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Gemischverdichtende Viertaktbrennkraftmaschine Die vorliegende Erfindung
betrifft eine Einrichtung, welche dem Zweck dient, den Arbeitszylinder der Viertaktbrennkraftmaschinen
mit einer Mischung von Luft und Brennstoff, insbesondere schwerem Brennstoff (z.
B. Motorentreiböl), so aufzuladen, daß die Zylinderfüllung während des Aufladeprozesses
in zwei oder mehrere Ströme aufgeteilt wird, die im Zylinderinneren im wesentlichen
senkrecht aufeinander treffen, wodurch eine ungeordnete Wirbelbewegung des Brennstoffluftgemisches
im Arbeitszylinder in die Wege geleitet wird. Die hierbei frei werdenden Energien
rufen eine willkürliche Bewegung der einzelnen Luft- sowie Brennstoffteilchen hervor,
womit eine innige Durchmischung des Brennstoffes mit der Luft bewirkt wird. Infolge
dieses Vorteiles werden die thermischen Vorgänge im Arbeitszylinder der neuen Maschine
gegenüber den Verhältnissen bestehender Maschinen erheblich verbessert. Die Entzündung
und Verbrennung des aufgeladenen, gut vermengten Brennstoffluftgemisches kann bei
der Verwendung schwer flüchtiger oder flüssiger Brennstoffe unter Vermeidung hoher
Verdichtungs- und Verbrennungsdrucke durch eine Fremdzündung in die Wege geleitet
werden. Bei der Anwendung leicht flüchtiger Brennstoffe ergibt sich der Vorteil
der Ausschaltung der Klopferscheinungen bei hohen Verdichtungen.
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Es ist bereits der Vorschlag gemacht, die Zylinderfüllung der Brennkraftmaschinen
in zwei Ströme aufzuteilen, die beide parallel zur Zylinderachse in den Arbeitszylinder
eintreten. Eine vorteilhafte Durchmischung des Brennstoffes mit der Luft während
des Ansaughubes wird bei diesen Maschinen nicht erzielt.
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Ferner ist es bei Brennkraftmaschinen bekannt, die Zylinderfüllung
in zwei Ansaugströme aufzuteilen, die mit gleichgerichteten, kreisenden Bewegungen
in den Zylinder einströmen, so daß sie beim Ansaughub schraubenlinienförmig am Zylinderumfange
fortschreiten. Mit dieser bekannten Ausführung ist jedoch ein anderer Vorteil als
der einer intensiven Durchmischung der Zylinderfüllung angestrebt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Arbeitszylinder der neuen
gemischverdichtenden Viertaktmaschine im Aufladehub in zwei Stromrichtungen, die
senkrecht zueinander liegen, aufgeladen. In diesem Falle hat der Arbeitszylinder
zwei Ansaugkanäle, die beide in den oberen Teil des Arbeitszylinders einmünden,
derart, daß der eine axial und cler andere radial in den kreisscheibenförmigen Brennraum
einmündet. Der Abschluß bzw. das Öffnen dieser beiden Kanäle erfolgt hier beispielsweise
durch einfache Ventilkegel. In der Ansaugperiode tritt durch den axial einmündenden
Kanal ein parallel zur Zylinderachse gerichteter Frischluftstrom in den Arbeitszylinder
ein. In demselben Zeitintervall gelangt durch den radial einmündenden Kanal gut
vernebeltes Brennstoffluftgemisch in drallförmigem Strome derart in den Arbeitszylinder,
daß die beiden Ströme sich im Zylinderhohlraum treffen. Zur Erzielung einer besseren
Wirkung bei der Durchmischung wird auch dem längs der Zylinderachse eintretenden
Luftstrom
vor seinem Eintritt in den Arbeitszylinder eine drallförmige Bewegung erteilt.
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Zur Einleitung der Drallbewegungen ist in jedem Zuführungskanäle eine
nahezu oder genau senkrecht zur Kanalwand stehende Scheibe angebracht, die mit mehreren
schräg gestellten Durchtrittskanälen versehen ist. Beim Durchtritt durch diese schrägen
Kanäle erfährt jeder Strom vor oder während seines Eintrittes in den Arbeitszylinder
die erwähnte- drallförmige bzw. schnell kreisende Bewegung.
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Es ist selbstverständlich ohne weiteres möglich, durch Anbringung
mehrerer Eintrittskanäle die Zylinderfüllung in mehrere Ansaugströme aufzuteilen.
Solche und andere Ausführungsarten der Erfindung sind ohne weiteres bei Ein- und
Mehrzylindermaschinen möglich. Das Wesen derselben besteht jedoch darin, daß alle
in den Zylinder eintretenden Ansaugströme am geeignetsten sich senkrecht im Zylinder
treffen, so daß die kinetische undrotatorischeEnergie dieser Ströme restlos in Wirbelung
umgesetzt wird. Derselbe Zweck kann auch erreichtwerden, natürlich nicht in dem
Maße wie vorher beschrieben, falls zur Erzeugung der Wirbelung nur die kinetische
Energie der Ansaugströme herangezogen wird, d. h. wenn den Strömen keine Drallbewegungen
erteilt werden.
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Zur Bildung des Brennstoffluftgemisches können bei der neuen gemischverdichtenden
Viertaktmaschine die manigfaltigsten Einrichtungen vorgesehen werden. Hier z. B.
wird der Brennstoff außerhalb des Zylinders in fein verteilter Form dem quer in
den Zylinder eintretenden Luftstrome während des ganzen Saughubes zugesetzt. Bei
seinem Austritt aus der Düse prallt der Brennstoffnebel `auf einen Zerstäubungskegel.
Dieser Vorgang vollzieht sich im sogenannten kritischen Querschnitt einer im Gemischkanal
angebrachten Luftdüse und in derselben Zeit, in der die Frischluft durch die Düse
strömt. Durch die Einschnürung des freien Kanalquerschnittes wird die Eintrittsgeschwindigkeit
des Luftstromes auf ihr Maximum gebracht, so daß der Brennstoff sich bereits hier
intensiv mit der Frischluft vermengt. Durch die Zerstreuung des Brennstoffes an
dem Zerstäubungskegel wird die Durchmischung noch begünstigt.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung als Beispiel
dargestellt. Die Pfeile deuten die Bewegung des Luft- und des Brennstoffluftgemischstromes
in den Arbeitszylinder an.
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Die Fig. z zeigt den Zylinderkopf der neuen gemischverdichtenden Viertaktbrennkraftmaschine
im senkrecht stehenden Schnitt, die Fig.2 denselben im Querschnitt durch die Linie
A -A der Fig. z. Wie aus den Fig. z und 2 hervorgeht, bedeutet a den Arbeitszylinder,
der beim Abwärtsgang des Kolbens b über zwei Einlaßkanäle c und d von oben her aufgeladen
wird. Jeder Kanal kann 'von dem Arbeitszylinder a durch einfache Ventilkegel
e und f
abgeschlossen werden. Die Betätigung der Ventile e und f kann entweder
automatisch oder zwangsläufig erfolgen. Um nun eine intensive, ungeordnete Wirbelbewegung
der Zylinderfüllung und damit eine innige Mischung des Brennstoffes mit der Luft
herbeizuführen, wird nach der Erfindung die frische Zylinderladung während des Ansaughubes
in einen Luft- und einen Brennstoffluftgemischstrom aufgeteilt, die beide mit drallförmigen
Bewegungen im wesentlichen im Zylinder senkrecht auftreffen. Um vorher erwähnten
Zweck mit möglichst einfachen Mitteln zu erreichen, werden die beiden Einlaßkanäle
c und d am besten derart in den Zylinder a eingeführt, daß der Luftstrom parallel
oder nahezu parallel zur Zylinderachse durch den Kanal c in den Zylinder a einkommt
und der Brennstoffluftgemischstrom im wesentlichen senkrecht zur Zvlinderachse durch
den Kanal d eingeführt wird. Erfindungsgemäß sind zwecks Einleitung der Drallbewegungen
in den Zuführungskanälen c und d jeweils eine senkrecht zur Kanalwand stehende Scheibe
g mit schräg gestellten Durchtrittskanälen lt angebracht.
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Die Figur zeigt weiter die in den Gemischkanal d einmündende
Brennstoffdüse i nebst dem Zerstäubungskegel k, welche beide in dem kritischen
Querschnitt einer Luftdüse l angebracht sind. Während der ganzen Dauer des Ansaughubes
oder über einen Zeitintervall dieser Periode wird der Brennstoff durch die Düse
i auf den Zerstäubungskegel k gedrückt, so daß der durch die Luftdüse l hindurchtretende
Luftstrom sich intensiv mit dem Brennstoff vermischt. Nach Beendigung des Aufladehubes
schließen die Ventile c und f den Zylinder a ab; es folgen: Verdichtung,
Zündung durch die Zündvorrichtung z, Expansion und Auspuff. Die Abgase können aus
einem besonderen Kanal (nicht gezeigt) oder über den Luftkanal c ins Freie geführt
werden.
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Die' Fig. 3 zeigt in Ansicht, die Fig. 4 im Schnitt durch die Linie
B-B der Fig. 3 die Scheibe g mit den schräg gestellten Durchtrittskanälen h in einem
größeren Maßstäbe. Diese Ausführungsform weisen beispielsweise beide Scheiben in
den Kanälen c und d auf.
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Je nachdem nun den schräg gestellten Durchtrittskanälen eine größere
oder kleinere Neigung gegeben wird, wird auch jeweils der durch die schrägen Kanäle
tretende Strom eine stärkere oder schwächere Drallbewegung ausführen. Ferner ist
es ohne weiteres möglich, durch entsprechende Anordnung der schrägen Kanäle den
Strömen Links- oder Rechtsdrehung zu erteilen. Von diesem Gesichtspunkte aus können
zwecks Einleitung der Drallbewegungen auch
andere Einrichtungen
vorgesehen werden; so können z. B. in jedem Zuführungskanal mehrere solcher Scheiben
oder ein feststehendes Flügelrad angebracht werden. Durch die schräg gestellten
Flügel erfährt der Strom ebenfalls eine Drallbewegung. Solche und andere Ausführungsarten
der Erfindung sind ohne weiteres bei Ein-und Mehrzylindermaschinen möglich. Das
Wesentliche der Erfindung liegt auch darin, den Ansaugströmen eine möglichst hohe
Drallbe-"vegung zu erteilen, um für die nachfolgende Durchnvirbelung eine große
Energiemenge zur Verfügung zu haben.