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Vorrichtung zum Einspritzen des Brennstoffes in Verbrennungskraftmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf Verbrennungskraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung in eine zwischen Kolben und Zylinderdeckel liegende Kammer.
Man hat es bis jetzt für das Zweckmässigste gehalten, das Brennstoffventil einer Verbrennungskraftmaschine zentral im Zylinderdeckel anzuordnen, weil der Brennstoff dann leicht in der Luftmasse gleichförmig veiteilt werden kann. Bei kleinen und überhaupt bei schnellaufenden Vieitaktmaschinen ist es aber häufig nicht möglich, zwischen den im Zylinderdeckel eingesetzten Luft-und Auslassventilen, die man zwecks Sicherung mässiger Gasgeschwindigkeiten möglichst gross zu halten wünscht, für ein Brennstoffventil genügend Platz za erhalten. Es ist daher beispielsweise vorgeschlagen worden, die Li ft-und Auslassventile geneigt anzuordnen, um für das Brennstoffventil besser Platz zu erhalten.
Dadurch wird aber die Ventilbewegung sehr verwickelt und die Maschine ist teuer zu bauen. Es ist auch VOI- geschlagen worden, die Brennstoffventile wagrecht in der Zylinderwand einzusetzen und den Brennstoff in einer Schicht unterhalb des Bodens des Zylinderdeckels parallel zu diesem einzuspritzen.
Bei einer solchen Ausführung, die übrigens für Maschinen mit besonderem, eingesetzten Zylinderfutter ungeeignet ist, müssen in dem Kolben Aussparungen vorgesehen weiden, die selbstverständ- lieh die Widerstandsfähigkeit des Kolbens sowie dessen Fähigkeit beeinträchtigt, seine Form aufrecht zu erhalten, wenn er durch die Verbrennung erhitzt wird. Auch besteht die Gefahr, dass allenfalls vom Ventil abtropfender Brennstoff an die Zylinderwandung gelangt und dort durch Beein- trächtigung der Schmieiung Schaden verursacht. Auch im Hinblick auf die Verbrennung als solche ist die Ausführung auch nicht günstig, weil es beinahe ausgeschlossen ist, zu verhindern, dass die Flamme insbesondere bei grosser Belastung der Maschine, gegen die kalte untere Seite des Zylinderdeckels herautschlägt.
Bis jetzt war es ferner nicht möglich, eine grosse Leistung aus einer solchen Maschine zu gewinnen, ohne zwei einander diametral gegenüberstehende Brennstoff ventile zu benutzen. Es bietet selbstverständlich in der Praxis grosse Schwierigkeiten, die kleinen Brennstoffmengen zwischen diesen beiden Einspritzstellen richtig zu verteilen, besonders bei kleinen, schnellaufenden Maschinen.
Die Erfindung bezweckt eine einfache Einrichtung zu schaffen, duich die die angegebenen Schwierigkeiten vermieden werden und eine ebenso gleichförmige Verteilung des Brennstoffes wie bei zentraler Verlegung des Brennstoff ventiles erzielt wird.
Die Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass in Gegenwart von Mitteln, welche die Verbrennungsluft in eine kreisende Bewegung in bezug auf die Zylinderachse versetzt ; ein oder mehrere Brennstoffventile oder Düsen im Zylinderdeckel zwischen Zentrum und Umfang des Zylinderraumes angeordnet und derart ausgeführt sind, dass sie den Brennstoff als Strahl oder zusammenhängendes Bündel schräg nach innen saritzen, u. zw. in einer Richtung, die sowohl mit einer senkrecht zur Zylinderachse liegenden Ebene als auch mit der Schnittebene durch die Zylinderachse und die Düse einen Winkel bildet. Diese Ausführung bietet im Hinblick auf die Herstellung den Vorteil, dass die Bohrung zur Aufnahme des Brennstoffventils in dem Zylinderdeckel parallel zu den übrigen Ventilbohrungen liegt.
Die Düse hat zweckmässig nur eine Öffnung. Gegebenenfalls können mehrere solche Düsen an ein und demselben Zylinder benutzt werden.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 ist ein axialer Schnitt durch den oberen Teil einer Verbrennungskraftmaschine gemäss der Erfindung. Fig. 2
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ist ein Querschnitt nach der-Linie A--4 in Fig. 1. Fig. 3 ist ein axialer Schnitt nach der Linie B- B in Fig. 2.
Gemäss der Zeichnung ist der Maschinenzylinder 1 in einem Stück mit dem Zylinderdeckel : 2 ausgeführt. Der Kolben 3 ist oben so ausgebildet, dass zwischen ihm und der unteren Seite des Deckels ein ringförmiger Verbrennungsraum 4 entsteht. Im Zylinderdeckel sind das Lufteinlassvent ! l J und das Auslassventil 6 angeordnet. Der Lufteinlass ist in bekannter Weise mit einem Schirm 50 versehen, durch den die eintretende Luft im Innern des Zylinders in Drehung versetzt werden soll. Da die Maschine als schnellaufend gedacht ist, sind diese Ventile gross gewählt, so dass zwischen ihnen kein Platz zur Aufnahme eines Brennstoffventils vorhanden ist.
Dieses Ventil muss deshalb exzentrisch verlegt werden, zweckmässig derart, dass um die Ein-und Auslassventile herum genügend Platz für die Anordnung einer Kühlung verbleibt. In der Zeichnung ist das Brennstoffventil bei ? und die zugehörige Düse bei 8 angedeutet.
Die Einspritzdüse hat zweckmässig nur ein Loch, kann aber, wenn erwünscht, mit zwei oder mehreren Löchern versehen werden, die dann so angeordnet sind, dass der Brennstoff als ein einziger Strahl oder Bündel austritt. Dieses Loch bzw. diese Locher sind so gerichtet, dass der Brennstoffstrahl schräg abwärts und seitwärts gerichtet ist, so dass er sowohl mit einer senkrecht auf die Zylinderachse stehenden Ebene als auch mit der Ebene einen Winkel bildet, die durch die Zylinderachse und die Düsenachse gelegt werden kann. Es hat sich herausgestellt, dass durch geeignete Bemessung dieser Winkel sowie der Drehungsgeschwindigkeit der Luft eine vollständige und rauchfrei Verbrennung mit gleich grossen mittleren Drucken wie bei zentraler Einspritzung durch mehrere Öffnungen erreicht werden kann. Dies gilt insbesondere in bezug auf kleinere Maschinen.
In der Zeichnung ist die Richtung des Brennstoffstrahles derart angedeutet, dass mit der betreffenden Lage der Düse und Form des Verbrennungsraumes die grösstmögliche Länge des Brennstoffstrahles erreicht wird.
Zwecks Erläuterung des oben Angegebenen sind radiale Schnitte a, b, e, d, e durch den Brennstoffstrahl in Fig. 2 angedeutet. Falls diese Schnitte auf die Ebene dei Fig. l projiziert werden, stellen sie zusammen die schraffierte Fläche in Fig. 1 dar. Durch entsprechende Wahl der Richtungswinkel des Strahles kann erreicht werden, dass hiedurch der grössere Teil des Querschnittes des Verbrennungsraumes abgedeckt wird, d. h. dass die ganze, durch den Strahl hindurchgehende Luftmenge mit Brennstoff gesättigt wird. In der Tat wird der Strahl etwas durch den Luftstrom aufwärts gelenkt, so dass die Abdeckung vollständiger wird als in der Zeichnung dargestellt ist. Jedoch soll stets ein wenig Luft oberhalb des Brennstoffstrahles verbleiben, um unmittelbares Auftreffen desselben auf die verhältnismässig kalte untere Seite des Zylinderdeckels zu vermeiden.
Dies wird bereits bei einem nur wenig ausgebreiteten, also ziemlich geschlossenen Strahl erreicht, was den Vorteil hat, dass ein stark verteilter Strahl, der bekanntlich weniger stabil ist und leicht Richtungsänderungen erfährt bzw. leichter gegen den Zylinderdeckel geschleudert wird, entbehrlich wird.
Die dargestellte Ringform des Verbrennungsraumes ist kein notwendiges Kennzeichen, hat sich aber in der betreffenden Motorgattung besonders gut bewährt. Es war bis jetzt nicht möglich, mit einem einzigen'Brennstoffstrahl aus einem exzentrisch angeordneten Brell11Stoffventil einwandfreie Ergebnisse zu erreichen. Da es als einen sehr grossen Vorteil anzusehen ist, bei Kleinmotoren Düsen mit nur einer Öffnung verwenden zu können, kann die Ausführung deshalb auch bei solchen Maschinen praktischen Wert haben, bei denen im Deckel angebrachte Ventile eine zentrale Verlegung des Brennstoffventils nicht hindern, d. h. beispielsweise in kleinen Zweitaktmaschinen mit Schlitzspülung und ohne Ventile im Deckel.