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Selbst- oder fremdzündende, luftverdichtende Brennkraftmaschine Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine selbst- oder fremdzündende, luftverdichtende
Bremikraftmaschine mit einer mit dem Hubraum über einen Drosselkanal in Verbindung
stehenden, am Ende des Verdichtungshubes einen Teil der Luftladung aufnehmenden
Kammer und einer einerseits mit dem Hubraum -und andererseits mit dieser Kammer
in Verbindung stehenden Umführungsleitung für den Drosselkanal, in die, während
des Saughubes der Brennstoff eingesaugt bzw. mit schwachem überdruck eingepreßt
wird.
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Kammerniotoren, bei welchen der Brennstoff zuerst in die Kammer eingeführt
und, nachdem hier, etwa im Totpunkt ' eine rasche Verbrennung vor sich gegangen
ist, durch den hierbei entstandenen hohen Druck in den Arbeitsraum eingestäubt wird,
sind nicht neu.
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Die bisherigen Ausführungen so-Icher Motoren bedürften jedoch zum
Fördern gegen den hohen Druck einer genau gearbeiteten Pumpe, wel-che fein geregelt
werden mußt-Bei sehr kleinen Motoren wird eine solche Pumpe unverhältnismäßig teuer.
Das Ziel war daher die Vermeidung dieser Pumpe. Es ist nun auch schon bekannt, bei
Vermeidung einer Pumpe Brennstoff während der Ansaugeperiode in eine Kammer zu saugen
und durch die Explosion in dieser in den Arbeitsraum zu schleudern. Bei diesem Verfahren
ruht der Brennstoff unter der Einwirkung der Verbrennungsluft in der heißen Kapsel,
wa er teilweise verdampft und sich zersetzt, als,a Koks absetzt. Es ist daher erfahrungsgemäß
für Rohöl nicht verwendbar.
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Es ist ferner bekannt, Brennstoff in eine Düse zwischen dem, Arbeitsraum
und einer ungefähr den gesamten Verdichtungsraum darstellenden Kammer zu lagern,
welcher von dem Überdruck während der Verdichtung in die Kammer getrieben und dort
verbrannt wird.
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Die so entstehende Verbrennung ist je-
doch nicht gut beherrschbar
und hat den Charakter einer Verbrennung bei gleichbleibendem Volumen, also einer
Verpuffung.
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Bei der vorliegenden Erfindung soll aber die Verbrennung in der Kammer
nur zum Zweck der Drucksteigerung in derselben ge-
schehen, im Arbeitsraum
dagegen möglichst eine Gleichdruckverbrennung rerzielt werden.
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Um ühne Benutzung einer Einspritzpumpe diese gewünschte Wirkung zu
er-reichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, bei einer Brennkraftmaschine
der eingangs gattungsmäßig wiedergegebenen Art den Drosselkanal als einen von einer
engsten Ste11caus sich sowohl nach dem Hubraum als auch nach der Kammer erweiternden
Kanal auszubilden, in den die Umführungsleitung mit einer engen öffnung zwischen
Hubraum und der engsten Stelle und mit einer zweiten s,olchen
zwischen.
dieser und der Kammer einmündet und dabei letztere bezüglich ihrcs Strömungswiderstandes
se, zu bemessen, daß einerseits während des VerdichtungshuV-##l-. nun eine zur Erzeugung
-eines zündfähigen Gemisches in der Kammer erforderliche Brennstoff menge in die
Kammer gedrückt, dabei von der durch den Drosselkanal strömenden Luft erfaßt und
zerstäubt wird, andererseits die restliche Brennstaffmenge nach erfolgter Kammerexplosion
infolge des hier entstandenen überdrucks aus dex Umführungsleitung herausgedrückt
und dabei von dem durch den Drosselkanal zum Hubraum strömenden brennenden Gemisch
erfaßt und zerstäubt wird.
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Erfindungsgemäß wird also der z. B. während der Ansaugeperiode ohne
Luft über ein Rückschlagventil angesaugte Brennstoff in ,einen kleinen, etwa durch
eine Bohrung im Zylinderkopf dargestellten Behälter deponiert, welcher nach dem
Arb#eitsraum eine kleine Einspritzöffnung und nach dem Kammerraum eine noch kleinere
besitzt.
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Diese öffnungen sind so. angeordnet, daß der bei der Verdichtung auf
der Arbeitsraumseite entstehende durch die Weite des Verbindungskanals bestimmte
überdruck deli eingelagerten Brennstoff vor sich her durch das Einspritzloch nach
der Kammer zu drückt. In diese tritt der Brennstoff in einem feinen Strahl, welcher
schon allein zur Zerstäuhung genügt. Diese wird aber" dadurch noch gefördert, daß
die Mündung des Kammereinspritzloches dicht vor oder auch in den Verbindungskanal
gelegt wird.
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Das hierdurch in bekannter Weise in der Kammer. entstandene Gemisch
wird nun in irgendeiner Weise, durch elektrische Funken, Erwärmung der Kammer oder
auch nur durch die Verdichtungswärme, entzündet. Die Entzündung wird gefördert,
wenn Spuren des Brennstaffes beim Ansaugen in den Arbeitsraum gelangt sind und eine
kleine Varzündung in diesem ergeben, welche dann erst in die Kammer schlägt. Besonders
beim Anlassen kann dies eine Hilfe ergeben.
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Sobald die Zündung ödes Gemisches in der Kammer erfolgt ist, steigt
der Druck in dieser hoch über denjenigen im Arbeitsraum hinaus. Der nun noch in
dem Behälter befindliche Brennstoff wird unter der Wirkung dieses kammerseitigen
überdruckes in den Arbeitszylinder gepreßt und dabei durch den *nun in diesen hineinschießenden
Gasstrahl in bekannter Weise zerstäubt. Hierzu ist erforderlieb, daß auch die ArbeitsraummÜndung
der Brennstoffleitung dicht vor oder in dem Verbindungskanal angeordnet ist.
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Der Verbindungskanal erhält die Form eines hohlen Doppelkegels, dessen
Spitzen in der Mitte zusammentreffen und dort eine enge Drosselöffnung bilden.
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Der Zwischenbehälter kann als eine zum V#erbindungskanal parallele
Bohrung, aber auch in anderer Richtung und Form ausgebildet werden. Es wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, ihm einen ringförmigen Querschnitt zu geben, um bei den verschiedenen
Lagen des Motors stets ein gl,21.ches, von d,-r Schw-erkxaft wenig beeinflußtes
Auffüllen des Zwischenbehälters zu erhalten, indem die Kapillarwirkung der nahen
Oberflächen die Flüssi-keitssäule in jeder Lage festhält. Di2s kann praktisch durch
ein Füllstäbchen, welches in den Zwischenbehälter eingeführt wird und gegebenenfalls
durch gerade oder schraubenförmige Nuten den Brennstoffweg verlängert, erreicht
werden.
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Zu beachten ist, daß der Behälter jedesmal bei der Verbrennung von
Brennstoff reingeblasen wird, so daß es eine Zeit dauert, bis nach Beginn der Verdichtung
der Brennstoff die Eidspritzmündung erreicht.
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Die Abb. i zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen
gemäß der Erfindung. a ist der Zylinder einer Zweitaktmaschine, b die Kammer
und c der Verbindungskanal zwischen beiden. Nahe der öffnung des Kanals c nach dein
Arbeitsraum und nach- der Kammer zu münden die kleinen Bohrungend und J, welche
aus dem Zwischenbehälter g kommen. Dieser wird durch die Zuleitungli über
das Rückschlagventili und das regelnde Drosselventilk vorn Behälterl aus mit Brennstoff
versorgt.
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Der Behälterl wird, da es sich um eine Zweitaktmaschine handelt, mit
einem Gasüberdruck gespeist, welcher durch die öffnungrn in der Zylinderwand, kurz
vor Freigabe der Auspuffschlitze über das Rückschlagventiln in den Behälterl eintritt
und nötigenfalls durch ein Sicherheitsventil nach .oben begrenzt werden kann..
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Die Abb.2- zeigt schematisch in I bis IV verschiedene Stufen des Einspritzvorganges.
In Bild I ist der Zustand nach der Verbrennung dargestellt. Der Behälter ist leer
geblasen, nur in der Zuleitung bleibt noch Brennstoff stehen.
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In Bild II ist die Füllung des Zwischenbehälters nach der Ansaugeperiode
bei der Viertaktmaschine oder Spülperiode bei der Zweitaktmascbine gezeigt.
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Bild III zeigt das Einspritzen in die Kammer gegen Ende des Verdichtungshubes.
Die Zeit bis zum Bee-inn des Einspritzens wird durch die Länge des Brennstoffweges
bis zur Einspritzmündung und den Widerstand auf diesem Wege bestimmt.
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Bild IV zeigt die Einspritzung in den Arbeitsraum gleich nach der
Explosion in der
Kammer. Die Zeitdauer dieser Einspritzung hängt
von der Menge des in dem Behälter verbliebenen Brennstoffes ab.
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Die Abb.3 zeigt beispielsweise iei-ne Ausführungsform eines kleinen
Kammermotors mit den Merkmalen gemäß der vorliegenden Erfindung. An den Zylindera
ist der Zylinderdeckelq angeflanscht, auf welchen wieder der' Kappendeckelr mittels
der Verschraubungs aufgepreßt ist. Hinter diesem Deckel befindet sich die durch
den Isoliereinsatz t
gehaltene Glühspirale u, deren äußerster Ring metallisch
mit der Verschraubung s verbunden ist. Der Deckelr ist aus besonders hitzebeständigem
und dabei katalytisch wirkendem. Material hergestellt.
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In den Deckelq ist der Zwischenbehälterg eingebohrt und durch das
Schräubchenp mit einer als Füllstück- dienenden Verlängerung abgeschlossen. Von
dem Zwischenbehälter geht in den nach dem Arbeitsraum mündenden Teil P des
Verbindungskanals, welcher sich bei ir zur Kammer erweitert, die Bohrungf und in
den nach der Kammer gerichtete#n Teil die meist kleinere Bohrungd.
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Ferner geht in den Zwischenbehälter die Zuleitungsbohrung h, welche
den über das Rückschlagventili und das Regelventilk von dem Anschluß x kommenden
Brennstoff zuführt.
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Dieser kommt unter einem gewissen üb#erdruck aus dem Brennstoffbehälter.
Bei Viertaktmaschinen genügt hierfür meist der atmasphärische Druck, da irn Zylinder
und damit im Zwischenbehälter während der Ansaugeperiode Unterdruck herrscht.
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Das Regelventilk ist ein einfaches Nadeldrosselventill welches entsprechend
sein-er Einstellung die Zufuhr des Brennstoffes drosselt. Es kann auch von einem
Regler und bei mit stark veränderlicher Drehzahl arb#eitenden Motoxen in bekannter
Weise vom Unterdruck in der Luftansaugeleitung abhängig gemacht werden. Die Reglung
ergibt für geringere Leistung eine geringere Brennstoffüllung des Zwischenbehälters,
aus welchem jedoch die Kammer stets die ungefähr gleiche Menge erhält, während der
mit der Füllung schwankende Rest in den Arbeitsraum eingespritzt wird.
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Abb. 4 zeigt einen Zwischenbehälter mit genutetem Einsatz. Durch die
schraubenfönnige Nut wird ein Brennst-offweg von bestimmter Länge und bestimmtem
Widerstand ge-
schaffen. c ist der Verbindungskanal, j die Einspritzmündui-ig
in den Arbeitsraum, d diejenige in die Kammer, g der Zwischenbehälter
und lt die Zuleitung. Im Zwischenbehälterg sitzt der von dem Schräubchenp gehaltene
schraubenförinig genutete Ei insetzstifto.
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Die Einspritzmenge und die Zeit der Einspritzung in die Kammer und
in den Arbeitsraum wird durch die Bemessung der Querschnitte und Längen der beiden
Einströnikanäle für den Brennstoff sowie durch die Lage der Mündungen im VeTbindungskanal
und im Zwischenbehälter bestimmt.