DE1036573B - Selbstzuendende Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Selbstzündende Brennkraftmaschine Der große Nachteil der üblichen Dieselmotoren besteht in der infolge der schweren Entzündbarkeit des Brennstoffes notwendigen hohen Kompression, die für Kolben und Kurbelwelle eine so starke Beanspruchung darstellt, daß der Dieselmotor in der Anschaffung immer einen größeren Kostenaufwand erfordert wie der Vergasermotor. Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, daß der Brennstoff in abgemessenen Ladungen durch eine Einspritzpumpe in eine Vorwärmkammer eingebracht, dort mittels der Wärme der Brenngase unter Luftabschluß und unter Ausnutzung des Siedeverzugs erhitzt und beim Nachschub der nächsten Brennstoffladung durch die Pumpe über ein vom Brennstoffdruck gesteuertes Einspritzventil in den Brennraum der Maschine eingespritzt wird. Die plötzliche Entspannung bewirkt, daß der Brennstoff in Dampfzustand übergeht und sich bei Berührung mit Luft entzündet. Bei der bekannten Maschine wird die Vorwärmkammer innerhalb eines in den Brennraum hineinragenden, verrippten Heizkörpers gebildet. Dieser Heizkörper beansprucht viel Platz im Brennrauin, dessen Form sich deshalb nach dem des Heizkörpers zu richten hat. Die wärmeaufnehmende Oberfläche des Brennstoffes ist relativ klein.
• Bei einem anderen Vorschlag sind im Brennraum zwei aufeinanderliegende Scheiben allseitig vom Gas umspült angeordnet; der Brennstoff wird durch den engen Spalt zwischen die Scheiben gedrückt, wo er verdampft und als Dampf am Umfang der Scheiben austritt. Auch hier ist der Platzbedarf relativ sehr groß.
• Um diese Nachteile zu vermeiden. wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einer Brenaikraftmaschine der zuerst genannten bekannten Gattung die Vorwärmkammer in an sich bekannter Weise scheibenförmig auszubilden und die dem Brennraum zugekehrte Oberfläche des scheibenförmigen Raumes etwa gleich dem Zylinderquerschnitt zu machen und ferner die Kammer einerseits vom Zylinderkopf und andererseits von einer an ihrem Rand mit dem Zylinderkopf fest verbundenen Membran begrenzen zu lassen, welche zugleich als Schließfeder für das Einspritzventil wirkt. Es ergibt sich somit eine einfache, gedrängte Bauweise und eine große Wärmeübergangsfläche.
• In Ausgestaltung der Erfindung wird die Kammer vorteilhafterweise so angeordnet, daß die Vorwärmkammer auf der dem Brennraum abgewandten Außenseite des Zylinderkopfes liegt.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für eine Zweitaktmaschine abgebildet.
• In Abb. I trägt der Flansch a den Glüheinsatz b mit dem Ventileinsatz c, in dem die Ventilkugel d den Brennstoffraume gegen den Zylinderraum f abschließt. Der Ventilstößel g mit der Kugel d ist mit der Membran k fest und dicht verbunden; die Kugel wird außer durch die eigene Federkraft der Membran mit mehreren Tellerfedern i gegen den Ventilsitz gedrückt. Mit der Einstellschraube k kann der Ventildruck reguliert werden. Beil wird der Brennstoff durch die Einspritzpumpe in den Raume zugeführt; m und iz sind wärmeisolierende Dichtungen.
• Abb.11 stellt den vollständigen Zylinderkopf dar mit Einschmelzglühkerze, Brennstoffanschluß und Federkappe, deren oberer Bereich luftgekühlt ist. Der Flansch a ist hier ohne den isolierten Glüheinsatz b dargestellt, was bei guter Isolation bei n ausgeführt werden kann. Der Ventileinsatz c und die Ventilkugel d bestehen aus höchsttemperaturfestem ,Material.
• Der bei l durch die Einspritzpumpe mit jeder Kurbelwellenumdrehung mit hohem Druck zugeführte flüssige Brennstoff wird in der Vorwärmkammer e, die über dem Zylinderraum f liegt, durch die im Zylinder entstehende Verbrennungswärme auf eine Temperatur gebracht, die in Verbindung mit dem Pumpendruck einen Aggregatzustand darstellt, der nach kurzer Betriebszeit den kritischen Punkt überschreitet.
• Die Druckerhöhung mit jedem Pumpenstoß im Raum e hat zur Folge, daß die starke Membran h und die Tellerfedern i sich im Moment des Einspritzens hochheben und den Brennstoff durch das Kugelventil d in den Zylinder f in die komprimierte und vorgewärmte Ansaugluft einströmen läßt, was infolge der hohen Temperatur und der feinsten Vermischung von Luft und Brennstoff sofort zur Zündung führt.
• Nachdem durch den Überdruck im Raum e eine der im letzten Hub zugeführten, flüssigen Brennstoffmenge entsprechende Menge Brennstoff in den Zylinder eingeströmt ist, ist der vorhandene Überdruck beseitigt, und die Membran h mit den Federn i schließt durch die Federkraft das Ventil d so lange, bis der nächste Pumpenstoß erfolgt. In dieser Zeit wird der im Raum e enthaltene Brennstoff durch die Verbrennungswärme im Zylinder durch Wärmeübertragung auf höhere Temperatur gebracht und so auf den nächsten Huh vorbereitet.
• Da die Vorwärmkammer e durch den starken Federdruck von der Membran h und den Tellerfedern i druckfest verschlossen ist, ist bei der Erwärmung des Brennstoffs eine Dampfbildung und Verkokung unmöglich, so daß stets reiner Brennstoff in flüssigem oder gasförmigem Zustand das Kugelventil passiert. Irgendwelche festen Bestandteile auf dem Kugelsitz werden durch den hohen Flächendruck der hämmernden Kugel sofort zerstört.
• Da zur Umwandlung des kalten, flüssigen Brennstoffs in heißes Gas sowie der kalten angesaugten Luft in solche von hoher Temperatur beim Kompressionshub eine erhebliche Menge von Kalorien notwendig sind, die dem glühenden Zylinderkopf entzogen werden, während sie sonst durch die Kühlung abgeführt werden müßten, wird der thermische Wirkungsgrad des Motors wesentlich verbessert, die Zündwilligkeit des Gemisches wird erhöht, womit schnelle und vollständige Verbrennung erreicht wird und damit geringere Beanspruchung in mechanischer und thermischer Hinsicht für Kurbelwelle und Motor.
• Der Starterleichterung dient die übliche Glühkerze oder auch in noch zweckmäßigerer Ausführung eine Einschmelzglühkerze, die mittels eines Nicht- oder Halbleiters in den Zylinderkopfflansch fest eingeschmolzen ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Selbstzündende Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffeinführungssystem, bei welchem der Brennstoff in abgemessenen Ladungen durch eine Einspritzpumpe in eine Vorwärmkammer eingebracht, in der er durch die Brenngase unter Luftabschluß und unter Ausnutzung des Siedevorzugs erhitzt und über ein vom Brennstoffdruck gesteuertes Einspritzventil beim Nachschub einer weiteren Ladung Brennstoff durch die Pumpe in den Brennraum der Maschine unter gleichzeitigem Übertritt in den Dampfzustand und unter gleichzeitiger Entzündung ausströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmkammer (e) in an sich bekannter Weise die Form einer Scheibe hat, deren dem Brennraum zugekehrte Oberfläche etwa dem Zylinderquerschnitt gleich ist, wobei die V orwärmkammer einerseits vom Zylinderkopf und andererseits von einer an ihrem Rand mit dem Zylinderkopf fest verbundenen Membran (lt) begrenzt ist, welche zugleich als Schließfeder für das Einspritzventil (d) wirkt. z. Bremikraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmkammer auf der dem Brennraum (f) abgewandten Seite des Zylinderkopfes (a, b) angeordnet ist. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Ventilglied des Einspritzventils aus einem mit der Membran (h) fest verbundenen Kugelaufsatz, z. B. einer Kugel (d), gebildet wird, der ebenso wie der zugehörige Ventilsitz (c) aus warmfestem Material besteht. 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Federwirkung der Membran (h) Tellerfedern (zl vorgesehen sind. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brennraum zugewandte Wand der Vorwärmkammer durch einen gegenüber dem übrigen Zylinderkopf (a) durch wärmeisolierende Dichtungen geschützten Glühkörper (b) gebildet wird, welcher die gesamte dem Brennraum zugewandte Oberfläche des Zylinderkopfes einnimmt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 454 809, 584 401, 678 269, 679 314, 841973, 859 395, 905 902; deutsche Patentanmeldung M 10963Ia/46c1 (bekanntgemacht am 30. 10. 1952) ; österreichische Patentschrift Nr. 114306,-, britische Patentschrift Nr. 682 496; USA.-Patentschrift Nr. 2 338 584. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 925 436.