der Entspannungsstufe mit II bezeichnet. Wie aus cler Darstellung ersichtlich, besitzt die Fläche der Brennkraftstufe einen genügenden überschuß über die Fläche des Verdichters, so daß auch bei Berücksichtigung der Reibungsverluste dessen Arbeitsaufwand gedeckt ist.For a better comparison, the areas are. reduced to a quarter, shown as rectangles. The area of the compressor with I (, the internal combustion stage with I and the relaxation stage with II. As can be seen from the illustration, the area of the internal combustion stage has a sufficient excess over the area of the compressor, so that its workload even if the friction losses are taken into account is covered.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betriebe von Zweitakt -Verbund- Kolbenbrennkraftmaschinen, bei denen die Hochdruckstufe unter Druck gespült und aufgeladen wird und die Verbrennungsgase nach erfolgter Dehnung in der Hochdruckstufe der nachgeschalteten Kolbenstufe über ein üb.erströmventil zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf 2 ata oder höher verdichtete Luft bei oder nacherfolgter Öffnung des überströmventils in die Hochdruckstufe so lange eingeführt wird, bis der zum inneren Totpunkt sich bewegende Hochdruckkolben eine Stellung einnimmt, von der ab der verbleibende Hubteil zu einem Verdichtungsenddruck führt, der einen Entspan.nungsenddruck zur Folge bat, welcher annähernd gleich dem Ladedruck ist. z. Verfahren zum Betriebe von Zweitakt -Verbund - Brennkraftmaschinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das überströmventil und das Lufteinlaßventil gleichzeitig geöffnet und gleichzeitig geschlossen werden. g. Verfahren zum Betriebe von Zweitakt -Verbund - Brennkraftmaschinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Lufteinlaßventil erst nach Öffnung des Überströmventils geöffnet wird. ¢. Verfahren zum Betriebe von Zweitakt -Verbund - Brennkraftmaschinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das überströmventil vor Ab.schluß des Lufteinlaßventils geschlossen wird.PATENT CLAIMS: i. Procedure for the operation of two-stroke composite Piston internal combustion engines in which the high pressure stage is flushed and under pressure is charged and the combustion gases after expansion in the high pressure stage the downstream piston stage via an overflow valve, thereby characterized that air compressed to 2 ata or higher at or after Opening of the overflow valve is introduced into the high pressure stage until the high-pressure piston moving to the inner dead center assumes a position, from which the remaining stroke part leads to a compression end pressure, which is one Relaxation final pressure, which is approximately equal to the boost pressure. z. Method for operating two-stroke composite internal combustion engines according to claim i, characterized in that the overflow valve and the air inlet valve simultaneously opened and closed at the same time. G. Procedure for the operation of two-stroke Composite internal combustion engine according to claim i, characterized in that the The air inlet valve is only opened after the overflow valve has been opened. ¢. procedure for operating two-stroke composite internal combustion engines according to claim i, characterized in that characterized in that the overflow valve is closed before the end of the air inlet valve will.