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Vorrichtung zum Aufbereiten und Einführen von Brennstoff in Brennkraftmaschinen
mit Selbstzündung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbereiten und I?inführen
von flüssigem Brennstoff in den Brennraum von Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung
ohne Verwendung einer besonderen Einspritzpumpe. Es sind Vorrichtungen dieser .\rt
bekannt, bei denen der Brennstoff beim Saughut> in eine Vorkammer gefördert wird,
die einerseits mit dem Verdichtungsraum des Zylinders, andererseits über ein selbsttätiges
Ventil mit einem vor dem Zylinder liegenden Verdampfer in Verbindung steht, der
seinerseits durch ein gesteuertes Ventil gegenüber dem Zylinder im Zündzeitpunkt
geöffnet wird. Die Vorwärmung findet daher mit reichlichem Luftzutritt statt, so
daß die Aufbereitung des Brennstoffes unter starker Verdampfung vor sich geht.
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Von derartigen Vorrichtungen unterscheidet sich der Gegenstand der
Erfindung dadurch, daß die Vorwärmekammer sowohl auf der Eintrittsseite als auch
auf der Austrittsseite des Brennstoffes während der Vorwärmung restlos gefüllt und
durch Rückschlagventile, vorzugsweise Kugelventile, abgesperrt ist, so daß die Vorwärmung
unter Siedeverzug vor sich geht und beim öffnen der Kammer der austretende Brennstoff
sofort völlig vergast wird. Infolge dieser Vergasung ist der Entflaminungspunkt
praktisch
für jeden Brennstoff gleich, so daß Brennstoff aller Art, wie Benzin, Benzol, GashI.Alkohol,
Pflanzenöl, verwendet werden kann. ])er aus der Vorwärmkammer austretende .Brennstoff
gelangt dabei zunächst in eine Meßkammer, die gegenüber dem Brennraum dauernd offen
ist. Das Öffnen des Brennstoffventils auf der Austrittsseite der Vorwärmkammer wird
dabei durch einen beim Saughub auftretenden bemessenden Unter= druck oder durch
einen beim Verdichtungshub, heim Aufladen oder Nachladen bemessenen Überdruck bewirkt,
aber nur so kurze Zeit, daß nur rlie für ein Arbeitsspiel erforderliche Brennstoffmenge
in die Nleßkammer eintritt. Zweckmäßig wird die Brennstoffmenge unmittelbar hinter
dem Ventil mit einer geringen Luftmenge in Berührung gebrac#lit, die entweder gleichzeitig
mit dem, Brennstoff beim Saughut> des Kolbens angesaugt oder während des Verdichtungshubes
der -Auf= und \achladeluft entnommen wird. Der durch die Ab- _ gabe des I>renns-toffes
an die Meßkammer in der Vorwärnikam:mer erzeugte Druckabfall hat ein sofortiges
Öffnen des Brennstoffventils auf der Eintrittsseite der Vorwärmkammer zur Folge,
so daß der Druckabfall in der Meßkammer sofort wieder ausgeglichen wird und die
Vorwärmkammer dauernd vollgefüllt ist.
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Die Bemessung der für das jeweilige Arbeitsspiel notwendigen Brennstoff-
und Luftmenge erfolgt durch eine mehr oder weniger starke l.#--rwärmung und damit
verbundene Beeinflussung der Zähigkeit des Brennstoffes und durch eine entsprechende
Be-_ niessung .der gegebenenfalls einstellbaren D.urchlaßiluerschnitte der Luft-
und BrenristoffkanäJe, der Kanäle für den Durchlaß des Gas-Luft-Geinisches oder
der Kanäle, durch welche sich der ini Brennraum auftretende Unter- oder Überdruck
auswirkt, gegebenenfalls mit Unterstützung eines durch ein Eimaß- oder Nachladeventil
eintretenden Luftstrahles. Besondere verwickelte Dosierapparate, wie Einspritzpumpen
und Schwimmereinrichtungen, sowie deren Steuerglieder werden entbehrlich. Als weitere
Vorteile ergeben sich hieraus eine erhebliche Ersparnis an Antriebskraft, Gewicht
und Werkstoffen, eine erheblich einfachere und kürzere Führung der Leitungen und
damit Verringerung der Sti-('iintnigswi(lerstände und anderer Störungsursachen.
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1)ie Vorrichtung hat die Form einer Gewindebüchse, die wie eine Zündkerze
in den Zylinderkopf eingeschraubt wird und auch etwa die gleichen Ahinessungen einer
Kerze besitzt. Sie ist mit einem zweiteiligen keramischen Körper ausgestattet, in
dem die im Sinne des Brennstoffzuflusses hinter der Vorwä rinkammer liegenden Ausflußkanäle
zur ,\leßkanuner und die Spritzkanäle zum Brennraum oder einer Vorkammer angeordnet
sind. Der hintere 'feil des keramischen Körpers ist der Sitz für das zugehörige
Kugelventil. Er ist mit einer zentralen Öffnung versehen, die an die Außenluft gelegt
ist, wenn die Öffnung des Ventils unter der Wirkung des heim Saughin) auftretenden
jinterdruckeS erfo@lgen soll, sie wird aber an den Verdichtungsraum des Zylinders
oder ein Gebläse gelegt, "wemi die Öffnung des Ventils durch Überdruck beabsichtigt
ist.
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Zur Bildung der. Vorwärnikainmer dient eine um eine Ausdrehung eines
keramischen Körpers gelegte metallische Büchse mit Austrittsöttnungen für den Brennstoff,
die mit den in deni keramischen Körper vorgesehenen Üherströnikan-,ilen durch Verdrehung
von Büchse und keramischen Körper gegeneinander mehr oder minder in Deckurig gebracht
werden können, so daß auf diese Weise eine Regelung des Brennstoffzuflusses von
der Voi wärmkammer zur \Ießkaminer möglich ist.
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Das Aufheizen des Breinistoffes erfolgt entweder durch die heim Verdichtungshub
oder beim Verlirennungsvorgang anfallende Wärme oder durch F reindheizung., In der
Zeichnung sind in den Fig. i bis 9 mehrere Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung
nach der Erfindung dargestellt, bei der der Saugzug des Kolbens zur Einführung des
Brennstoffes benutzt wird.
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Abt). i ist" ein Längsschnitt finit elektrisch he-Ileizter Vorwärmkainmer
in größerem Maßstabes Abh. 2 und 3 sind Längsschnitte abgeänderter Ausführungsformen
gemäß Abt). i : :Abl).4 ist ein Querschnitt nach Linie IV-IV nach Abt). 3 ; Abt).
3 und 6 sind Längsschnitte von Ausführungsformen, bei denen die beim Verdichtungshub
oder beim Verbrennungsvorgang anfal'lendeWärme zur Beheizung der A'orwärmk2tniiner
dient; Abt). j zeigt ein Anordnungsschema der Vorrichtung gemäß der Erfindung: Ahh.8
und 9 geben je eine :\usführungsform mit elektrischer Beheizung und einer Druckattsgleichkammer
im Längsschnitt wieder: Abt). io ist ein Längsschnitt einer Vorrichtung,
bei der die Einführung des Brennstoffes durch C'berdruck beim Verdichtungshub des
Kolbens erfolgt.
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Es sollen zunächst die Ausführungsformen nach den Abb. i bis 9 beschrieben
werden, bei denen der Saugzug des Kolbens zur Einführung des Brennstoffes benutzt
wird, und zwar in der Hauptsache an Hand der in größerem Maßstabe gehaltenen A81).
i. Danach hat die Vorrichtung die Form einer Gewindebüchse 2 aus Metall, die in
den Zylinderkopf i unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes 34 eingeschraubt
ist. Das innere Ende der Büchse 3 ist gemäß Abb. i und 3 bis 9 halbkugelförmig,
gemäß Abb. 2 und 8 eben gestaltet und mit einer zentralen Öffnung 4 oder zusätzlich
noch mit seitlichen Öffnungen 4 (Abt). 3 und 9) oder 4' (Abt. 6) versehen. Das äußere
Ende der Büchse ist als Schraubenkopf 35 ausgebildet und offen. Die Büchse 2 nimmt
einen zweiteiligen keramischen Körper auf, der aus Quarz, Steingut, Porzellan, Ton
oder einem ähnlichen Elektrizität nichtleitenden Werkstoff besteht, der gleichzeitig
als Katalysator wirksam ist. Der vordere Teil 15 des keramischen Körpers liegt an
einer Schulter der Gewindebüchse 2 an und ist an der vorderen Stirn-
Räche
il> lialltkugelf<irinig ausgehöhlt, so claß eine kugelförmige Vorkammer 17 gebildet
wird. Die aneinanderstoßenden Enden der beiden Teile des keramischen Körpers sind
ringförmig abgesetzt und von einer Büchse 24 ummantelt, die die Trennfuge des keramischen
Körpers überbrückt. Diese Büchse und der keramische Körper schließen mit der Getvindehüchse
2 einen Ringraum 27 ein, der als Vorwärmkammer für den flüssigen Brennstoff dient.
Die Büchse 24 besteht aus Elektrizität leitenden Werkstoffen von hohem Leitungswiderstand,
die sich bei Stromdurchfluß erwärmen, z. B. Silicitiinkarttid, und steht durch metallische
Stege 28, 29 in dein vorderen Teil 15 des keramischen Körpers mit der (iewin<lelrüclise
2 in stromleitender Verbindung. Das hintere linde der Büchse 24 ist über eitle metallische
Büchse 3o an eine 'Metallbüchse 13 elektrisch angeschlossen. Die Büchse 13 und der
anstoßende Teil 14 des keramischen Körpers sind durch Zapfen oder Zähne 37 miteinander
auf Drehung gekuppelt und durch eine nichtleitende Mantelschicht 31 gegen die Gewindebüchse
2 elektrisch isoliert. Die Teile 13, 14, 15 werden durch eitle in den Schraubenkopf
35 der Gewindebüchse 2 eingeschraubte Kappe 36 zuammengehalten. Diese Kappe dient
zugleich als Widerlager für eilte Feder 32, durch die die Isolierschicht 31 gegen
eilte Schulter 33 der Büchse 13 altgelegt wird.
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_\ii der Stoßfläche der beiden Teile 14, 15 des keramischen Körpers
ist in dem vorderen Teil 15 eine Kammer 2o ausgespart, die durch strahlenartige
Kanäle 18, t9 mit der Vorkammer 17 in Verbindung stellt. Die Kammer 2o nimmt eine
Feder 23 auf, die ein @Kttgelverttil 22 gegen ihren in der Stoßfläche des hinteren
Teiles 14 des keramischen Körpers ausgesparten halbkugelförmigen Sitz drückt. Von
dein Sitz fuhren Kanäle 26 schräg zur Bdirhse 24, die auf die Durchlässe 25 der
Büchse 24 stoßen. Bei geschlossenem Ventil 22 ist daher die \"or«-ärrnkammer 27
von der Vorkammer 17 und <lein lirennrauili altgesperrt. Außerdem ist der Sitz
des Kugelventils 22 durch eine -zentrale kegelförmige Ausnehmung 21, die sich in
der Metallfüchse 13 fortsetzt, all die äußere Atmosphäre gelegt, vorzugsweise Tiber
ein Luftfilter 4o, das auf <teil Gewindehals 39 der Metallbüchse 13 aufgeschraubt
ist.
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Vor dein 1_uftflter sitzt auf der Büchse 13 ein f lebel 38, der aus
einem nichtleitenden Werkstoff bestellt oder gegenüber der Büchse 13 isoliert ist.
Mittels dieses Hebels kann die Büchse 13 und der mit ihr gekuppelte Teil 14 des
keramischen Körpers gegenüber der feststehenden Büchse 24 der Vorwärmkammer 27 verdreht
und damit der Querschnitt der Austrittsöffnungen 25 für den Brennstoff gegenüber
den Cberströmkanälen 26 des keramischen Körpers geregelt werden.
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Die Kammer 27 stellt ihrerseits durch Kanäle 5 mit einer im Zylinderkopf
i ausgespartenKammer6 in Verbindung, die um die Gewindebüchse 2 herumgreift und
durch einen kurzen Kanal ? mit einer Querl>ohrung 8 im Nfantelgehäuse 9 des Zylinders
irr Verbindung steht. Die Querbohrung 8 steht über ein durch eine Schraubenfeder
io belastetes Rückschlagkugelventil i i mit der Brennstoffzuflußleitung 12 in Verbindung,
das die Leitung 12 gegen eine Strömung von der Querbohrung 8 her abschließt,
aber eine Strömung von der Leitung 12 nach der Querbohrung 8 hin zuläßt. Die Leitung
12 wird zweckmäßig um eine Heizkammer 41 geführt, die von den Abgasen des Motors
beheizt wird.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Bei ruhendem Motor
ist die Vorwärmkammer 27 finit den Zuflußwegen 5, 6, 7, 8 mit Brennstoff gefüllt
und auf der Zufluß- und Abflußseite durch die Ventile i t und 27 abgesperrt. Beim
Anlassen wird der Brennstoff in der Vorwärmkammer vorgeheizt, indem Tiber eine Ringnut
42 zwischen dem Stellhebel 38 und der Kappe 36 eine Kabelklemme einer elektrischen
Leitung angeschlossen wird. Beim Einschalten der Stromquelle, z. B. des Anlasserstromes,
fließt ein Strom durch die Büchse 13, Kontaktbüchse 30, Wichse 24, die Stege 28,
29, die Gewindebüchse 2 und Zylinderkopf i (als Maß). Dabei wird die Büchse 24 erwärmt
und der Brennstoff in der Kammer 27 und in den anschließenden Räumen 26, 6, 7, 8
erhitzt. Da der Brennstoff diese Räume restlos ausfüllt und diese durch die Kugelventile
i i und 22 abgesperrt sind, ist jede Ausdehnung und Dampfbildung des Brennstoffes
verhütet, so daß die Erwärmung unter Siedeverzug vor sich geht.
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Führt der Kolben nunmehr seinen Saugzug aus, so wirkt sich dieser
durch die Bohrung 4 der GewindebiichSe 2 und durch die Kanäle 18, i9 auch auf das
Kugelventil 2,2 aus. Die Ventilkugel wird durch den in der Kammer 2o auftretenden
Unterdruck entgegen der Wirkung der Feder 23 etwas von ihrem Sitz abgehoben, so
daß der Luftkanal 21 und die Breriristoffkanäle 26 geöffnet werden. Dabei wird finit
der aus dem'Kanal 21 einströmenden Luft gerade so viel Brennstoff in die Meßkammer
2o hinein mitgerissen, als für ein Arbeitsspiel der Jlaschine benötigt wird. Der
unter Siedeverzug stehende Brennstoff wird dabei sofort völlig vergast. Die durch
den Spalt um die Kugel herum in die Meßkammer 2o eingetretene Menge Brennstoff und
Luft hängt von der Stärke der Saugxvirkung, der Zähigkeit des Brennstoffes, vom
Hub des Ventils 22 und der Einstellung der Überströmkanäle alt. Die hindurchtretende
Brennstoffmenge ist bei sonst gleichen Verhältnissen stets dieselbe, weil die Zähigkeit
des Brennstoffes durch eine entsprechende Erwärmung immer auf einen bestimmten Wert
gebracht werden kann. Das in die Meßkammer 20 mitgerissene Gas-Luft-Gemisch gelangt
durch die Känäle 18, i 9 in die Vorkammer, ist aber noch zu sauerstoffarm, um sich
zu entzünden. Die Entzündung erfolgt in der letzten Phase des Verdichtungshubes,
wenn sich in der Vorkammer genügend heiße Verdichtungsluft angesammelt hat.
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Die Brennstoffentnahme ist bei jedem Saughub so klein, daß ein merklich
zur Dampfbildung führender Druckabfall in der Vorwärmkammer
nicht
eintreten kann. Diese Möglichkeit ist auch deswegen nicht gegeben, weil das Ventil
z2 nach dem Einspritzen des Brennstoffes infolge des in der Vorwärmkammer auftretenden
Druckabfalles sich sofort wieder schließt und die entnommene Brennstoffmenge in
der Vorwärmkammer sofort durch Öffnen des Eintrittsventils ri in der Brennstoffzuflußleitung
wieder ergänzt wird. Der Nachschub des Brennstoffes erfolgt entweder bei Anordnung
eines Falltanks durch Eigengewicht oder durch eine gewöhnliche Pumpe, an welche
die Leitung 12 unmittelbar angeschlossen ist. Eine genaue Dosierung der Zuflußmenge
durch die Förderpumpe ist dabei nicht notwendig. Gegebenenfalls kann ein zu hoher
Druck der Pumpe über eine Abzweigleitung, die nach der Pumpe oder nach einem Sammelbehälter
zurückführt und durch ein einstellbares Überstromventil überbracht wird, verhindert
werden.
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Bei Verwendung von leichteren Brennstoffen kann nach wenigen Zündfolgen
die elektrische Heizvorrichtung abgeschaltet werden, wenn durch die Abwärme an der
Heizkammer 41 und durch die Strahlungswärme an der in den Brennraum hineinragenden
Büchse 2 vorgeheizt ist. Liegen die Wärmeverhältnisse so, daß die Verdichtungswärme
zum Anlassen genügt, so kann die elektrische Heizvorrichtung ganz weggelassen werden.
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Bei der Verwendung schwerer Brennstoffe empfiehlt es sich jedoch,
die elektrische Heizung vorzusehen. Ihre Stärke kann dabei entweder von Hand oder
durch einen Thermostaten geregelt und so dem Betrieb stetig angepaßt werden. Dabei
kann der Wärmeregler entweder von den heißen Brenngasen unmittelbar oder von den
heißen Abgasen oder von der angewärmten Brennstoffmenge beeinflußt werden.
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Die Regelung der Brennstoffmenge am Hebel 38 durch Verdrehen der Büchse
24 gegenüber dem keramischen Körper 14 erfolgt entweder von Hand oder in Abhängigkeit
von der Bremrrkraftmaschine, z. B. durch einen Fliehkraftregler 43 nach Abb. 7.
Dabei können die Hebel 3,8 sämtlicher Zylinder durch ein Gemeinschaftsgestänge
44 miteinander gekuppelt sein, das je nach Bedarf an den Hebeln 38 gleichzeitig
oder zu verschiedenen Zeiten zum Angriff gebracht wird.
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Die Ausführungsform nach der Abb.2 unterscheidet sich von der Abb.
i im wesentlichen nur dadurch, das die äußere Metallbüchse 13 mit dem keramischen
Körperteil 14 durch eine elastische Metallbüchse 45 zusammengehalten wird. Außerdem
ist in diesem Fall die Gewindebüchse 2 mit einer ebenen Stirnwand 3' versehen.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 und 4 weicht zunächst in seinem
hinteren Teil von der Vorrichtung nach Abb. i ab. Hier ist die äußere, zur Einstellung
des keramischen Körpers dienende Metallbüchse 47 mit dem Stellhebel 38 und dem Gewindehals
39 für das Luftfilter in den durch die ganze Länge der Gewindebüchse sich erstreckenden
hinteren Teil 46 des keramischen Körpers fest eingebaut und die elektrische Verbindung
mit der Büchse 24 durch Stege 48 (Abb. 4) hergestellt, die an einen Kontaktring
49 gelegt sind, der den Rand der Büchse 24 umgibt. Ein gleicher Kontaktring 5o sitzt
auf dem anderen Ende der Büchse 24, der durch Stege 28, 29 mit der Gewindebüchse
2 in leitender Berührung steht. Es entsteht auf diese Weise eine durchgehende elektrische
Verbindung 39# 47, 48, 49, 24, 50, 28, 29, 2, i. Außerdem ist bei diesem Ausführungsbeispiel
die Meßkammer 20 durch einen einzelnen Kanal 51 mit der Vorkammer 17 in Verbindung,
die neben einem zentralen Düsenloch 4 nach seitlich versetzte Düsenlöcher 4 aufweist.
Der keramische Körper wird mittels der Schraubkappe 36 in der Gewindebüchse 2 festgehalten
und die Vor wärmkammer durch einen Dichtungsring 52 gegenüber der Außenatmosphäre
abgedichtet.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 ist der zweiteilige keramische
Körper 15, 58 in der Gewindebuchse 2 feststehend, die Bilchse 24 der Vorwärmkammer
27 einstellbar angeordnet. Der Verstellhebel 38 ist unmittelbar mit der Büchse 24
verbunden. Er tritt durch einen Schlitz 53 des Schraubenkopfes 35 der Gewindebüchse
2 und ist gegenüber dem Schlitz durch Dichtungsringe 54 und 55 abgedichtet. Der
hintere Teil 58 des keramischen Körpers läuft in den Gewindehals 39 für das Luftfilter
aus und wird über den Dichtungsring 52 mittels der Schraubenkapee 36 in der -Gewindebüchse
2 festgehalten. Eine elektrische Beheizung der Vorwärmkammer 27 ist nicht vorgesehen.
Die Beheizung des Brennstoffes erfolgt hier durch die vom Brennraum her fließende
Wärme.
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Die Ausführungsform nach Abb.6 stimmt mit der nach Abb. 5 insoweit
:überein, als auch hier der zweiteilige keramische Körper 15, 58 feststehend
und die Büchse 24 der Vorwärmkammer drehbar angeordnet ist. Hier sitzt jedoch der
Stellhebel 38
außerhalb der Schraubenkapee 36, und die Dichtungsringe 54,
55 sind beiderseits einer Schulter der Büchse 24 zwischen dieser einerseits und
dem keramischen Körper 58 und der Schraubenkapee 36 andererseits angeordnet.
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Ein wesentlicher Unterschied gegenüber den bisher beschriebenen Ausführungsformen
besteht bei der Vorrichtung nach Abb.6 darin, daß hier die Feder 23 hinter der Ventilkugel
22 fehlt. Die Kammer 21 ist auf einen ganz geringen Spalt 57 zusammengeschrumpft.
Die Kugel wird gleichsam nur durch die Kraft der Adhäsion des flüssigen Brennstoffes
auf ihren 'Sitz in Schließlage gehalten. Dadurch wird die Ventilwirkung erheblich
empfindlicher als bei einer durch eine Feder angedrückten Ventilkugel, weil in dem
Spalt 57 schon eine ganz winzige Menge aus dem Kanal 26 austretenden Brennstoffs
sich erheblich kräftiger auswirkt als in dem größeren Raum 2o.
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In allen Ausführungsbeispielen kann das Schließen des Ventils 22 noch
dadurch beeinflußt werden, daß man das Einlaßventil oder das Nachladeventil in nächster
Nähe der Düsenöffnung 4 oder der Düsenöffnungen 4 und 4' derart anordnet, daß ein
durch ein solches Ventil eintretender Gagstrahl unmittelbar vor der Düsenöffnung
4, 4
oder 4' vorheistreicht. Dieser vorbeistreichende Strahl beeinflußt
den Unterdruck hinter den Düsenöffnungen und in den Kanälen 18, i9 oder 51 oder
liebt den Unterdruck ganz auf, so daß sich der in die Meßkammer 20 oder in den Meßspalt
57 eintretende Brennstofft um so kräftiger auswirken kann. Man hat es also durch
eine solche Anordnung in der Hand, den Unterdruck hinter den Düsenöffnungen 4, .
oder 4" in einem bestimmten Augenblick zu beeinflussen, wenn man den Zeitpunkt,
in welchem der Gasstrahl vor der Düsenöffnung vorbei oder in diese hineinblasen
soll, durch eine eiltsprechende Steuerung des betreffenden Einlaßventils genau festlegt.
Umgekehrt kann es von Wichtigkeit sein, das Brennstoff-Luft-Gemisch in einem bestimmten
Zeitpunkt und an einer bestimmten Stelle, gegebenenfalls in einer bestimmten Richtung
mit dem durch das Einlaßventil eintretenden Gasstrahl in Berührung zu bringen.
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In allen Ausführungsbeispielen können hinter den Düsenöffnungen eine
oder mehrere Lochplatten oder ein Drahtgeflecht 56 (z. 13. Abb. 6 und 9) vorgesellen
sein, das ein Zurückschlagen einerZerknallflammc in die zur Meßkammer führenden
Kanäle 18, ig oder 51 verhindert und die Verteilung sowie die Entzündung des Brennstoff-Luft-Gemisches
begünstigt. Die Lochplatte 58 wird zweckmäßig vor den Düsenkörper i .s gelegt und
durch dessen Druck festgehalten.
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Um den in der Vorwärmkammer durch Beheizung des Brennstoffes entstehenden
Druck zu begrenzen, kann in die Zuflußmenge zu der Vorwärmkammer ein Verschiebekörper
eingebaut werden. Eine derartige Anordnung gibt Alb. 8 und ,9 wieder.
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Gemäß Abb.8 ist der Sitzring für das Kugelventil i i zu einer Büchse
59 ausgebildet, die in der Bohrung 8 verschiebbar und durch eine Schraubenfeder
6o von der Brennstoffzufl.ußleitung 12 her belastet ist, so daß die Büchse sich
bei normalen Druckverhältnissen .in der Vorwärmkamtner gegen einen in der Bohrung
8 vorgesehenen Anschlag 61 anlegt. Dabei sorgt die gegenüber der Feder 6o schwächere
Feder 8 dafür, daß die Kugel i i in jeder Lage der Rüchse 59 in ihrer Schließlage
bleibt, solange der Druck in der Leitung 12 nicht größer ist als in den hinter dem
Ventil i i liegenden Räumen 8, 6, 27 und das Kugelventil i i öffnet. Steigt der
Druck in den Räumen 27, 8, 6 über ein bestimmtes Maß, so wird die Ventilkugel i
i samt der Büchse 59 unter Anspannung der Feder 6o gegen die Brennstoffzuleitung
12 hin verschoben. l,' ällt der Druck in dem Vorwärmraum, entweder weil der Brennstoff
aus irgendeinem Grunde kälter wird oder weil durch den Betrieb der Maschine eine
entsprechende Menge Brennstoff durch das Ventil 22 entzogen worden ist, so kehren
die Kugel und die Büchse 59 vor dem Druck der Feder 6o wieder in die in A111. 8
gezeigte Lage zurück, in der die Büchse 59 wieder am Anschlag 61 anliegt. Durch
diese Anordnung wird verhindert, daß in der Vorwärmkammer 27 ein zu großer Druck
entsteht. Dahei ist durch eine entsprechende Abstimmung der 1# eder 6o stets dafür
gesorgt. daß ein solches Kräftespiel der Drücke besteht, daß sich kein Dampf in
der Vorwärmkarrimer 27 oder in den Kanälen 6, 7 und 8 bilden kann und daß der stetige
Zufluß des Brennstoffes aus der I.eitung12 gesichert ist.
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Einen Verschiebekörper zur Begrenzung des Druckes in der Vorwärmkammer
27 zeigt auch die :^_usführungsform nach Abb. 9, die im wesentlichen mit der nach
Abb.3 übereinstimmt. Hier sitzt auf dem Teil 46 des keramischen Körpers eine Büchse
62, die durch eine Schraubenfeder 63ndenKontaktring 49 gedrückt wird. Dehnt sich
der Brennstoff in der Vorwärmkammer 27 aus, so weicht die Büchse 62 unter Anspannung
der Feder 63 zurück und macht dem sich ausdehnenden Brennstoff Platz. Das festliegende
Ende der Feder 63 stützt sich gegen eine Schulter 62' des keramischen Körpers 46.
Die Schulter 62' dient zugleich als Abschlag für die Schraubkappe 36, die den keramischen
Körper in der Einschraubbüchse 2 festhält. Die Feder 63 kann auch unmittelbar an
der Schraubkappe 36 abgestützt und die Spannung derselben durch mehr oder weniger
tiefes Einschrauben der Kappe 3:6 geregelt werden.
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Die beschriebenen Vorrichtungen sind sowohl für Viertakt- als auch
Zweitaktmotoren geeignet. Doch ist es bei Zweitaktmaschine.n zweckmäßiger, den Brennstoff
nicht durch Unterdruck anzusaugen, sondern durch Überdruck einzublasen. Dies kann
entweder durch den beim Verdichtungshub auftretenden Überdruck oder durch das Spül-
oder Aufladegebläse oder durch ein besonderes Gebläse geschehen.
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Eine mit Überdruck arbeitende Vorrichtung gibt Abb. 1o wieder. Die
Gewindebüchse 64 ragt mit ihrem vorderen Balligen Ende 73 in den Brennraum 66 des,
Zylinderkopfes i, der über dem .Einlaß-Ventil 67 angeordnet ist. Der zweiteilige
keramische Körper 68, 69 wird durch eine Überwurfmutter 71 in der Gewindebüchse
64 über Dichtungsringe 70 festgehalten. Das Stirnende des vorderen Teiles 69 des
keramischen Körpers hat eine kugelförmige Aushöhlung 72 und schließt mit dem Balligen
Ende der Gewindebüchse die Vorkammer 74 ein, die durch eine zentrale Bohrung 65
mit dem Brennraum 66 in Verbindung steht. Aus der Vorkammer 7.4 führen die Kanäle
75 zur Meßkamner 76. In der Meßkammer 76 ist eine Feder 77 angeordnet, die
ein Kugelventil 78 gegen ihren Sitz in dem hinteren Teil 68 des keramischen
Körpers andrückt. Die Kugel deckt in Schließlage einen zentralen Kanal 79 in dem
keramischen Körper und Kanäle 8o ab, .die schräg nach außen zur Vorwäxmkammer 81
führen. Die Vorwärmkammer 81 ist durch eine Eindrehung des keramischen,Käwpers 6K
69 gebildet und steht über Kanäle 82 mit einem Raum 83 vor der Dichtungsscheibe
7o an der hinteren Stirnseite des keramischen Körpers in Verbindung, der über ein
Loch 84 in der Dichtungsscheibe 7o an die Brennstoffleitung 85 angeschlossen ist.
In dieser ist ein durch eine Feder 86belastetes Rückschlagkugelventil87 .angeordnet,
das nur eine Strömung des Brennstoffes nach dem Raum 83 hin zulä.Bt. Die Vorspannung
der Feder kann durch Verschraubung
des Ventilsitzes geregelt werden.
Der zentrale Kanal 79 des keramischen Körpers ist über eine Querbohrung und
einen Kanal 88, 88' im Zylinderkopf i mit dem Verdichtungsraum 89 des Zylinders
in Verbindung, der mit einer Laufbüchse 9o für den Kolben 9i ausgestattet ist. In
der Leitung 88, 88' ist ein durch eine Feder 92 belastetes Rückschlagkugelventil
93 angeordnet, das sich unter der Wirkung eines Überdrucks in der Leitung 88' öffnet
und den Kanal 88' mit dem zentralen Kanal 79 verbindet. Zur Einstellung der Ventilfeder
92 und gleichzeitig zur Regelung des Durchflußquerschnittes 95 in der Querbohrung
dient ein hohler Schraubenbolzen 96, in den der Kanal 88 eingeschnitten ist. Aus
dem Brennraum 66 oberhalb des Eintrittventils führen Kanäle 94 über Bohrungen 97
der Zylinderlaufbüchse zum Zylinder. Eine besondere Beheizung des Brennstoffes in
der Vorwärmkammer ist hier nicht vorgesehen. Es ist vielmehr angenommen, daß die
anfallende Wärme ausreicht. um den Brennstoff, der durch die Leitung 85 dem Raum
83 und über Kanal 82 der Vor-"värmkammer 8i stetig zufließt, unter Siedeverzug zu
erwärmen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach _3b1>. io ist folgende: Bei
stehendem Motor füllt der Brennstoff den Raum der Vorwärmkammer und die angeschlossenen
Räume restlos aus. Die Kugelventile 87 und 78 sind geschlossen, ebenso das Ventil
93.
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Beim Verdichtungshub des Kolbens 9i strömt verdichtete Luft durch
die Kanäle 97, 94 in den Brennraum 66 und den Kanal 88. Das Ventil 93 am Ende des
Kanals 88' bleibt zunächst noch geschlossen. Erst gegen Ende des Verdichtungshubes,
wenn der Kolben die Kanäle 97, 94 überschritten hat, wird der Druck in der Leitung
88' so groß, daß er die Gegenspannung der Ventilfeder 92 überwindet und das Ventil
93 sich öffnet. Die hochverdichtete Einblaseluft strömt durch den Kanal 88
und die Querbohrung in den zentralen Kanal 79 des keramischen Körpers 68 und hebt
die Ventilkugel 78 von ihrem Sitz ab. Die Brennstoffkanäle 8o werden frei, so daß
die für ein Arbeitsspiel erforderliche Brennstoffmenge . mit der hochverdichteten
Luft in die Meßkammer 76 gerissen wird, wobei der Brennstoff völlig vergast. Aus
der Meßkammer strömt das Gas-Luft-Gemisch durch die Kanäle 75 in die Vorkammer 74
und von da durch Bohrung 65 in den Brennraum. Die bei der Vergasung und anschließenden
Teilverbrennung des Brennstoffes beim Überströmen in den Brennraum in der Meßkammer
auftretende Drucksteigerung hat zur Folge, daß das Kugelventil sich sofort wieder
schließt und der Luftkana169 und die Brennstoffkanäle 8o wieder abgesperrt werden.
Der in der Vorwärmkammer durch Abgabe von Brennstoff verursachte Druckabfall wird
durch Öffnen des Brennstoffventils 85 sofort wieder ausgeglichen.
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Während sich dieser Einblasevorgang und die erste Phase der Verbrennung
abspielen, hat der Äolben seinen Totpunkt bereits überschritten und auf seinem Niedergang
die Kanäle 94, 97 freigegeben, so daß nunmehr der volle Explosionsdruck sich auf
die gesamte Kolbenfläche auswirken kann. Dieser Druck wirkt zwar auch über die Leitung
88, 88', Querbohrung und Kanal 79 auf das Kugelventil 78 ein, kann es aber nicht
von seinem Sitz abheben, weil derselbe Druck vom Brennraum 66 her über die Vorkammer
74 und die Kanäle 75 auf die andere Seite der Ventilkugel 78 einwirkt.
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Die Vorrichtung kann auch für Halbdieselmaschinen verwendet werden.
Sie ermöglicht, den Verdichtungsgrad auch bei :Motoren mit seitlich angeordneten
Ventilen auf i : 15 und mehr zu erhöhen, ohne daß dabei der Übergangskanal vom Ventilraum
zum Hubraum zu eng wird. Sie kann mit Vorteil auch für Maschinen mit im Zylinderdeckel
hängend angeordneten Ventilen benutzt werden.
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An Stelle der veranschaulichten Kugelventile können auch andere geeignete
Sperrvorrichtungen in sinngemäßer Anordnung verwendet werden. Die elektrischen Anschlüsse
können ein- oder mehrpolig sein. Auch kann an Stelle von elektrischer Energie ein
anderes Heizmittel Verwendung finden. Man kann z. B. auch durch flüssigen Brennstoff
anheizen, bis durch den Betrieb der Maschine so viel Wärme anfällt, daß man die
zusätzliche Heizung entbehren kann.