DE1039306B

DE1039306B - Viertaktbrennkraftmaschine mit innerer Gemischbildung und Fremdzuendung

Info

Publication number: DE1039306B
Application number: DES43247A
Authority: DE
Inventors: Franz Saul
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-03-29
Filing date: 1955-03-29
Publication date: 1958-09-18

Description

Viertaktbrennkraftmaschine mit innerer Gemischbildung und Fremdzündung Die üblichen Viertakthrennkraftmaschinen mit Fremdzündung unterteilen sich in zwei Hauptgruppen, nämlich in Vergaser- und Einspritzmasch:ihen. Bei beiden Arten bleibt ein Rest von Auspuffgasen im Zylinder zurück und verunreinigt die nächste Füllung. Hierdurch wird die folgende Verbrennung erheblich gestört.
Um diesen Zustand zu verbessern, hat man vieles versucht. Einmal hat man zwischen Vergaser und Zylinder eine Verwirbelungseinrichtung eingebaut und erreichte so eine bessere Mischung von Luft und Kraftstoffteilchen. Dieses Gemisch sollte durch eine äußere Vorwärmung in den gewünschten gasförmigen Zustand gebracht werden. Hierbei vergrößert sich das Volumen außerhalb des Zylinders, und die Füllungsqualität verschlechtert sich sehr.
Strömt nun das kalte oder das vorgewärmte Gemisch in den Zylinder, in dem sich noch Auspuffgase befinden, so bilden sich praktisch Schichten, weil hier normalerweise keine Durchwirbelung mehr stattfindet. Um diesen Zustand zu verbessern ging man dazu über, Kraftstoff unter größerem Druck in .die angesaugte Luft einzuspritzen, und zwar in die Ansaugleitung oder direkt in den Zylinder. Auf diese Weise sind ohne weiteres kleine Vorteile erzielt worden, aber in bezug auf die Beseitigung der Auspuffgase ist nicht viel erreicht worden.
Die Schwierigkeiten bestehen eben darin, Kraftstoff an möglichst großen heißen Flächen im Zylinder vorbeistreichen zu lassen, um ein Verdampfen zu erzielen und sauerstoffhaltige Luft im kalten Zustand in .den Zylinder zu bringen, um bei der Verbrennung eine möglichst große Menge von Sauerstoff zur Verfügung zu haben. Zum Schluß muß Kraftstoff und Luft gut gemischt und nach der Verdichtung allseitig entzündet werden. Dieses Ziel zu erreichen ist der Sinn der Erfindung. Hierdurch soll folgendes erreicht werden: 1. möglichst völlige Beseitigung der restlichen Auspuffgase aus dem Zylinder mit Luftspülung, 2. Heranbringen des größten Teiles der eingespritzten Kraftstoffteilchen an die heißen Zylinderwandungen zum Zwecke der Verdampfung des Brennstoffs während und nach dem Eintritt von kurbelseitig eingeführter vorverdichteter Luft, 3. gute Durchwirbelung in einem wirbelkainmerförmigen Hauptbrennraum und 4. gleichmäßige Entzündung des Brennstoff-Luft-Gemisches mittels Zündstrahlen, die den Hauptbrennraum durchdringen.
Zu diesem Zweck ist die Viertaktbrennkraftmaschine mit innerer Gemischbildung und Fremdzündung entwickelt worden, die in der Zeichnung schematisch im Schnitt durch Zylinder und Hauptbrennrauin dargestellt ist. Hierin bedeutet: 1 Zylindergehäuse. 2 Kolben, 3 Auslaßkanal, 4 Einlaßkanal, 5 wirbelkammerförmiger Hauptbrennraum, 6 Auslaß- und Spülventil, 7 Kammerzündkerze mit mehreren Zündstrahlen und 8 Einspritzdüse für Kraftstoff.
Die eingezeichneten Strömungen sind zeitlich verschieden nur zur Erklärung der mehrfachen Durchwirbelu.ng und besseren Gemischaufbereitung gleichzeitig eingezeichnet.
Die Arbeitsweise dieser Maschine ist folgende: Am Ende des Arbeitstaktes gibt der Kolben 2 zuerst den Auslaßkanal3 frei, gleichzeitig öffnet sich das Auslaß- und Spülventil 6, wodurch der Druck der Auspuffgase im Zylinder auf den Außenluftdruck fällt. Jetzt strömt auf der gegenüberliegenden Seite durch den Einlaßkanal 4 in an sich bekannter Weise vorverdichtete Luft ein, mischt sich teilweise mit den restlichen Auspuffgasen, drängt dieselben weiter dem Auslaßkanal und dem Auslaßventil zu und bildet auf dem Kolbenboden eine Luftschicht. Bei weiterer Aufwärtsbewegung des Kolbens werden die der Luftschicht vorgelagerten Auspuffgase, wie es ebenfalls bereits bekannt ist, zum Auslaß- und Spülventil herausgeschoben, und der Zylinder ist mit nachfolgender Frischluft gefüllt. Hiermit ist der Reinigungs- und Spültakt beendet, das Auslaßventil wird geschlossen. Bei Abwärtsbewegung des Kolbens beginnt der Vorsaugtakt. Alle Öffnungen am Zylinder sind zunächst geschlossen, so daß im Zylinder ein Unterdruck entsteht, bis der Kolben den Einlaßkanal4 für vorverdichtete Luft freigibt. Jetzt kann ziemlich bequem und widerstandsarm die Luft den gesamten Zylinderraum füllen. Da der Einlaß'kanal4 auch nach dem unteren Totpunkt noch geöffnet ist, kann die vorverdichtete Luft weiter eintreten, bis der Kolben hei Aufwärtsbewegung und Beginn des Verdichtungs- und Einspritztaktes den Einlaßka:ial abschließt. So ist eine völlige Frischluftfüllung, eventuell noch ein kleiner Überdruck, erreicht. Diese Art der Füllung des Zylinders ist bereits bekannt.
Bei weiterer Aufwärtsbewegung des Kolbens wird die Luft im Zylinder durch eine weite seitlich liegende Öffnung in die Wirbelkammer 5 gedrückt. gleicliz.2itig erfolgt die Kraftstoffeinspritzung durch die Düse 8 in die Wirbelkannner 5. Hi@°r prallen zwei Strömungen, wie die Zeichnung zeigt, in entgegengesetzten Richtungen zusammen, wodurch eine gute Mischung von Kraftstoff und Luft erfolgt. Gegen Ende der Verdichtung treten in der Wirbelkammer Strömungen auf, die formmäßig bedingt sind und die ersten Strömungsrichtungen durchkreuzen. Hierbei kommt der größte Teil cles Kraftstoff-Luft-Geinisches mit den heißen Wandungen des Zy-lirid-rs in Berührung, Kraftstoffteilchen können in 'den dampfförmigen Zustand übergehen, die Temperatur des Gemisches sich erhöhen und die Füllung sich verbessern.
Jetzt erfolgt die Zündung durch eine bekannte Kammerzündkerze mit mehreren Kaninieröffnttngen. durch welche bei der Verdichtung Fri>chgas in die Kammer gedrückt wurde. Der Kammerinhalt wird primär durch bekannte Zündfunken gezündet, und nun treten brennende Gase strahlenförmig in die Wirbelkammer. Betrachtet man den Innenraum praktisch als einen Ball von Frischgas, so sind die Kraftstoffteilchen am -Mantel bereits mit der heißen Wandfläche in Berührung gekommen und haben die Dampfform angenommen. während die Kraftstoffteilchen im Inneren de: Balles mittels der hindurchstreichenden brennenden Zündstrahlen ebenfalls in Dampfform gebracht und anschließend entzündet werden. Auf diese Weise kommt ein auf kleinen Raum verdichtetes gut aufgearbeitetes, reines Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch ohne Beimischung von Auspuffgasresten zur Verbrennung und kann so bei bester Kraftstoffausbeute hohe Leistung ergeben.

Claims

PATENT ANsiIiit-cH: Viertaktbrennkraftmaschine mit innerer Gemischbildung und Fremdzündung, bei der im Zylinderkopf ein Auslaßt-entil und an dem vom Zylinderkopf abgewandten Ende des Zylinders kolbengesteuerte Ein- und Auslaßschlitze vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet. daß im Zylinderkopf in an sich bekannter Weise eine Wirbelkammer angeordnet ist, die mit dein Zylinder über eine seitlich liegende, weite Öffnung verbunden ist. ,wobei die Einspritzung des Brennstoffes durch die Wirbelkammer hindurch in Richtung auf diese Öffnung erfolgt, und daß ferner etwa senkrecht zur Achse des Brennstoffstrahles in der @Virbelkaninier eine an sich bekannte Kammerzündkerze mit mehreren Kamineröffnungen vorgesehen ist, au: denen die brennenden Gase strahlenartig in die @,#'irl>elkaninier austreten. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften N r. 874 526. 757 670, 525 963; deutsche Patentanmeldung K 11527 I a / 46 a= (bekanntgemacht am 4. 9. 1952) ; schweizerische Patentschriften N r. 286 630, 172 818; belgische Patentschrift Nr. 507 112; französische Patentschrift Nr. 902 433; USA.-Patentschrift Nr. 2 616 407.