DE1232783B

DE1232783B - Brennkraftmaschine mit Brennstoffverdampfung und Fremdzuendung

Info

Publication number: DE1232783B
Application number: DEST13495A
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Stuempfig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-03-04
Filing date: 1958-03-04
Publication date: 1967-01-19
Also published as: CH372193A; GB919210A

Description

Brennkraftmaschine mit Brennstoffverdampfung und Fremdzündung Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Brennstoffverdampfung und Fremdzündung. Sie bezweckt eine Verringerung des Brennstoffverbrauchs und des Giftgehalts in den Abgasen sowie eine Steigerung der Literleistung.
Die bekannten Brennkraftmaschinenerfüllen diese drei Anforderungen auch dann noch nicht genügend, wenn sie mit Brennstoffverdampfung, d. h. mit einer besonders günstigen Aufbereitung des Brennstoffs für die Verbrennung arbeiten. So weisen die Dieselmaschinen mit Brennstoffverdampfung zwar einen niedrigen Brennstoffverbrauch und einen geringen Giftgehalt in den Abgasen auf, ihre Literleistung befriedigt aber noch nicht, weil bei ihnen das Einbringen und Niederschlagen des Brennstoffs in einer mit dem Zylinderraum in Verbindung stehenden Verdampfungskammer erst unmittelbar vor der Zündung erlogen kann und daher eine rechtzeitige Verdampfung und Verbrennung des Brennstoffs nur erfolgt, wenn mit niedrigen Drehzahlen, d. h. mit geringer Literleistung gearbeitet wird. Die Literleistung bleibt bei den Dieselmaschinen mit Brennstoffverdampfung auch dann noch unbefriedigend, wenn die Luft in bekannter Weise umlaufend in den Zylinderraum eingeführt und darin umlaufend weiterbewegt wird. In diesem Fall werden wohl die Verdampfung und die Verbrennung des Brennstoffs beschleunigt, gleichzeitig aber beim Erzeugen der umlaufenden Luftbewegung die Lufteinführung in den Zylinderraum gedrosselt und dadurch die Literleistung beeinträchtigt.
Besser geeignet für das Arbeiten mit Brennstoffverdampfung sind fremdgezündete Brennkraftmaschinen, da bei ihnen der Brennstoff schon lange vor der Zündung in die Verdampfungskammer eingebracht werden kann und deshalb für die Brennstoffverdampfung wesentlich mehr Zeit zur Verfügung steht als bei Dieselmaschinen. Schon eine in der deutschen Patentschrift 749 456 offenbarte, fremdgezündete Zweitaktmaschine arbeitet mit verlängerter Verdampfungszeit. Bei dieser Maschine dient eine im Kolben vorgesehene Verdampfungskammer als Gesamtverdichtungsraum. Später ist in der deutschen Patentschrift 1061124 vorgeschlagen worden, bei einer fremdgezündeten Viertaktmaschine neben einer als Rotationskörper gestalteten Verdampfungskammer noch einen Luftverdichtungsraum anzuordnen, diese beiden Räume als Gesamtverdichtungsraum zu benutzen, mindestens die Hauptluft in den Zylinderraum einzusaugen und den Brennstoff gleichzeitig in die Verdampfungskammer einzubringen, darin niederzuschlagen, zu verdampfen und vor Beendigung des Verdichtungshubes zu entzünden. Auf diese Weise wird erreicht, daß für die Brennstoffverdampfung noch mehr Zeit zur Verfügung steht, weiter vor der Zündung eine geschichtete Ladung erzeugt wird und außerdem nach der Zündung schon bei oberer Kolbenstellung brennendes Gemisch aus der Verdampfungskammer in den Luftverdichtungsraum hinausgeblasen wird, wo es sich unter kräftiger Wirbelung mit weiterer Luft mischt und dabei auch bei übernormal hoher Verdichtung und ohne Anwendung eines giftigen Brennstoffzusatzes klopffrei verbrennt. An dieser mit Benzin oder Dieselöl zu betreibenden Maschine ist noch zu beanstanden, daß das aus der Verdampfungskammer in den Luftverdichtungsraum hinausblasende brennende Gemisch gar nicht oder nur zu einem kleinen Teil und ziemlich langsam über die Niederschlagstelle des Brennstoffs in der Verdampfungskammer hinwegströmt und deshalb nach der Zündung das Verdampfen von etwa noch niedergeschlagenen Brennstoffresten nicht rasch genug für das Arbeiten mit hohen Maschinendrehzahlen erfolgt.
Dieser Nachteil der Maschine nach der deutschen Patentschrift 1061124 wird unter Beibehaltung ihrer Vorteile dadurch beseitigt, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Verdampfungskammer langgestreckt und gekrümmt gestaltet ist, sie an beiden Enden eine Öffnung und in der Wand mit dem kleineren Krümmungsradius einen Längsschlitz aufweist, die beiden Öffnungen und der Längsschlitz in den Luftverdichtungsraum münden, eine der beiden Öffnungen an das Organ für die Brennstoffzuführung heranreicht und die Zündkerze zwischen den beiden Enden der Verdampfungskammer, vorzugsweise von beiden Enden, gleich weit entfernt angeordnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung erklärt, in der F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Zylinderkopf, den oberen Teil des Zylinders und des Kolbens einer Viertakt-Brennkraftmaschine darstellt und F i g. 2 einen Querschnitt X-X der F i g. 1 zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind im Zylinderkopf c ein im geöffneten Zustand gezeichnetes Lufteinlaßventil e sowie ein nur lagenmäßig gestrichelt angedeutetes Auslaßventil g angeordnet. Ersteres ist für das Einsaugen eines Brennstoffluftgemisches mit einem Muschelschieber j starr verbunden, so daß während des Ansaughubes bei der Abwärtsbewegung des Kolbens a im Zylinder b Luft durch das offene Lufteinlaßventil in Pfeilrichtung I in den Zylinder b und ein beliebig bereitetes Brennstoffluftgemisch durch die Gemischleitung k und den Muschelschieber in Pfeilrichtung II in die Verdampfungskammer d eingesaugt werden. In letzterer bewegt sich das Gemisch entlang der auswärts gekrümmten, nicht wassergekühlten Wand in Pfeilrichtung III weiter. Bei dieser Weiterbewegung werden die im Gemisch enthaltenen Brennstofftröpfchen gegen den auswärts gekrümmten Wandteil der Verdampfungskammer ausgeschleudert, darauf großflächig verteilt niedergeschlagen und anschliegend verdampft. Wenn dabei etwas Brennstoffdampf in den Zylinderraum übertritt, so schadet dies nicht. Nach dem Schließen des Lufteinlaßventils wird im Verlauf des Verdichtungshubes die Luft aus dem Zylinderraum zum Teil in die Verdampfungskammer und zum andern Teil in einen im Zylinderkopf neben der Verdampfungskammer angeordneten und mit ihr in Verbindung stehenden Luftverdichtungsraum gedrückt, wobei der erstgenannte Luftteil durch die bei den Öffnungen an den Enden der Verdampfungskammer sowie durch den Längsschlitz m in Pfeilrichtung IV in die Verdampfungskammer einströmt und dadurch das in der Verdampfungskammer sich bildende Brennstoffdampf-Luft-Gemisch eine Bewegung zur Zündkerze b hin erhält. Dieses Gemisch wird kurz vor Beendigung des Verdichtungshubes mittels der Zündkerze Z entzündet. Danach strömt schon vor und bei Beendigung des Verdichtungshubes brennendes Gemisch aus der Verdampfungskammer in die im Luftverdichtungsraum verbliebene verdichtete Luft, mischt sich mit derselben und verbrennt im Verlaufe des Mischvorgangs vollkommen und auch bei übernormal hoher Verdichtung noch klopffrei. Um einerseits eine besonders schnelle und restlose Verdampfung des auf der Verdampfungskammerwand niedergeschlagenen Brennstoffs zu erzielen und um andererseits den genannten Mischvorgang außerhalb der Verdampfungskammer ebenfalls schnell und vollkommen zu gestalten, empfiehlt es sich, den Zylinderkopf, die Verdampfungskammer und den Boden des Kolbens so auszubilden, daß letzterer bei oberster Kolbenstellung den Längsschlitz m zwischen A und B im wesentlichen abdeckt und der Luftverdichtungsraum vorzugsweise unterhalb des Einlagventils liegt oder beginnt. Dann entsteht in der Verdampfungskammer nach der Zündung ein bei oberster Kolbenstellung dicht über die Niederschlagsstelle des Brennstoffs hinwegfegender und in den Luftverdichtungsraum hinausblasender, sehr kräftiger Feuerstrom, der die Brennstoffverdampfung und die Mischung des brennenden Gemisches mit der Gesamtluft so stark beschleunigt, daß sogar Brennstoffe mit sehr hoher Siedetemperatur verarbeitet werden können und große Brennstoffmengen auch noch bei hohen Maschinendrehzahlen rechtzeitig verdampft und verbrannt werden. Das Auspuffen der Brenngase erfolgt während des Auspuffhubes in üblicher Weise durch das Auslaßventil g. Mittels des kräftigen Feuerstroms wird die Verdampfungskammerwand auch bei langem Leerlauf und bei Teillastbetrieb genügend heiß gehalten. Zum gleichen Zweck können auch noch besondere Mittel angewandt werden, z. B. zwischen der Wand der Verdampfungskammer und dem Zylinderkopfmaterial ein Luftspalt n.
Die Brennkraftmaschine nach der Erfindung kann in ihren Einzelheiten und besonders in der Form und der Anordnung der Verdampfungskammer noch wesentlich von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichen. Nur einige dieser Möglichkeiten seien hier angeführt. So kann die Verdampfungskammer d zur Zylinderachse hin noch weiter geöffnet sein oder in der Längsrichtung noch stärker gekrümmt, z. B. taschenförmig gestaltet sein. Das in die Verdampfungskammer einzubringende Gemisch läßt sich mittels eines kleinen Vergasers o herstellen und durch ein besonderes, nicht dargestelltes Gemischeinlaßventil einbringen. Eine direkte Brennstoffeinspritzung in die Verdampfungskammer ist während des Ansaughubes oder kurz darauf ebenfalls möglich, wenn durch die Richtung des Brennstoffstrahls allein oder noch durch eine zusätzliche Luftbewegung ein verteiltes Niederschlagen des Brennstoffs auf der Verdampfungskammerwand herbeigeführt wird. Für Zweitakt-Brennkraftmaschinen empfiehlt sich ein sinngemäßes Anordnen der Verdampfungskammer im Kolben und das Einführen des Brennstoffs etwa bei unterster Kolbenstellung.
Durch das mit der Erfindung erzielte Bewegen des Brennstoffdampf-Luft-Gemisches zur Zündkerze hin und durch das gleichfalls erzielte Hinwegführen des brennenden Gemisches direkt über die Niederschlagsstelle des Brennstoffs in der Verdampfungskammer werden bei Leerlauf und Maschinenteillast das Arbeiten mit etwas Luftüberschuß ermöglicht und auch bei Maschinenvollast eine rechtzeitige Verdampfung und Verbrennung des Brennstoffs bei hohen Maschinendrehzahlen erreicht, was zusammen bei jeder Maschinenbelastung zu einer Verringerung des Brennstoffverbrauchs und des Giftgehalts in den Abgasen sowie zu einer beträchtlichen Steigerung der Maschinenleistung führt.

Claims

Patentansprüche: 1. Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei der reine Luft in den Zylinderraum eingeführt wird, der Brennstoff ungefähr gleichzeitig in eine mit dem Zylinderraum in Verbindung stehende Verdampfungskammer eingebracht und darin auf einem heißen Wandteil niedergeschlagen und verdampft wird, ferner die in den Zylinderraum eingeführte Luft zum Teil in der Verdampfungskammer und zum Teil in einem mit der Verdampfungskammer und dem Zylinderraum in Verbindung stehenden Luftverdichtungsraum verdichtet wird, gegen Ende der Verdichtung das Brennstoffdampf-Luft-Gemisch in der Verdampfungskammer gezündet wird und brennend in den Luftverdichtungsraum austritt, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Verdampfungskammer eine langgestreckte gekrümmte Form hat, an beiden Enden eine Öffnung und in der Wand mit dem kleineren Krümmungsradius einen Längsschlitz aufweist, die beiden Öffnungen und der Längsschlitz in den Luftverdichtungsraum münden, eine der beiden öffnungen an das Organ für die Brennstoffzuführung heranreicht und die Zündkerze zwischen den beiden Enden der Verdampfungskammer, vorzugsweise von beiden Enden, gleich weit entfernt angeordnet ist. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Verdampfungskammer der Krümmung der Zylinderwand entspricht. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungskammer im Zylinderkopf oder im Kolben angeordnet ist. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei im Zylinderkopf angeordneter Verdampfungskammer der Kolbenboden eine Erhöhung aufweist, welche bei oberer Kolbenstellung den Längsschlitz in der Verdampfungskammer im wesentlichen abdeckt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 481152, 648141, 749 456, 802121, 823 071; schweizerische Patentschrift Nr. 229 688; britische Patentschriften Nr. 773 583, 775 669.