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Verbrenrulgskraftmaselline mit Bremlstoffeinspritzung.
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit innerer Verbrennung jener Art, bei welcher der Brennstoff ohne jede Beimischung von zerstäubender Luft in den Verdichtungsraum eingeführt wird, der nach dem Zylinder hin eine Verengung aufweist, durch welche während der Einspritzung des Brennstoffes vom Arbeitskolben Luft in den Verdichtungsraum hineingedrückt wird. Bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Maschine besitzt der Verdichtungsraum keine ungekühlten Flächen oder Vorrichtungen, die für gewöhnlich eine Zündung hervorrufen könnten, es wird vielmehr das durch die Vereinigung des ausschliesslich während des Verdichtungshubes zugeführten Brennstoffes mit der Luft gebildete Gemisch lediglieh durch die bei Beendigung des Verdichtungshubes erzeugte hohe Temperatur im Totpunkte der Verdichtung oder kurz vorher entzündet.
Die Erfindung betrifft ferner eine besondere Anordnung der Einspritzdüsen, die darin besteht, dass diese Düsen derart gegeneinander geneigt sind, dass die aus ihnen in den Verdichtungsraum gegen die Verengung hin eingespritzten Brennstoffstrahlen sich unter einem stumpfen Winkel in der Achse der Verengung treffen, so dass der feinzerstäubte luftfreie Brennstoff eine Strömung entgegen der von dem Arbeitskolben in den Verbrennungsraum hineingedrückten Luft erhält, wobei sich das Zündgemiseh bildet.
In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 zeigt einen wagrecht geführten Mittelschnitt durch den Verbrennungsraum und das Kolbenende. Fig. 2 stellt einen Schnitt durch ein Brennstoffeinspritzventil in grösserem Massstab dar.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht des in der Ebene der Ventile befindlichen Zylinderkopfteileg, Fig. 4 einen Querschnitt durch den Zylinderkopf nach der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 einen ähnlichen Querschnitt nach den Linien V-V der Fig. 3. Fig. 6 stellt die Seitenansicht eines Teils der Maschine dar, welche die Brennstoffeinspritzvorrichtungen und die Reglerwirkung erkennen lassen. Die Fig. 7 und 7a zeigen Einzelheiten des Brennstoffregelungsventils im Schnitt. Fig. 8 zeigt eineeinzelheit der Brennstoffpumpe nach der Linie VIII-VIII der Fig. 6 und Fig. 9 ein Diagramm des Arbeitszyklus der Maschine.
Die als Ausführungsbeispiel dargestellte Verbrennungskraftmaschine ist eine solche von liegender Bauart. Sie ist vollständig von einem Wassermantel umgeben und der Zylinderkopf ist ferner, wie aus den Fig. 1 und 4 erkennbar, zweiteilig und mittels Schrauben am Zylinderende befestigt. Der Wassermantel schmiegt sich so nahe wie möglich an die Innenfläche des Verbrennungsraumes an. Das Einlassventil ist mit 1, das Auslassventil mit 2 bezeichnet ; beide sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nebeneinander angeordnet. Die Ventile werden durch eine quer verlaufende Steuerwelle 3 mit Unrundscheiben betätigt, die ihren Antrieb von der Hauptsteuerwelle 4 durch Kegelräder erhält. Diese betätigt die Brennstoffpumpe 5 und den Regler 6.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, weist die Brennstoffpumpe die gebräuchlichen Pumpenventile sowie einen unter Federwirkung stehenden Tauchkolben 7 auf, der gewöhnlich durch eine Unrundscheibe S betrieben wird, aber auch von Hand aus mittels des Hebels ? ? betätigt werden kann. Das Ölzufiihrungsrohr 9 führt unmittelbar zu den Einspritzdüsen, die sich in den Verdichtungsraum entleeren. Ein Zweigrohr M führt zur Brennstoffregelvorrichtung, die vom Regler aus oder erforderlichenfalls auch von Hand aus gesteuert wird. Die genannte Regeleinrichtung, die in Fig. 7 und 7a gesondert dargestellt ist, besteht im Wesen aus einem in verschiedenem Masse zu betätigenden Auslassventil 11, das eine zu einem Überfallrohr 12 (Fig. 6) führende Auslassöffnung im Rohre 10 steuert.
Das Ventil 11 wird durch eine Feder geschlossen gehalten und wird in je nach der Maschinenbelastung
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synchron mit dem Pumpenkolben, was durch eine Stange 16 erreicht wird, deren unteres Ende mit einem von einer Exzenterscheibe 18 der Steuerwelle betätigten Hebel 17 verbunden ist. Die Unrundscheibe 8 ist mit der Exzenterscheibe so verbunden, dass der Hebel 13 am Ende des Druckhubes der Pumpe niedergedrückt wird : hiedurch bewirkt dieser Hebel, dass das Auslassventil 11 früher oder später geöffnet wird, je nachdem, ob sein vom Hebel 14 getragener Drehpunkt vom Regler gehoben oder gesenkt wird.
Indem
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Brennstoffes eingestellt wird, wird die Menge des aus der Zuflussleitung 9 in die Maschine eingespritzten Brennstoffs genauestens zugemessen und in ständiger Übereinstimmung mit der Reglergeschwindigkeit und-stellung bzw. mit der Maschinenbelastung erhalten. An der Gestalt der Unrundseheibe 8 sowie aus dem in Fig. 9 dargestellten, später noch näher erörterten Diagramm des Arbeitszyklus lässt sich ersehen, dass der Beginn der Brennstoffeinspritzung verhältnismässig lange Zeit vor dem Verdichtungstotpunkt einsetzt und dass die Einspritzung bei normalem Arbeitsgang noch vor dem Totpunkt endigt.
Der Zeitpunkt, in dem Brennstoffeinlass erfolgt, wird zwecks Anpassung an die gegebenen Bedingungen für Belastung und Drehzahl geändert, obgleich bemerkt werden muss, dass verhältnismäss grosse Ver- änderungen in der Belastung und der Drehzahl zugelassen werden können, ohne dass der Zeitpunkt des Einspritzungsbeginnes verlegt werden muss. Aus technischen Gründen endigt bei äusserster Überlastung die Einspritzung knapp hinter dem Totpunkt. Dieser Zustand ist in dem Diagramm der Fig. 9 dargestellt. Es wird angestrebt, dass unter normalen Arbeitsbedingungen der ganze Brennstoff eingespritzt ist. bevor die Verbrennung beginnt ; trotzdem ist kein besonderer Nachteil zu gewärtigen, wenn eine geringe Menge auch nach diesem Zeitpunkt eintritt.
Um die Belastung des Reglerhebels tunlichst klein zu halten, ist im Auslassventil 11 ein vor-
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Rückhub des Pumpenkolbens begrenzt wird, wodurch bei der dargestellten Ausführung ebenfalls-der Zeitpunkt des Beginns der Einspritzung sowie die eingespritzte Menge geregelt wird. Als Mittel zur Begrenzung des Saughubes der Pumpe dient hiebei die Schraube 34 des Pumpenhebels, die während des Ganges der Maschine verstellt werden kann.
Der vom Kolben durchlaufende Arbeitsraum des Zylinders wird von dem Verdichtungs-oder Einspritzraum durch die nach innen vorspringende ringförmige Wand. 20 getrennt, durch die eine verhältnismässig stark zusammengezogene zentrale Öffnung und Verbindung zwischen den Räumen hergestellt wird. Diese Wand kann entweder einen Teil des Zylinders selbst oder des Kopfes bilden und ist in jedem Fall mit einem Wassermantel versehen oder auf andere Weise durch gleichwirksame Mittel
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Der flüssige Brennstoff aus dem Drnekrohr. 9 der Pumpe wird bei der Abzweigstelle 25 (Fig. 1) geteilt, so dass gleiche Mengen durch die beiden Zweigleitungen.' ? zu den beiden Einspritzdüsen 27 gelangen. Die Düsen sind in den Zylinderkopf so eingesetzt, dass ihre Zerstäubungsöffnungen in der
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durch Federn niedergedrücktes Absperrventil 28 (Fig. 2) nahe dem inneren Ende und eine geneigt zur Diisenachse in das Ventil geschraubte Düsenmündung enthält.
Aus dieser Mündung tritt der Brennstoff in der Form eines Zerstäubungskegels von sehr mässiger Divergenz fein unterteilt und zerstäubt und völlig homogen aus, d. h. die kleinen Brennstoffteilehen. die den Zerstäubungskegel bilden, sind gleich- förmig über den ganzen Querschnitt des Kegels verteilt.
Die Düsen 24 sind im Zylinderkopf einander gegenüberliegend angeordnet. Die Achsen der daraus entsandten Strahlen fallen im wesentlichen mit den Achsen der koniselten Aushöhlungen 23 zusammen : diese Aushöhlungen sind also symmetrisch zur Achse der verengten Öffnung und die Achsen der Brenn- stoffstrahlen liegen mit der Achse der verengten Öffnung in gleicher Ebene. Der Sehnittpunkt der Brenn-
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gleiche Geschwindigkeit oder gleichmässige Zusamensetzung aufweisen, so durchkreuzen sie sich und befeuchten die Wandung, wodurch ein rauehförmiger Auspuff erzeugt wird, der eine unvollkommene Verbrennung erkennen lässt.
In der gezeichneten Bauart der Maschine sehueiden sich die Achsen der beiden einander gegen- überstehenden DÜsenstrahlen in einem stumpfen Winkel, dessen Spitze der in den Kolbenraum mündenden Öffnung zugekehrt ist : der infolge des Aufeinandertreffens der beiden Strahlen entstehende Nebel hat daher das Bestreben, sieh gegen den Kolben hinzubewegen, also entgegen der Strömung der Luft, die vom Kolben in den Verdichtungsraum durch die verengte Öffnung während der Einspritzung eingedrückt wird. Dieser Zustand ist es, der ganz besonders die ausserordentlichen Erfolge bedingt, die mit der Maschine dieser Erfindung erzielt werden, unabhängig davon, wie der Brennstoff eingespritzt wird.
Vermöge der den Stoffen gegebenen Bewegungsrichtung mischt sich die eintretende Luft gleichmässig mit den Teilchen des Brennstoffnebels, ohne dass sie. solange der Betrieb normal verläuft, bestrebt
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nebel mehr Zeit, in den entzündbaren Zustand überzugehen, so dass der Zeitpunkt der Zündung ebenfalls vorgestellt werden muss, während eine Verzögerung der Brennstoffzuführung auch eine Verzögerung der Zündung nach sich zieht. Bei manchen Ausführungsformen der Maschine ist es erforderlich, das gesamte Öl bedeutend früher, also unter einem um mehrere Grade vergrösserten Kurbelwinkel einzuspritzen, um den Zündungszustand zu erreichen.
Mit der Beendigung der Brennstoffeinspritzung ist das Gemisch gebildet und wegen der zurückbleibenden Zuströmung aus der verengten Öffnung noch in Bewegung ; daher ist bei erfolgender Zündung der ganze Verbrennungsraum vollständig von zerstäubten Brennstoffteilchen eingenommen.
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Falle im Vergleich zur Dieselmaschine weit vorgestellt. Die Zündung erfolgt in jedem Fall bei oder etwas vor der Erreichung des Totpunktes und die Expansion dauert während des Durchlaufene des im Diagramm durch c-d bezeichneten Bogens an. Das Auspuffventil öffnet im Punkte d und bleibt offen bis das Luftventil öffnet (Punkt e des Diagramms) worauf beide Ventile offen bleiben, bis zuerst das Auspuffventil schliesst (Punkt/des Diagramms).
Der Kolben, der die Abgase nun ausgestossen hat. saugt jetzt durch dasnochoffeneLuftventilfrischeLuftan. Dieses Ansaugensetzt sich so lange fort, bis das Luftventil wieder
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befindet. Die während des Ansaugens zutretende Luftmenge kann durch das Drosselventil 35 (Fig. 1) geregelt werden, das in der Zeichnung als ein den Lufteinlass absperrender Schieber dargestellt ist. Bei 'geringer Belastung und geringer Brennstoffzufuhr wird das Drosselventil teilweise geschlossen. Vom äusseren Totpunkt ab wird die eingesaugte Luft durch die Niederhewegung des Kolbens bis zum Punkte a
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kann je nach Gefallen gewählt werden und ist wesentlich niedriger als bei jeder Dieselmaschine.
Fm die Zündung der verwendeten schweren Öle in der anfänglich noch kalten Maschine einzuleiten, ist die schon erwähnte ZÜndvorrichtung 21 in den Zylinderkopf eingesetzt. Sobald die Maschine angewärmt ist, erfolgen die weiteren Zündungen lediglich durch die am Ende des Verdichtungshubes erzeugte hohe Verdichtungswärme. Natürlich können auch andere Mittel benutzt werden, um die Zündung am Anfang einzuleiten, wie z. B. ein Brenner oder Erhitzer zur Vorwärmung der Luftzufuhr.
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Verbrennungskraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung während des Verdiehtungshubes ohne Zuhilfenahme von Einblaseluft, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben Luft unter gleich- zeitiger Verdichtung derselben in den durch eine eingeschnürte Öffnung von dem Arbeitszylinder getrennten Verbrennungsraum mit vollkommen gekühlten inneren Flächen hineinpresst und die ganze Brenntoff- ladung während des letzten Teils des Verdichtungshubes durch entgegengesetzte Einspritzdüsen in der Form von aufeinandertreffenden und dadurch den Brennstoff zerstäubenden Strahlen eingespritzt wird, wodurch die Brennstoffteilehen mit der Luft aufs innigste vermischt werden, ohne dass die Wände des Verbrennungsraumes vom Brennstoff benetzt werden,
wobei die Zündung des Gemisches am Ende oder ganz kurz vor dem Ende des Verdichtungshubes lediglich durch die infolge der Verdichtung erzeugte Wärme bewirkt wird.