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Terbrenumgslu'aftmaschine filr fliissige Brennstoffe.
Die Verbrennungskraftmaschinen leiden ganz allgemein an dem Übelstand, dass Regelung, Spülung und Wirtschaftlichkeit unvollkommen sind, weil das richtige Mischungsverhältnis zwischen Luft und
Brennstoff immer nur bei bestimmter Belastung oder Drehzahl gewährleistet ist. Besonders ist von diesem Übelstand die Zweitaktmasehine betroffen, die fertiges Gemisch ansaugt und dieses zum Aus- schieben der Verbrennungsgase aus dem Arbeitszylinder benutzt. Hiebei gelangt unverbrannter Brenn- stoff in den Auspuff. Es entstehen Brennstoffverluste und es können Rückzündungen eintreten.
Die Erfindung sucht diese Mängel dadurch zu beheben, dass die Luftladung mechanisch derart geregelt wird, dass das Luftladungsregelorgan einerseits mit der Brennstoffeinspritzvorrichtung und anderseits mit einem Hebel gekuppelt ist, der eine von der Drehgeschwindigkeit nicht beeinflussbare
Brennstoffö, rderanlage betätigt.
Zur Verständlichmachung dieser Einleitung sei auf die Fig. 1 der Zeichnung hingewiesen : Das
Luftladungsregelsystem J-jM--. S wird durch die Steuerwelle 7 betätigt. Auf derselben Welle 7 sitzt ein Exzenter 9, das die Brennstoffpumpe 13 antreibt. Durch axiale Verschiebung der Welle 7, die als
Mitnehmer für Exzenter 9 und Nocken 8 ein steiles Gewinde trägt, verändert sich gleichzeitig der Augen- blick des Brennstoffeinspritzens in den Arbeitszylinder 2, des Öffnens des Luftventiles 5 und die Ein- stellung des Brennstoffzubringers 14 durch die Kurve 15.
Der Einfachheit halber ist in diesem Beispiel eine Zweitaktmaschine dargestellt. Bei einer Vier- taktmaschine muss natürlich zwischen Kurbelwelle 6 und Steuerwelle 7 zwecks Untersetzung eine
Trennung vorgenommen werden.
Die zur Verwendung kommende Brennstofförderanlage hat als Hauptbestandteil eine Brenn- stoffpumpe l"7, welche die Aufgabe hat, durch Herstellung eines immer gleichen Unterdruckes Luft, verbrannte Gase oder Gemisch von beiden an einer Brennstoff zuführenden Düse vorbei zuführen,
Brennstoff mitzureissen und in den Arbeitszylinder zu drücken. Der bei jeder Drehzahl gleichbleibende
Unterdruck wird dadurch erreicht, dass der Einlass durch Schlitze im Pumpenzylinder erfolgt, die sich nur über einen kleinen Bruchteil des Pumpenkolbenhubes erstrecken. Also auch die Einströmge- sehwindigkeit in dem Pumpenzylinder ist immer gleich gross, u. zw. derart, dass die Zerstäubung des
Brennstoffes innerhalb der Pumpe schon eine beträchtliche ist.
Den eingangs erwähnten Nachteilen der Brennstoffverluste und Rückzündungen begegnet man dadurch, dass man mit einem Ventil 5, das durch früheres oder späteres Öffnen zwecks Regelung einen Teil der Arbeitsluftladung entweichen lässt, das Brennstoffeinspritzorgan kuppelt. Es wird also bei der
Zeiteinstellung des Luftventiles auch selbsttätig der Zeitpunkt des Brennstof : einspritzens in den Arbeits- zylinder verstellt, u. zw. erfolgt die Einspritzung nach Schluss des Luftventiles oder ganz kurze Zeit vorher, so dass kein Brennstoff unverbrannt aus dem Arbeitszylinder entweichen kann. Die Einspritzung kann auch zu einer beliebigen Zeit nach Schluss des Luftventiles 5 statftinden.
Die oben erwähnte Kurve 15 hat den Zweck, bei veränderter Füllung des Arbeitszylinders die
Brennstoffzufuhr im richtigen Verhältnis zu regeln. Jedoch kann diese Regelung nur eine einwandfreie sein, so lange bei gleichem Barometerstand gleicher Brennstoff verwendet wird. Wechselt der atmo- sphärische Luftdruck bzw. der Brennstoff, so muss eine weitere Einstellung vorgenommen werden, welche
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durch Zusatzluft an einer geeigneten Stelle beeinflusst.
Der durch die Strömungsgeschwindigkeit an der Brennstoffdüse mitgerissene Brennstoff wird zweckmässig an der Düse durch einen normalen Schwimmer auf der richtigen Höhe gehalten. Das überreiche Brennstoffluftgemisch gelangt in die Brennstoffpumpe und wird von dieser nach erfolgter Verdichtung in den Arbeitszylinder eingeblasen, u. zw. bei Maschinen mit besonderer Zündung zwecks Gemischbildung und bei Selbstzündungsmaschinen in die auf Zündtemperatur vorverdichtete Ladung.
Der Übersicht halber wurde am Eingang der Beschreibung auf die Fig. 1 verwiesen, nach der die Füllung des Arbeitszylinders dadurch geregelt wird, dass man einen Teil des Zylinderinhaltes durch das Ventil 5 wieder entweichen lässt. Die Regelung kann auch anders erfolgen, nämlich dadurch, dass man vom gleichbleibenden Inhalt einer Spülpumpe steuerbar einen Teil in die Atmosphäre entweichen lässt, während der restliche Teil in den Arbeitszylinder gedrückt wird, oder dass man den Arbeitszylinder mit dem gesamten Inhalt einer Spülpumpe beschickt, dieser Inhalt jedoch nicht reine Luft ist, sondern Luft mit einem Teil verbrannter Gase ; die Ansaugleitung der Spülpumpe ist also gegabelt und saugt einerseits aus der Atmosphäre, anderseits aus der Auspuffleitung.
An der Gabelung ist wieder ein Steuerorgan vorgesehen, das bei jeder Drehzahl den entsprechenden Zusatz von Auspuffgasen bemisst.
Bei Zweitaktmaschinen wird zweckmässig der Beginn des Spülvorganges vom Arbeitskolben durch im Zylinder befindliche Schlitze gesteuert, wogegen die übrigen Einstellungen der Zeiten und der Brennstoffmenge in der beschriebenen Weise vorgenommen werden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an drei Ausführungsbeispielen erläutert. Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau der Steuerorgane an einer Zweitaktmaschine mit der Menge nach veränderlicher Haupt- zylinderluftladnng, Fig. 2 einen Schnitt durch cen der Brennstoffpumpe vorgeschalteten Brennstoffzubringer, Fig. 3 eine Maschine, bei der die Ladung des Arbeitszylinders mit Luft der Menge nach ver- änderlich durch Entweichenlassen der Luft in die Atmosphäre erfolgt und Fig. 4 eine Maschine, bei der die Ladung des Arbeitszylinders der Zusammensetzung nach veränderlich durch Beimischung von verbrannten Gasen erfolgt.
In Fig. 1 ist 1 der Arbeitskolben, 2 der Arbeitszylinder, 6 die Kurbelwelle, auf die axial verschiebbar und radial festgestellt die Steuerwelle 7 gesteckt ist. Diese Steuerwelle ist mit einem ganz steilen Gewinde versehen, das als Mitnehmer für die Nockenscheibe 8 und die Exzenterscheibe 9 dient. Die Nockenscheibe 8
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unteren Totpunkt überschritten und den Auslassschlitz 23 wieder abgedeckt. In diesem Augenblick hat sich auch das Ventil 5 geschlossen, und die in der untersten Kolbenstellung durch die Einlassschlitze 3 in den Zylinder eingetretene Luftladung wird verdichtet. Unmittelbar darauf ist der Kolben 12 in seiner oberen Totpunktstellung angelangt und stellt die Verbindung des Pumpenverdichtungsraumes, zu dem auch die Bohrungen 19-20 gehören, mit dem Innern des Arbeitszylinders 2 her.
Die jetzt in diesen einströmende Brennstoffluftladung wurde vorher im unteren Totpunkt des Pumpenkolbens durch den Kanal 22 aus dem Brennstoffzubringer 14 dadurch in das Pumpeninnere gefördert, dass der sich beim Abwärtsgehen des Pumpenkolbens im Pumpenzylinder bildende Unterdruck sich nur durch Verbindung der Kanäle 22 und 19 entspannen kann. Der dadurch erzeugte Luftstrom, dem auch für höhere Verdichtung verbrannte Gase beigemischt werden können, wird an der Brennstoffdüse-30 (Fig. 2) vorbeigeführt, um Brennstoff durch den Kanal 22 mitzureissen. Nach beendigtem Verdichtungshub, oder kurz vorher, wird, wie üblich, besonders gezündet, oder es wird bei Selbstzündungsmaschinen der Brennstoff bei 21
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des Pfeiles 25.
Aus Gründen der Verständlichkeit stelle man sich diesen Vorgang-bei stillstehender Maschine vor. Die Verschiebung der Steuerwelle 7 bewirkt durch das steile Gewinde eine Verdrehung der Nockenscheibe 8 in nacheilendem Sinne. Das Gestänge 10 mit dem Luftventil J wird also später bedient, mit der Wirkung, dass ein Teil der Luftladung im Arbeitszylinder bis zum Schluss des Ventiles 5
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der Verstellung der Brennstofförderanlage ändert sich zwangläufig die Luftmenge im Arbeitszylinder. Für das richtige Verhältnis zwischen Brennstoff und Luft bei jeder Dosierung sorgt die am besten auf dem Versuchswege hergestellte Kurve des Hebels 15.
Hiebei braucht auf den veränderten, von der Brennstoffpumpe hergestellten Druckunterschied bei veränderter Drehzahl der Maschine keine Rücksicht g nommen zu werden, weil diese unabhängig von jeder Drehzahl aus folgendem Grunde ist ; Die verbindenden Kanäle 19-21-22 sind so niedrig gehalten, dass sie nur einen geringen Bruchteil des Kolbenhubes ausmachen, so dass die Entspannung von Über-bzw. Unterdruck, auch bei der kleinsten Geschwindigkeit eine plötzliche ist.
Durch die Verschiebung der Steu rwelle 7 in dfr Richtung 25 wird aber nicht nur die Nockenscheibe 8, sondern auch die ExLtentMrscheibc 9 in demselben Sinn ? v rdreht, mit dem Zweck, auch gleichzeitig die Pumpe nacheilen und die Verbindung des Pumpeninnern mit dem Innern des Arbeitszylinders später, also wieder bei oder nach Schluss des Ventiles 5, erfolgen zu lassen. Dieses gleichzeitige Verändern des Schlusses des Ladeluftventiles und der zeitlichen Verstellung der Einspritzvorriehtung ist nötig. damit kein Brennstoff durch das noch offene Luftventil 5 entweicht.
Die sieh hieraus ebenfalls ergebende Verbindung der Brennstoffladepumpe mit der Steuerung des Spülschlitze 8 bezweckt, dass immer nach erfolgtem Schluss der Spülschlitze. 3 oder kurz vorher oder zu einer beliebigen anderen Zeit der Brennstoff in den Zylinder eingeblasen wird. Das Luftladungsregelorgan 5-10-8 ist also einerseits mit der Ein-
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gekuppelt.
In der Fig. 2 soll die Wirkungsweise des Brennstoffzubringers 14 erläutert werden. Der Kanal 27 des Körpers 84 ist die Fortsetzung des Kanales 22 der Fig. 1, in dem sich der durch die Brennstoffladepumpe erzeugte Druekunterschied gegenüber der Atmosphäre durch den Lufteinlass 28 und den Kanal 82 der Spindel 33 ausgleicht. Durch diesen Ausgleich wird der bei 29 in die Brennstoffdüse 80 eintretende und bei 81 austretende Brennstoff zwecks Ladung der Brennstoffpumpe mit gerissen. Durch Betätigung des Kurvenhebels 15 in der oben beschriebenen Weise erfährt die Spindel-3. 3 eine axiale Verschiebung, die eine Verengung oder Erweiterung des Strömungsquerschnittes bei') l bezweckt.
Durch diese Änderung
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die zusammen den Ringkanal. 36 bilden.
An dieser Stelle sei nochmals auf den Zweck des Kurvenhebels 7J hingewiesen. Würde dieser Hebel bei steter Veränderung des Luftinhaltes im Arbeitszylinder ebenfalls stetig gedreht werden, also der Strömungsquerschnitt 31 stetig geändert werden, so würde sich zwischen Brennstoff und Luft insofern ein Missverhältnis ergeben, als die durch die Strömungsgeschwindigkeit bei 31 mitgerissene Brennstoffmenge sich nicht stetig ändern würde, vielmehr bei engem Querschnitt zu klein, bei weitem Querschnitt zu gross wäre. Um diesen Fehler auszugleichen, muss bei stetig zunehmender Luftfüllung des Arbeitszylinders der Hebel 15 langsamer werdend, bei stetig abnehmender Luftfüllung des Arbeitszylinders der Hebel 15 schneller werdend geschwenkt werden. Diese Bedingung kommt in der Kurvenform des Hebels 15 zum Ausdruck.
Nach dem bisherigen Stand der Beschreibung gelangt zwangläufig für jede Drehzahl die richtige
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sphärischen Druckuntersehieden oder verschiedenartigen ! Brennstoff der Brennstoff durch Regelung an der Nade ! proportional zur Drehzahl der Maschine bemessen, ohne drss die von der Kuivc 7 o hfi- gestellte Proportionalität in der G n ischzusammensetzung bei verschiedenen Belastungen gestört wird.
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zylinder, sondern wie folgt : die Luftpumpe, im vorliegenden Fall eine Kurbelkastenpumpe mit dem Einlassventil 43, fördert die gesamte Pumpenladung durch die Steuerwalze 41. Von dieser kann die Ladung wie die Figur zeigt, restlos durch die Leitung 40 in den Arbeitszylinder überführt werden.
Diese Stellung würde der Vollaststellung entsprechen. Wird die Steuerwalze 41 durch Drehen des Hebels 44 nach unten gedreht, so gelangt durch 40 und den Einlassschlitz 3 nur ein Teil der Lllftladung in den Arbeitszylinder,
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Stange 53 mit dem Brennstoffregelungshebel 46 5 verbunden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist wieder 2 der Arbeitszylinder,. 3 der Einlassschlitz, 2. 3 der Auspuffschlitz, 40 eine Einlassverbindungsleitung, 41 die Steuerwalze. 48 das Einlassventil der Luftpumpe, 54 eine Auspuffverbindungsleitung und 55 eine Luftansaugleitung. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist die Ladung des Arbeitszylinders bei jeder Regelstellung gleich gross, aber verschieden zusammengesetzt.
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und den Einlassschlitz. 3 in den Arbeitszylinder zu drücken. Beim Drosseln der Maschine wird die Steuerwalze 41 gedreht, so dass ihr offener Teil zum Teil vor der Frischluftleitung 55 und zum Teil vor der Auspuff verbindungsleitung 54 steht.
Die in die Pumpe und somit in den Arbeitszylinder gelangende Ladung besteht also aus einem Gemisch von Frischluft und verbrannten Gasen, dessen Zusammensetzung durch die Steuerwalze 41 entsprechend der Geschwindigkeit der Maschine und der Brennstofförderung ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 geregelt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verbrennungskraftmaschine für flüssige Brennstoffe mit unabhängig von der Drehgesehwindig- keit und Belastung zwangsweise regelbarer Gemischbildung, dadurch gekennzeichnet, dass das Organ zur Regelung der Luftmenge (Ventil 5, Fig. 1, oder Steuerwalze 41, Fig. 3 und 4) mit einem Zubringer (14) für den Brennstoff (z.
B. durch das Gestänge 10, 8, 17, 15, Fig. 1, oder 47, 46, 53, Fig. 3) zwangsweise gekuppelt ist, welcher Zubringer durch eine von der Maschinendrehzahl unabhängige Druckdifferenz gegenüber der Atmosphäre betrieben wird und ausserdem durch eine in das Gestänge eingebaute, die Steuerwelle ( verstellende Kurve (15), dite bei allen Regelstellungen das erforderliche Mischungs- verhältnis herstellt, in seiner Liefermenge beeinflusst wird.