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BrennstoffeinspritzvorrichtungfürZweitakt-Verbrennungskraftmaschinen.
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zylinder in der Weise eingeführt wird, dass der Brennstoff in der Nähe des Einlasses in den Arbeitszylinder in die Mischluft eingespritzt wird. Dieses Einspritzen wird so geregelt, dass während
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vom Beginn der Brennstoffeinspritzung gerechnet, bei allen Arbeitsverhältnissen in einem un- veränderlichen Verhältnis zueinander stehen.
Durch diese Vorrichtung wird ein schon am Einlass in den Zylinder fast vollständig gebildetes, zündbares Gemisch eingeführt, das im Arbeitszylinder bloss noch vervollkommnet wird. Zu diesem Zwecke wird gemäss der Erfindung eine Membranpumpe verwendet.
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ihre Anordnung an einer Zweitaktmaachine dargestellt.
Fig. 1 ist ein nach der Linie A-B der Fig. 2 geführter Schnitt durch die Membranpumpe.
Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Pumpe nach der Linie C-D-E-F der Fig. 1. Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Zweitakt-Einzylindermaschine mit zwei Behältern und einer der Erfindung gemäss ausgestalteten Einspritzvorrichtung. Fig. 4 ist ein der in Fig. 3 gezeigten Anwendung der Erfindung entsprechendes Diagramm der Drücke un LadenbehÅalter und auf der (unbenetzten) Arbeitaseite der Membran. Fig. 5 ist ein Schnitt durch eine Zweitakt-Zweizylindermaachine mit je einem Behälter für jeden Zylinder und zeigt. bloss eine weitere Anwendung der Einspritz-
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der (unbenetzten) Druckseite der Membran der zugehörigen Pumpe und entspricht der Anordnung nach Fig. 5.
Fig. 7 endlich ist ein ähnliches Diagramm für den Fall, dass die in Fig. 5 dargestellte Maschine in der in Fig. 3 gezeigten Weise mit einem getrennten Spülluftbehälter versehen ist.
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Teilen :
1. Einer Pumpe mit elastischer Membran 22 (Fig. 1 und 2), deren eine (und zwar die benetzte) Seite in Berührung mit dem in der Kammer 28 enthaltenen flüssigen Brennstoff steht und mit dem Saugrohr 20 und dem Druckrohr 24 für den Brennstoff verbunden ist : jedes dieser Rohre 20 und 24 ist mit einem eigenen Ventil 21 bzw. 23 versehen.
Die andere (unbenetzte) Seite der
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vorteilhaft, eine einzige Düse für jede Pumpe zu verwenden und diese zwei Teile des Injektors in einen einzigen Teil zu vereinigen, der als Förderleitung nur die Düse se', ost aufweist, die so
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während der Wirkungsdauer der Düse auf ein Mindestmass gebracht wird.
Es muss beachtet werden, dass es im allgemeinen vorteilhaft ist, das Saugventil so nahe als möglich an die Membrane anzuordnen. Es ist ferner im allgemeinen vorteilhaft, ein Förderventil
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a ; wäusseteten Fonde der Dose ausbringen, und in diesem Falle ist es möglich, das Förderventil der Pumpe wegzulassen, da da8 Düaenventil denaelben Zweck erfüllt.
Mit dieser letzteren Anordnung wird de !', grosse Vorteil einer grösseren Sicherheit unter Vermeidung jedes zufälligen Entweichens des Brenntatoiles erreicht, das entweder infolge einer Neigung der Maschine beim Fahren oder, im Falle von Zweitaktmaachmen mit einem einzigen Behälter, infolge der Wirkung der Spülluft oder aus anderen Gründen eintreten könnte.
Die Verwendung der Einspritzvorrichtung bei Zweitaktmawhinen wird folgendermassen durchgeführt.
Die unbenetzte Seite der Membrane wird während der Tätigkeit der Düse einem Drucke ausgesetzt, der im wesentlichen unveränderlich und mindestens gleich ist dem jeweiligen Drucke, der in dem Ladebehälter beim Beginn der Einführung der Frischluft herrscht, und die Spitze der Düse wird in dem Ladebehälter nahe der Öffnung angeordnet.
Die Einspritzung wird also durch den Druckabfall im Behälter hervorgerufen, und da die Spannungsabfälle in dem Behälter proportional sind den aus ihnen durch die Öffnungen ausströmenden Luftmengen, da ferner die durch die Membran zugeführten Brennstoffmengen sich mit dem Druckabfall von dem Augenblick des Beginnes der Brennstoffeinspritzung gleichzeitig ändern, so folgt, dass bei Vernachlässigung der Luftmenge, die beim Beginn der Brennstoffeinspritzung in den Zylinder gelangt ist, die von da an eingelassenen Mengen von Luft und Brennstoff in gleichbleibendem Verhältnis zueinander stehen werden.
Zu diesem Zwecke ist es daher bloss notwendig, dass der gleichbleibende, an der unbenetzten Seite der Membran erzeugte Druck den Druck aufhebt, der in dem Behälter herrscht, wenn der letztere nur Mischluft enthält ; zu dem Behälterdruck werden hiebei noch alle statischen, in der Einspritzleitung auftretenden Drücke hinzukommen, so z. B. der Druck des Förderventlls, der durch den Oberfiächenunterschied zwischen der Membran und der Düsenspitze hervorgerufene Druck usw.
Enthält die Maschine zwei Behälter, einen für Mischluft und einen für die SpüUuft, wie dies in der eine Ausführungsform darstellenden Fig. 3 gezeigt ist, so ist es dann der Druck des Ladebehälters, vermehrt um die statischen Widerstände der Einspritzleitung, der durch den in der trockenen Kammer der Pumpe herrschenden Druck ausgeglichen werden muss.
Hat die Maschine nur einen Behälter, wie in dem Auaführungabeiapiel nach Fig. 5 dargestellt ist, so muss der in der trockenen Kammer der Pumpe herrschende Druck jenen ausgleichen, der sich aus dem nach Ausströmen der Spülluft im Behälter verbleibenden Druck und den statischen Widerständen der Einspritzleitung zusammensetzt.
Der gleichbleibende, auf die Membran ausgeübte Druck ist offenbar nur während der Einspritzung notwendig, denn nach der erfolgten Betätigung der Düse muss der Druck in der unbenetzten Pulsatorkammer wieder auf Atmosphärendruck oder auf jenen Druck gebracht werden, der nach dem Laden des Zylinders in dem Behälter herrscht, damit eine neue Menge des Brennstoffes in die Pumpe gesaugt werden kann.
Nun ist es klar, dass der gleichbleibende, auf die Membrane auszuübende Druck durch eine besondere Hilfspumpe erzeugt werden kann ; da jedoch im Falle der Zweitaktmascbme eine Ladepumpe bereits verwendet wird, so kann die von dieser Pumpe gelieferte Druckluft zur Be- tätigung der Membran benutzt werden, um so mehr, als der auf der unbenutzten Seite der Membran wirkende Druck nicht unbedingt grösser als der Ladedruck des Behälters sein muss.
Im folgenden sei die beispielsweise Anwendung der Einspritzvorrichtung auf die in Fig. 3
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Hier steht die trockene Kammer 19 des Verteilers im geeigneten Augenblick durch eine Leitung 25 jeweils entweder mit der äusseren Luft oder mit dem Ladebehälter 13 in Verbindung. Zu diesem Zwecke ist ein Steuerhahn 26 in dieses Rohr 25 eingeschaltet und von der Treibwelle 27 aus angetrieben. angetrieben.
Bei entsprechender Bemessung und Einstellung des Steuerhahnes 26 können die zur Erzeugung der beschriebenen Tätigkeit des Injektors nötigen Drücke in der trockenen Kammer des Verteilers erzeugt werden. Diese Drücke zeigt die gestrichelte Linie in Fig. 4, während die voll ausgezogene Linie die Drücke im Behälter 12 veranschaulicht, der bei gleichem Druck wie der Behälter 13 geladen wird.
Von e bis a erfolgt die Einführung des Gasgemisches in den Arbeitezylinder und die volle Linie e bis g zeigt den hiebei stattfindenden Druckabfall im Behälter. Vor diesem Druckabfall von d bis e war aber die trockene Kammer der Pumpe durch den Steuerhahn 26 und die Leitungen 25 und 30 mit dem Ladebehälter in Verbindung. Bei e erfolgte der Abschluss von dem Behälter und die kleine Ladung, die von e bis a abgeschlossen verblieb, erzeugte während der Einspritzdauer den erforderlichen Druck auf der unbenetzten Seite der Membran. Bei a setzt der Steuerhahn die trockene Kammer 19 durch das Rohr 21i und die Offnung 37 mit der Aussenluft
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Einspritzens praktisch gleich ist.
Um die Zeichnung deutlicher zu machen, wurden in Fig. 3 die Leitungen 24, 25 und 30 mit Absicht übertrieben lang dargestellt, während sie in Wirklichkeit sehr kurz sind oder sogar überhaupt keine Längenausdehnung haben. Der Steuerhahn. 26 und dessen Antrieb wurde nur zum Zwecke des besseren Verständnisses dargestellt.
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Steuerhahnes 26 erhalten wurden.
Die Kröpfungen der Welle sollten daher um einen solchen Winkel versetzt sein (Fig. 5), t dass z. B. der Behälter < M* des rechten Zylinders in demselben Augenblick volle Ladung hat, in dem die Einströmung in den linken Zylinder beginnt, und geladen bleibt, solange diese Ein- Strömung andauert.
Dann ist es nur noch notwendig, die trockene Kammer der Pumpe (wie in Fig. 5 schematisch angedeutet) mit dem Ladebehälter der Zwillingazylinder der Zweizylindermaschine zu verbinden, deren Kurbeln um 1 versetzt sind.
Besitzt eine solche Maschine einen einzigen Behälter auf jedem Zylinder, so ergibt sich ein
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Zylinders und also auch zugleich in der trockenen Kammer der Pumpe.
In jedem Augenblick der Einströmung, der beispielsweise durch die Gerade k, k'bestimmt ist, stellt die Ordinate k, k"den gesamten statischen Druck dar, der durch die statischen Widerstände der Fördersäule verursacht wird und hauptsächlich von der Spannung der Feder des Förderventils herrührt. k'', k''' ist der Wert des Druckverlustes infolge der dynamischen Widerstände der Fördersäule, der Reibung und der Trägheit. Dieser Wert ist es, der auf ein Mindestmass verringert werden sollte. k"', k endlich ist der Teil des Druckunterschiedes, der von der elastischen Spannung der deformierten Membran ausgeglichen wird.
Die Einspritzung beginnt somit bei m nach dem Entweichen der Spülluft, die den Druckabfall k', Jb"verursacht hat, und sie setzt sich bis l fort, dem Punkte, wo die Öffnungen geschlossen werden und der Druck im Behälter aufhört zu sinken.
Besitzt die Maschine zwei Behälter, so ist die Einströmung der Spülluft von der der Mischluft unabhängig und die Aufeinanderfolge der Drücke erfolgt gemäss Fig. 7. Hier ist der von der Drucksäule herrührende Verlust P', P"an statischer Ladung auf ein Mindestmass gebracht und in dieser Weise wird der dem verwertbaren Höchstmass des totalen Druckunterschiedes P, P' entsprechende Druck P, P'"zur elastischen Deformation der Membrane und somit auch zur Einspritzung ausgenutzt.
Es wird bemerkt, dass die Zweigzylindermaschine mit um 180"versetzten Kurbeln, die als
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Öffnungen entspricht, noch nicht ganz erreicht ist ; dieser Unterschied ist jedoch so gering, dass er gar nicht in Rechnung gezogen werden braucht ; es ist sonach ersichtlich, dass die
Erfindung auf Zweizylindermaschinen mit um loo versetzten Kurbeln vollkommen an- wendbar ist.
Wie bereits mit Bezug auf Fig. 3 bemerkt wurde, sind die von dem Injektor wegführenden
Rohre der deutlichen Zeichnung halber nur schematisch angedeutet.
Aus dem Obengesagten folgt nun, dass das Arbeiten des Injektors, wenn dieser und die
Maschine für die höchste von der Maschine erreichbare Umlaufzahl eingerichtet, sind, unmittelbar und ausschliesslich von der Lufteinströmung abhängig ist, gleichgiltig, nach welchem Gesetz I diese Einströmung erfolgt. Die Tätigkeit des Injektors ist also von der Umlaufszahl der Maschine
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Die wesentlchen Vorteile beiZweitaktmaschinen sind, kurz zusammengefasst, die folgenden : In jedem Augenblick der Einführung des Gemisches'wird bei allen Arbeitsbedingungen der Maschine die Menge des eingespritzten Brennstoffes proportional sein dem Gesamtgewicht der in den Zylinder eingeführten Miechluft (unter Vernachlässigung der beim Beginn der Brennst. ofi- einspritzung einströmenden Luft), so zwar, dass ein ziindbare8 Gasgemisch von unveränderlicher Zusammensetzung erhalten wird. Dieser Vorteil ergibt sich aus den elastischen Eigenschaften der Membran und den Bedingungen, denen Nie unterworfen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Brennstoffeinspritzvorrichtung für Zweitakt-Verbrennungskraftmaschinen mit einem Ladebehälter, der unmittelbar nach dem Ausströmen der Verbrennungsgase mit dem Arbeitszylinder in Verbindung gesetzt wird und in dem ein oder mehrere Brennstoffdüse derart angeordnet sind, dass der Brennstoffstrabl durch die Verbindung8ÖìJnungen in den Arbeitszylinder eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff durch eine Membranpumpe in die Düsen gedrückt wird, deren eine Membranseite einem Drucke ausgesetzt ist, der dem im Ladebehälter zu Beginn der Zuströmung der Mischluft in den Arbeitszylinder herrschenden Druck mindestens gleich ist und während der Einströmdauer nahezu gleich bleibt.