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Zur Beschickung der Brennkraftmaschinen mit Brennstoff hat man schon vorgeschlagen, eine Hilfskammer zu benutzen, um den flüssigen Brennstoff vor seiner Einsehickung in den Zylinder zu zerstäuben, u. zw. erfolgt die Zerstäubung in dieser Hilfskammer durch die beim Verdichtungshub des Kolbens in diese Kammer eingedrückte Luft. Das vorliegende Verfahren zeichnet sich gegenüber den bekannten Verfahren zur Zerstäubung des Brennstoffluftgemisches dadurch aus, dass im Augenblick des Übertretens der Brennstoffmischung von der Hilfskammer in den Zylinder die in der Nähe der Austrittsstelle liegenden Teile der Hilfskammer dem Einfluss eines kräftigen Luftstrahles ausgesetzt werden, der vom Kolben selbst ausgeht.
Dieser Luftstrahl zerteilt und zerstäubt die Mischung und verhindert die Ablagerung von Russ u. dgl. an den Austrittsenden der Kanäle aus der Kammer.
Die Vorrichtung sieht deswegen an dem Arbeitskolben eine Düse vor. Diese Düse steht in Verbindung mit einer im Kolben angeordneten Luftkammer, um beim Verdichtungshub die verdichtete Luft in diese Kolbenluftkammer eintreten zu lassen. Die Düse liegt am Ende des Verdichtungshubes ganz nahe an der Austrittsstelle der Brennstoffluftmischung aus der Hilfskammer ; sowie der Rückhub eingesetzt hat, wird die in der Kolbenluftkammer angesammelte Luft aus dieser Düse gegen die Austrittsöffnungen der Hilfskammer hinströmen und die Brennstoffluftmischung verteilen. Der Wirkungsgrad der ganzen Maschine wird noch dadurch beträchtlich verbessert, dass Vorsichtsmassregeln getroffen sind, um die durch diese Verteilung der Brennstoffluftmischung an der Hilfskammer erzeugte Hitze unschädlich zu machen.
Wo diese Hilfskammer in den Zylinderraum hineinragt, ist sie durch eine Haube abgedeckt, deren Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit der anderen Teile dieser Hilfskammer.
Die Zeichnungen stellen Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Verhinderung der Ablagerung von Kohlenstoff an Brennkraftmasehinen dar. Fig. 1 zeigt den Oberteil eines Zylinders einer Viertaktmaschine im Schnitt ; Fig. 2 ist eine Draufsicht von unten auf einen Teil der Pumpe ; Fig. 3 ist ein Teilschnitt durch eine etwas abgeänderte Ausführungsform.
In dem durch den Deckel 5 abgeschlossenen Zylinder 6 bewegt sich der Kolben 7 einer Brennkraftmaschine auf und ab. Bei 8 ist ein Einlassventil für Luft, bei 9 ein Ausstossventil bekannter Art gezeigt. Die Brennstoffzufuhrvorrichtung ist im wesentlichen ähnlich jener nach dem Patente Nr. 108306, bei der ein Einsatzstück 10 einen Stössel 11 enthält, der in einer Bohrung 12 des Einsatzstückes verschiebbar ist. Auf das untere Ende des Einsatzstückes 10 ist eine haubenartig Zwinge 13 aufgesetzt und eine ähnliche zweite Haube 14 ist auf diese Haube 13 aufgepasst. Schliesslich ist eine dritte Haube 15 von aussen auf diese zweite Haube aufgesetzt.
In dem Einsatzstück 10 befindet sich auch eine Bohrung 16 mit einem Nadelventil17 zur Zuführung des Brennstoffes.
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Bohrung am unteren Ende. Der Kegel dieser Haube hat an der Aussenseite in der Umgebung der feinen Öffnung 18 einen Kegelsitz 21 mit Nuten 22, welche von der kleinen Mittelbohrung 18 ausgehen. Am Rande ist diese Kegelzone 21 etwas abgesetzt, so dass zwischen ihr und der ausschliessenden Kegelzone 23 eine Schulter gebildet ist. Zwischen dieser Zone 23 und der nächsten Haube 14 wird also Brennstoff zu den Nuten 22 fliessen können, u. zw. in Gestalt einer dünnen Schicht.
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Die zweite Haube 14 hat in ihrem Boden feine Öffnungen 24, welche mit dem Verbrennungsraum 25 des Zylinders in Verbindung stehen. Schliesslich hat der Boden der äussersten Haube 15 eine Mittelbohrung 26, in welche die mit den Bohrungen 24 versehene Spitze der nächstgelegenen Haube 14 eindringt.
Das Nadelventil. M läuft in eine verhältnismässig scharfe Spitze aus und schliesst mit dieser Spitze einen Kanal 27 ab. Das untere Ende dieses Kanals mündet an der Kegelzone 23 zwischen den beiden Hauben 13 und 14. Die zur Bewegung des Stössels 11 oder zur Bewegung des Nadelventils 16 dienenden Mechanismen sind hier nicht besonders dargestellt. Es sei angenommen, dass die Arme 30 und 31 jene Teile des Mechanismus darstellen, durch welche Stössel und Nadelventil gesteuert werden.
Beim Saughub des Kolbens 7 wird Luft in den Zylinder 6 durch das Lufteinlassventil 8 eintreten und während dieses Saughubes wird auch dasNadelventilIss zwangsläufig angehoben, so dass eine bestimmte Menge Brennstoff durch den Kanal 27 zur Kegelzone 23 und in die Kanäle 22 einströmt. Dieser neu zuströmende Brennstoff drängt Brennstoff, der schon vorher an dieser Stelle war, gegen den Boden der Kammer 19 hin.
Während der Zuströmung dieser Flüssigkeit in das untere Ende der Kammer 19 wird der Stössel 11 langsam hochgehoben. Beim Druckhub des Kolbens 7 wird nun ein Teil der erhitzten Luft, der sich in der Kammer 25 des Zylinders 6 befindet, unter starkem Druck durch die kleinen Öffnungen 24 und 18 in die Kammer 19 eingetrieben, wo diese einströmende Luft den Brennstoff nach oben hin mitreisst, so dass in diesem Zustand eine richtige Vermischung von Brennstoff und Luft erreicht wird.
Bei Beginn des Krafthubs des Kolbens 7 wird der Stössel 11 nach unten geschnellt und dadurch
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Nun hat sich bei Betrieb solcher bekannter Maschinen herausgestellt, wenn der zu benützende Brennstoff nicht sehr schwerer Brennstoff ist, dass die Öffnungen 24 teilweise oder gänzlich durch Russ verstopft und abgedeckt werden. Ein Ansatz von Russ bildet sich am unteren Ende des Einsatzes 14 und der ihn umgebenden Teile des Zylinders 6 ; selbst die Ventilsitze oder Ventile werden mit Russ überzogen und der ganze Betrieb der Maschine leidet nach kurzer Zeit. Die Beschickung in den Nuten 22 der Kegelzone 21 wird nämlich dann nicht mehr genügend erwärmt werden, so dass die Verdampfung keine gründliche ist.
Diese Beschickung kann sich dann nicht gehörig mit der Luft in der Kammer 19 mischen, und nur wenn eine derartige Mischung stattgefunden hat und gleichmässige Verteilung des Gemisches bei Ausstossung in den Verbrennungsraum 25 unter gründlicher Zerstäubung und Umherwirblung stattgefunden hat, wird vermieden, dass das Schmieröl im Kurbelgehäuse durch den Brennstoff verdünnt wird.
Anscheinend wird beim Ausstoss einer Mischung von Brennstoff und Luft aus der Kammer 19 der Sauerstoff in der Luft am unteren Ende der Hauben sofort verzehrt und infolge dieses plötzlichen Verbrauches des Sauerstoffs wird nun der Brennstoff, der noch in der Nähe dieser Teile vorhanden ist, eben nicht genügend verbrannt. Es müssen dann um dieses Ende des Zylinders herum Mischungen entstehen, die luftarm sind und nur schwer verbrennen, und die deswegen die Bildung von Rückständen begünstigen. Nun wird aber gerade durch die Bildung einer Russschicht an diesen Teilen der Hauben erreicht, dass die betreffenden Stücke an der Erwärmung nicht ebenso teilnehmen wie solche, in welchen eine derartige Russschicht fehlt.
Es entsteht dadurch Gefahr, dass die nächste Beschickung des Brennstoffes zu den Nuten 22 weniger stark erhitzt wird, so dass dadurch die Russbildung noch mehr begünstigt wird, und von nun ab ist die richtige Verteilung der Beschickung und ihre Mischung mit Luft viel weniger möglich als vorher.
Diese Übelstände werden gemäss der Erfindung durch folgende Anordnung vermieden.
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an dieser Sicherungsscheibe eine Zunge 35 nach aufwärts in eine Kerbe der Düse und eine andere Zunge 38 nach abwärts in eine Kerbe 39 der Kolbenwand abgebogen ist. Diese Düse 32 bildet mit ihrem Hohlraum 40 und dem Sockel 33 eine Kammer. Die Kammer steht in Verbindung mit der Verbrennungkammer 25 nur durch die feine Ausströmöffnung 41 am verjüngten Ende des Kegelteiles.
Nach Fig. l befindet sich der Kolben ganz nahe am Ende des Verdichtungshubes. An dieser Stelle liegt die Spitze der Düse 32, dicht unter der Spitze der Haube 14, welche auch die feinen Auslasskanäle 24 enthält. Beim Aufwärtshub des Kolbens wächst natürlich der Druck in der Verbrennungskammer und das Druckmittel strömt auch rasch durch die Öffnung 41 in die Kammer 40 ein. In dieser Kammer befindet sich dann Luft von demselben Druck wie in der Verbrennungskammer, namentlich wenn der Kolben das Ende seines Hubs erreicht hat. Wenn sich nun die Öffnung 41 dem Ausströmende der Beschickungsvorrichtung nähert, so wird durch die Einströmung der Luft in die Bohrung 41 der Düse nahe der Kegelspitze der Beschickungsvorrichtung eine Umwirblung des Fusses dieser Vorrichtung stattfinden.
Es ist von Wichtigkeit, dass sich die Luft in diesem Augenblick hier in einem Zustand rascher Bewegung befindet.
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Wenn dann der Kolben seine Abwärtsbewegung einsetzt, d. h. jene Bewegung, welche auf die Kurbelwelle übertragen wird, um Arbeit zu leisten, so verringert sich natürlich der Druck in der Verbrennungskammer 25, und bei dieser Verringerung muss die nunmehr etwas stärker zusammengedrückte Luft aus der Kammer 40 ausströmen, so dass jener Stelle, an welcher die Brennstoffmischung in die Verbrennungskammer 25 selbst einschiess, Sauerstoff durch diese Luft der Zündstelle zugeführt wird. In den bekannten Vorrichtungen hatte gerade die Zone, in welcher der Brennstoff entzündet wurde, weniger Sauerstoff als für diese Verbrennung notwendig war. Diese aus der Düse 32 austretende Luft wird wieder gegen das Ende des Haubensatzes 13, 14, 15 hinfegen, und diese Umherwirblung der Luft versetzt nun auch die Beschickung in rasche Bewegung.
Der Brennstoff wird demnach nicht etwa an einer verhältnismässig kleinen Stelle zur Entzündung gebracht, sondern die Flamme verteilt sich über die Zylinderwand oder wenigstens über die Kopfwand des Zylinders, wodurch die Verbrennung selbst begünstigt wird.
Diese rasch aus der Düse 32 austretende Luft bestreicht das untere Ende der Hauben und wischt auf diese Weise Kohlenstoffteilchen, die sich angesetzt haben, von dort und von der Zylinderwand weg.
Infolge dieser Luftströmung, die gewissermassen aus einer Vorratskammer herkommt, wird also einerseits die Verbrennung nahe dem unteren Ende der Beschickungsvorrichtung verbessert, anderseits werden auch die Kohlenstoffteilchen entfernt, und jene Betriebsstörungen, die bis jetzt gerade auf den Ansatz von solchen Teilchen zurückzuführen waren, werden vollständig vermieden. Der Wirkungsgrad der ganzen Maschine in technischer Hinsicht wie auch in wirtschaftlicher Hinsicht wird bedeutend erhöht.
Da sich nunmehr unter dem Satz von Hauben 13, 14 und 15 keine Zone mit nur ungenügender Verbrennung befindet, so wird der Fuss dieser Beschickungsvorrichtung beträchtlich heisser als dies in bekannten Anordnungen der Fall war. Lässt man beispielsweise die äussere Haube 15 weg, so werden die anderen Hauben-M und 14 manchmal so heiss, dass ein Teil des Brennstoffes an der Kegelzone 23 und der Brennstoff in den Radialnuten 22 vollständig in Kohlenstoff umgewandelt wird und die feinen Öffnungen verstopft. Selbst in der Pumpenkammer 19 kann diese Verkohlung stattfinden, dass dann selbst die gewöhnlichen Betriebsvorgänge nicht mehr stattfinden können. Der Russ brennt sich dann an diese Kegelfläche 23 und an den Nuten 22 an.
Die Haube 15 wirkt gewissermassen als Wärmeisolator für die innere Haube 14 und verhindert, dass jene Fläche dieser Haube 14, die von der Haube 15 abgedeckt wird, übermässig erhitzt wird. In den Figuren ist angedeutet, dass zwischen der äusseren Haube 15 und der nächsten Haube 14 nahe dem Fuss der Beschickungsvorrichtung ein kleiner Abstand gelassen ist. Obwohl dies wünschenswert sein mag, ist es nicht unbedingt notwendig.
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Haube 15 heraus und gerade in dem herausragenden Teil befinden sich die feinen Bohrungen 24, durch welche der Brennstoff in Gestalt einer zerstäubten Mischung mit Luft ausgeblasen wird.
Das aus der Mittel- öffnung der Haube 15 herausragende Ende wird aussergewöhnlich warm, und es mag notwendig werden, die Wärme von dieser Stelle der Haube etwas abzuleiten, um die Verkohlung des Brennstoffes in den Radialnuten 22 und im Boden der Kammer 19 zu hindern. Die innerste Haube 13 besteht deswegen vorzugsweise aus einem Metall hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. Aluminium, so dass die Hitze rasch von dem herausragenden Teil der anderen Haube 14 abgeleitet wird. Diese Haube 14 und die äusserste Haube 15 bestehen dagegen aus Stahl oder einem anderen Metall geringerer Leitfähigkeit.
Die Ausführungsform der Düse nach Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch, dass der kegelförmige Teil 32'nahe seinem Fuss beträchtlich verbreitert ist. Während nach der Fig. 1 die Düse unten durch den Kolben abgeschlossen wird, ist nach der Fig. 3 am Fussende der Düse 40 ein besonderer Abschlussstöpsel 44 eingesetzt und mit der Düse verschweisst oder sonstwie in Stellung gehalten. Eine Verdrehung dieser Düse nach ihrer Einsehraubung in den Kolben wird unmöglich gemacht, indem ein Stift 42 in eine Kerbe 43 des Kegelteiles der Düse eingetrieben und auch an der Kolben-
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1.
Verfahren zur Beschickung von Brennkraftmaschinen mit Brennstoff unter Benutzung einer Hilfskammer, in der der flüssige Brennstoff vor seiner Einschickung in den Zylinder der Brennkraftmaschine durch die aus dem Zylinder am Ende des Verdichtungshubes durch kleine Kanäle übergedrückte Luft zerstäubt wird, worauf das Brennstoffgemisch durch dieselben Kanäle in den Zylinder hineingedrückt wird, durch die die Luft zutritt, dadurch gekennzeichnet, dass im Augenblicke des Übertretens der Brennstoffmischung von der Hilfskanmmer in den Zylinder die in der Nähe der Kanäle liegenden Teile der Hilfskammer dem Einflusse eines von dem Arbeitskolben erzeugten Luftstrahles ausgesetzt werden, der die Brennstoffmisehung zerteilt und die Ablagerungen von Russ u. dgl. an den Austrittsenden der Kanäle verhindert.