DE1401965C - Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und Brennstoffverdampfung - Google Patents

Description

Maschinendrehzahlen und besonders große Brenn- 35 niederschlag herbeigeführt wird.
Stoffeinbringungen, d. h. eine große Brennraumbela- Mit den vorstehend gekennzeichneten, verbesser-

stung nicht möglich sind, aber auch bei Maschinen- ten Brennkraftmaschinen wird ein beachtlicher Fortteillast noch eine zu langsame Verbrennung des schritt schon dann erzielt, wenn der Brennstoff in üb-Brennstoffs erfolgt sowie Zündungsaussetzer bei lichcr Weise als Gemisch einem Vergaser entnom-Fremdzündung auftreten, wenn hier mit Luftüber- 40 men und durch eine Ansaugleitung zur Verdampschuß, d. h. ebenfalls mit hoher Verdichtung gear- fungskammer geleitet wird, oder wenn der Brennbeitet wird. Eine sichere Fremdzündung bei Maschi- stoff in die Ansaugleitung oder direkt in die Vernenteillast wird bisher hauptsächlich noch dadurch dampfungskammer eingespritzt wird. Vorteilhaft ist erschwert, daß bei den bekannten Maschinen bis zum es jedoch, wenn der Brennstoff kurz vor der Ver-Zündaugcnblick ständig viel Luft an die Zündstelle 45 dampfungskammer oder in der Verdampfungskamherangeführt wird. Um trotzdem eine sichere Fremd- mcr einem in die Verdampfungskammer einströmenzündung zu erreichen, muß bei Maschinenteillast mit den Luftteil oder Gasteil beigemischt wird oder der brennstoffreichem Gemisch, d.h. ohne Luftüberschuß Brennstoff unzerstäubt und fortlaufend in die Nähe und daher auch ohne hohe Verdichtung gearbeitet einer jeden Verdampfungskammer gefördert und dort werden, was das Erzielen eines sehr niedrigen Brenn- 50 bis zum Augenblick der Brennstoffeinbringung in Stoffverbrauchs und das Beseitigen des giftigen Koh- einem Brennstoffspeicherraum gespeichert wird, dann lenoxyd-Gehalts in den Auspuffgasen verhindert. Die für die Brennstoffeinbringung eine Verbindung zwizwei letztgenannten Nachteile werden beim Einsau- sehen dem im Brennstoffspeicherraum gespeicherten gen von fein zerstäubtem Brennstoff in die Verdamp- Brennstoff und der benachbarten Verdampfungskamfungskammer besonders groß, weil dabei erhebliche 55 mer hergestellt wird und nun der Brennstoff mittels Mengen des fein zerstäubten Brennstoffs unver- eines Gases aus dem Brennstoffspeicherraum in die dampft aus der Verdampfungskammer in den Zylin- Verdampfungskammer eingeblasen wird,
derraum abgesaugt werden und darum ohne Zerle- Das Arbeiten mit sehr großer Brennraumbelastung

gung in Moleküle zur Verbrennung gelangen. und besonders hohen Drehzahlen sowie das Verar-

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, 60 beiten von Brennstoffen mit niedriger und sehr hoher die genannten Mangel der bekannten Brennkraft- Siedetemperatur und schließlich das Anwenden einer

recht hohen Verdichtung auch bei Maschinenteillast ermöglichen die neuen Brennkraftmaschinen, wenn der Teil der Verdampfungskammer, auf dem das Niederschlagen des Brennstoffs erfolgt, im Betrieb auf einer höheren Temperatur gehalten wird als die Ziindlemperaturdes Brennstoffs beträgt.

Besonders einfach gestaltet sich die Anwendung

maschinen mit Brennstoffverdampfung zu beseitigen. Dies geschieht durch eine Verbesserung der Arbeitsweise dieser Maschinen infolge neuartiger Gestaltung einzelner Maschinenteile.

Bei den verbesserten Brennkraftmaschinen werden eine Anzahl der bekannten Merkmale benutzt und diesen noch verschiedene neue Merkmale hinzu-

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bei Brennkraftmaschinen, wenn mindestens ein Teil Zylinderraum zum Teil in der Verdampfungskamdes Brennstoffs in einem Zündkerzenvorraum nieder- mer d und zum Teil außerhalb derselben im Luftgeschlagen, verdampft, gezündet und darauf als bren- verdichtungsraum Ii verdichtet, wobei zuerst in der nendes Gemisch ausgestoßen wird. Verdampfungskammer auch eine Querwirbelung in

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfol- 5 Pfeilrichtung IV entsteht, die eine Mischung von Luft

gend beschrieben und in den Zeichnungen 1 bis und dem inzwischen auf der heißen Verdampfungs-

10 dargestellt. Es zeigt kammerwand schon mehr oder weniger verdampften

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Zylinderkopf Brennstoff herbeiführt. Kurz vor Beendigung des Ver-

und den oberen Teil des Zylinders und des" Kolbens dichtungshubes wird das in der Verdampfungskameiner Viertakt-Brennkraftmaschine mit taschenförmi- io mer d befindliche Brennstoffdampf-Luftgemisch

ger Verdampfungskammer im Zylinderkopf sowie durch die gestrichelt angedeutete, in der Zylinder-

mit Vergaser und Gemischansaugleitung, kopfdecke sitzende Zündkerze / entzündet. Zur Er-

Fig. 2 einen Querschnitt nach der LinieX-X der zielung von besonders guten Betriebsergebnissen wird

Fig. 1, der Kolben bei der Beendigung seines Aufwärtshubes

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine rohrförmige 15 mit seinem erhöhten Bodenteil ziemlich nahe an die

Verdampfungskammer, Zylinderkopfdecke herangeschoben. Dabei schließt er

F i g. 4 einen Querschnitt nach der Linie X-X der die Verdampfungskammeröffnung in in der Länge

Fig. 3, A-B mehr und mehr ab, läßt aber den Luftverdich-

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Zylinderkopf tungsraum h und dessen Verbindung mit den beiden und den oberen Teil des Zylinders einer Viertakt- 20 Enden des Verdampfungskammerhohlraumes be-

Brennkraftmaschine mit einer anderen taschenförmi- stehen. Dieser Vorgang hat zur Folge, daß der direkte

gen Verdampfungskammer im Zylinderkopf und mit Luftzutritt zur Zündkerze mindestens kurz vor der

Brennstoffspeicherung direkt vor dem Einlaßventil, Zündung verhindert wird. Deshalb wird vor der

F i g. 6 einen Querschnitt nach der Linie X-X der Zündung in der Verdampfungskammer gebildeter F i g. 5, 25 Brennstoffdampf vornehmlich an die Zündkerze 1

F i g. 7 einen Längsschnitt nach der Linie Y-Y der herangeschoben, so daß im Zündaugenblick auch

F i g. 6, dann noch ein zündfähiges und rasch genug verbren-

F i g. 8 einen Längsschnitt nach der Linie Y-Y der nendes Gemisch an der Zündkerze vorhanden ist,

F i g. 9 durch den Zylinderkopf und den oberen Teil wenn bei Maschinenteillast mit Luftüberschuß geardes Zylinders einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit 30 beitet wird, das heißt auch hier eine hohe Verdich-

einer Tasche und einer Zündkerzenbüchse als Ver- tung angewandt wird. Dadurch werden der Brenn-

dampfungskammer, stoffverbrauch weiter stark verringert, das Entstehen

Fig. 9 einen Querschnitt nach der Linie X-X der des giftigen Kohlenoxyd-Gehaltes in den Auspuffga-

F i s,. 8, sen ziemlich ganz vermieden und außerdem an der

Fig. 10 einen Teil eines Querschnittes durch den 35 Zündkerze ein kräftiger Strom brennenden Gemi-

Zylinderkopf einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit sches erzeugt. Dieser sehr heiße, von der Zündkerze

einer Tasche und einer anderen Zündkerzenbüchse ausgehende Feuerstrom bläst schon bei oberer KoI-

als Verdampfungskammer. benstellung aus der Verdampfungskammer d in den

Bei der Viertakt-Brennkraftmaschine nach den Luftverdichtungsraum Λ hinaus. Weil zu dieser Zeit Fig. 1 und 2 sind im Zylinderkopf c eine von einem 40 der Kolben noch die Verdampfungskammeröffoberen Wandteil und einem unteren Wandteil gebil- nung/n in der Länge A-B ziemlich geschlossen hält, dete und darum leicht herzustellende Verdampfung- kann der Feuerstrom im wesentlichen nur durch die kammer d, weiter ein im geöffneten Zustand gezeich- beiden Enden der Verdampfungskammer d in den netes Einlaßventil e sowie ein nur lagenmäßig Luftverdichtungsraum h austreten, weshalb er ge- «estrichelt angedeutetes Auslaßventil # angeordnet. 45 zwungen ist, die Verdampfungskammer nach ihren Ersteres ist für das Einsaugen eines Brennstoff-Luft- beiden Enden hin in verhältnismäßig niedriger Gemisches mit einem Umlenkorgan / starr verbun- Schicht, das heißt mit sehr großer Geschwindigkeit den, so daß' während des Ansaughubes bei der Ab- zu durchströmen. Auf diese Weise werden die Verwärtsbewegung des Kolbens« im Zylinder b Luft dampfung von in der Verdampfungskammer etwa durch das offene Einlaßventile in Pfeilrichtung I 5° noch niedergeschlagenem Brennstoff sowie die nach unten in den Zylinderraum und ein im Ver- Mischung des aus der Verdampfungskammer auseaser ο bereitetes Brennstoff-Luft-Gemisch durch die blasenden brennenden Gemisches mit der im Luft-Gemischleitung ζ und das Umlenkore,an / in Pfeil- verdichtungsraum verdichteten Luft so stark berichtung II in die taschenförmige Verdampfungskam- schleunigt, daß auch bei Maschinenvollast mit sehr meri/ eingesaugt werden, dann das Gemisch in der 55 hohen Drehzahlen und sehr großen Brennstoffzu-Verdampfungskammer auf der gekrümmten, äußeren, teilungen, das heißt mit großer Brennraumbelastung nicht wassergekühlten und darum im Betrieb heißen gearbeitet werden kann und dabei flüssiger Brennstoff Verdampfungskammerwand in Pfeilrichtung III wei- mit niedriger und hoher Oktanzahl sowie mit niedtergeführt und dabei um die Verdampfungskammer- rigcr und auch sehr hoher Siedetemperatur vollkomöffnungm umgelenkt wird. Bei diesem Vorgang wer- 6° men und rechtzeitig verbrannt werden, wobei die Verden die im Gemisch enthaltenen Brennstofftröpfchen brennung auch dann noch klopffrci erfolgt, wenn gegen die Verdampfungskammerwand ausgeschleu- mit übernormal hoher Verdichtung gearbeitet wird, dert und darauf großflächig verteilt niedergeschlaecn. Zur Bildung eines zündfähigen Gemisches an der so daß während des Ansaughubes wenigstens größere Zündkerze ist es noch vorteilhaft, wenn auf der Ver-Brcnnstofftröpfchcn nicht in den Zylinderraum gelan- 65 dampfungskammerwand in der Nähe der Zündkerze gen können. ein niedriger Vorsprung in Form der Rippe / vorgcse-Nach dem Schließen des Einlaßventils e wird im hen wird, weil dann an dieser Stelle der Brennstoff Verlaufe des Verdichtungshubes die Luft aus dem in stärkerem Maße niedergeschlagen und verdampft

wird. Möglich ist es auch, den Kolben so auszubilden, daß er in seiner oberen Stellung den unter dem Auslaßventil ₍i> befindlichen Teil der Verdampfungskanimcröffnung //; ebenfalls ziemlich schließt, so daß nach der Zündung in dem, dem Auslaßventil g benachbarten Teil der Verdampfungskammer ein hochverdichtetes Polster aus Luft oder brennendem, nicht brennstoffreichem Gemisch entsteht und der erwähnte Feuerstrom hauptsächlich nur unter dem Einlaßventil e in den Luftverdichtungsraum Ii ausblasen kann, wobei er vornehmlich über die in der Nähe des Einlaßventils e in der Verdampfungskammer befindliche Hauptnicderschlagsstelle des Brennstoffs hinwegströmen muß. Dadurch wird die Brennstoffverdampfung noch wesentlich gefördert und außerdem durch das Wiederentspannen des Gaspolslers beim Absinken des Gasdruckes in der Verdampfungskammer noch ein Hinausstoßen des brennenden Gemisches aus der Verdampfungskammer in den Luftvcrdichtungsraum, also ein Ausspülen der Verdampfungskammer bewirkt. Wenn sich der Kolben aus seiner oberen Stellung ein Stück abwärts bewegt hat, ist die Verdampfungskammeröffnung //; wieder in voller Breite und voller Höhe offen. Deshalb verursacht die Verdampfungskammer keine große Gasdrosselung, zumal wegen der Anordnung des Luftverdichtungsraums nur ein Teil der Gesamtluft in die Verdampfungskammer hineingedrückt wird und daher auch nur ein Teil der gesamten Brenngase in ihr entsteht und aus ihr austreten muß.

Das Auspuffen der Brenngase erfolgt während des Auspuffhubes mittels des Auslaßventils g in üblicher Weise.

Die erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen können sehr verschiedenartig ausgerüstet und ausgebildet werden. Besonders vielseitig sind die Formen und die Anordnungsmöglichkeiten der für das Arbeitsverfahren brauchbaren Verdampfungskammern, wie an folgenden Beispielen erklärt wird.

Die in den F i g. 2 und 3 gezeigte Verdampfungskammer el für eine Viertakt-Brennkraftmaschine besitzt in ihrem mittleren Teil einen rohrförmigen Querschnitt. Diese Ausführungsform kann sinngemäß an Stelle der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Verdampfungskammer d angewandt werden und zwecks -leichter Herstellung ebenfalls aus einem Oberteil und einem Unterteil bestehen. Zweckmäßig ist es, diese Verdampfungskammer nach oben ziemlich tief in das Material des Zylinderkopfes einzubetten, so daß hier ein stark aufwärts gewölbter Kolbenboden nicht nötig ist. Die Lage der Zündkerze ist in der F i g. 4 ebenfalls durch den gestrichelten Kreis / gekennzeichnet. Die Arbeitsweise und die erzielten Vorteile sind bei einer derart ausgebildeten Maschine ungefähr die gleichen wie bei der Maschine nach den Fig. 1 und2.

Bei der Vicrtakt-Brennkraftmaschinc nach den F i g. 5, 6 und 7 erstreckt sich die auch im Zylinderkopf angeordnete taschenförmigc Verdampfungskammer d seitwärts über die Bohrung des Zylinders b hinaus. Der öffnungsraum des Einlaßventils e berührt an einer Stelle fast die Wand des Zylinderkopfinnenraumes. Deshalb werden während des Ansaughubes bei geöffnetem Einlaßventil e der HaupUcil der Luft in den Pfeilrichlungcn I direkt in den Zylinderraum und ein kleiner Teil der Luft in PfeilrichUing II in die Verdampfungskammer d eingesaugt. Mittels der Biennstoffeiiihiingvorrichlung/; wird der Brennstoff hauptsächlich in Tröpfchenform dem letztgenannten Luftteil beigefügt, der ihn in die Verdampfungskammer mitreißt und darin in Pfeilrichtung III weiterbewegt, wobei die Brennstofftröpfchen gegen die gekrümmte, äußere, im Betrieb heiße Wand der Verdampfungskammer ausgeschleudert werden und dann als sehr dünne Schicht auf der Verdampfungskammerwand zur Verdampfung gelangen. Zwischen der Zylinderachse und der Zündkerze 1 besitzen der Zylinderkopf einen abwärts gerichteten Ansatz und

ίο die Verdampfungskammer einen aufwärts gerichteten Wandteil, die zusammen die Verdampfungskammer d in der Länge A-B vom Luftverdichtungsraum trennen, aber an den beiden Enden der Verdampfungskammer d je eine Verbindungsöffnung zum Luftverdichtungsraum Λ hin bestehen lassen. Es werden dadurch der direkte Luftzutritt zur Zündkerze 1 ebenfalls verhindert und auch der vor der Zündung in der Verdampfungskammer gebildete Brennstoff vornehmlich an die Zündkerze 1 herangeschoben, weswegen sich hier die gleiche Gemischbildung und der gleiche Verbrennungsablauf sowie die gleichen Vorteile wie bei der Anwendung der Verdampfungskammern nach den F i g. 1 und 2 sowie 3 und 4 ergeben. Sofern der in der F i g. 6 auf der Verdampfungskammerwand gezeigte Vorsprung/ ungefähr radial einwärts ziemlich hoch gemacht wird, kann der auf der Länge A-B gegen die'Zylinderkopfdecke aufwärts gerichtete Wandteil der Verdampfungskammer entfallen. Es wird dann auf dem Vorsrung i besonders viel Brennstoff niedergeschlagen und unterhalb der Zündkerze 1 verdampft. Am Ende des Verdichtungshubes bewegt sich der Kolben α auf der Länge A-B ziemlich dicht an die Zylinderkopfdecke heran. Dies bewirkt, daß einerseits kurz vor der Zündung die aus dem Zylinderraum verdrängte Luft nur noch ungefähr waagerecht in die Verdampfungskammer einströmt und den darin gebildeten Brennstoffdampf vornehmlich an die Zündkerze heranschiebt und daß andererseits der Kolben in seiner obersten Stellung die Verdampfungskammer auf der Länge A-B ziemlich abschließt. Auf diese Weise wird vor der Zündung an der Zündkerze auch dann noch ein zündfähiges Gemisch gebildet, wenn bei Maschinenteillast mit Luftüberschuß gearbeitet wird, und es wird nach der Zündung in der Verdampfungskammer ebenfalls ein kräftiger Feuerstrom erzeugt, der bei oberer Kolbenstellung nur über den etwa auf der Verdampfungskammerwand noch niedergeschlagenen Brennstoff hinweg in den Luftverdichtungsraum hinausstoßen kann.

Eine in ihrer ganzen Höhe zur Zylinderachse hin offene, ebenfalls im Zylinderkopf c angeordnete taschenförmige Verdampfungskammer d zeigen die Fig. 8 und 9. In der mit dieser Verdampfungskammer ausgerüsteten Maschine werden während des Ansaughubes bei geöffnetem Einlaßventil e auch der Hauptteil der Luft in Pfeilrichtung 1 in den Zylinderraum und der andere Luftteil in Pfeilrichtung II in die Verdampfungskammer d eingesaugt. Dabei wird der Brennstoff mittels der Brennstoffeinbringvorrichtung ρ dem letztgenannten Luftteil beigemischt, der ihn in die Verdampfungskammer d mitreißt und darin in Pfcilrichtung III weiterbewegt, so daß der Brennstoff zum Teil auf der heißen Verdampfungskammerwand und zum Teil in der gleichfalls heißen Zündkcrzenbiichse tv niedergeschlagen wird. Während des Verdichtungshubes drückt der Kolben die Luft aus dem Zylinderraum zum Teil in den nicht abgebildeten, im Zylinderkopf befindlichen Luftvcr-

diclilungsraum sowie zum Teil in die Verdampfungskammer und in die Zündkcrzcnbüchsc. Dabei wird der in der Zündkcrzcnbüchsc schon mehr oder weniger verdampfte Brennstoff zusammen mit Luft als Gemisch an die Zündkerze 1 herangeschoben und gegen Ende des Verdichtungshubes mittels der Zündkerze entzündet. Die Folge ist, daß nun bei oberer Kolbenstellung brennendes Gemisch nach zwei Seiten aus der Zündkerzenbüchse herausströmt und in

dampl'en des BrennstolTs bestimmte Wand im Betrieb auf die für die Brennkraftmaschinen nötige hohe Temperatur zu bringen, gibt es zahlreiche Mittel, die allein und gemeinsam angewandt werden können. Solche Mittel sind außer dem schon erwähnten Weglassen einer Wasserkühlung an dieser Wand, auch das Herstellen der Wand aus porösem Sintermetall oder das Ummanteln des Verdampfungsraums mit einer, das Zylinderkopfmaterial nicht oder nur wenig

dünner Schicht und mit sehr großer Geschwindigkeit i₀ berührenden und zum Teil frei in den Brennraum

als Feucrslrom über den auf der Vcrdampfungskammerwand etwa noch niedergeschlagenen Brennstoff hinweg in den Luftverdichlungsraum hinausstößt. Auf diese Weise wird ebenfalls eine sichere Fremd-

hincinragcnden Wand. Diese Wand kann nach den Fig. 1 und 2 noch durch den Luftspalt« gegen das Zylindcrkopfmatcrial isoliert sein. Für die Fachleute ist die Tatsache überraschend, daß die Verdampfungs-

zündung beim Arbeiten mit Luftüberschuß bei i₅ kammerwand eine wesentlich höhere Temperatur

Maschincnteillast erzielt, weiter eine rechtzeitige und vollkommene Verdampfung großer Mengen von niedergeschlagenem Brennstoff sowie eine innige Mischung des brennenden Gemisches mit der Luft im Luftvcrdichtungsraum erreicht.

Die gleichen Vorteile bringt die in der Fig. 10 im Querschnitt gezeigte Verdampfungskammer el, bei der die Zündkcrzcnbüchsc w ebenfalls zum Verdampfen des Brennstoffs mitbenutzt wird. Beim Gebrauch die-

habcn darf als die Zündtemperatur des Brennstoffs beträgt, denn auch bei einer Wandtemperatur von 900° C treten bei Maschinen mit Fremdzündung noch keine vorzeitigen Selbstzündungen im Betrieb auf.

Bei der Anwendung eines Vergasers zur Gemischbereitimg kann im Vergaser in üblicher Weise eine Drosselklappe angeordnet und damit die Gemischeinbringung in die Verdampfungskammer so beschränkt werden, daß einerseits während der Gcscr Verdampfungskammer werden bei geöffnetem 25 misclicinsaugung keine sehr großen Mengen von fein Einlaßventil*' der Hauptteil der Luft in den Pfeil- zerstäubtem Brennstoff aus der Verdampfungskamrichtungen 1 in den unter dem Einlaßventil e befind- mer in den Zylinderraum gelangen können und daß liehen Zylinderraum und ein kleinerer Teil der Luft andererseits eine verringerte Gemischmenge bei Main den Pfeilrichtungen II in die Vcrdampfungskam- schinenteillast in die Verdampfungskammer cingeiiieri/ eingesaugt. Der Brennstoff wird mittels der ₃₀ führt wird. Günstiger ist es jedoch, wenn der Brcnn-Brcnnstoffeinbringvorrichtung/; den in den Pfeil- stoff kurz vor oder in der Verdampfungskammer richtungen II einströmenden Luftströmen beige- einer in die Verdampfungskammer einströmenden mischt, die ihn dann in den Pfeilrichtungen III in der Luft- oder Gasmenge beigemischt wird. Ein diesbe-Verdampfungskammer bewegen, wobei der Brenn- zügliches Beispiel zeigen die Fig. 5, 6 und 7. Hier stoff zum Teil auf der heißen Verdampfungskammer- ₃₅ wird der Brennstoff erst unmittelbar vor dem Einwand niederschlägt unu zum Teil in die ebenfalls laßventil e, das heißt auch erst unmittelbar vor der heiße Zündkerzenbüchsc w gelangt und darin nieder- Verdampfungskammer d dem in Pfeilrichtung II in schlägt. Während des Verdichtungshubes wird der die Verdampfungskammer einströmenden Luftteil in der Zündkerzenbüchse w verdampfte Brennstoff beigemischt. Für diesen Zweck ragt die Brennstoffeingleichfalls an die Zündkerze 1 herangeschoben und _4O bratvorrichtung ρ mit einem Ende ein Stück in den nach seiner Zündung durch die Zündkerze I als letztgenannten Luftstrom hinein, wie dies die Fig. 7 brennendes Gemisch aus einer Seite der Zündkerzen- zeigt. Der benötigte Brennstoff wird fortlaufend in büchse w hinausgeblasen und in dünner Schicht und Pfeilrichtung V in die Brennstoffeinbringvorrichinit großer Geschwindigkeit über den auf der Ver- tung ρ eingeführt, wo er bis zum Beginn des Ansaugdampfungskammerwand etwa noch niedergeschla- 45 hubes im Brennstoffspeicherraum s gespeichert wird, genen Brennstoff hinweggeführt. Es werden daher Die von oben in den Speicherraum drückende Luft die gleiche Wirkung und die gleichen Vorteile wie bei und der Sog in der Brennstoffaustrittsöffnung bewirder Ausführungsform nach den Fig. 8 und 9 erzielt. ken, daß der im Speicherraum λ gespeicherte Brcnn-DamiI ein genügend großes Gaspolster zum Aus- stoff und der während des Ansaughubes noch in den !reiben des brennenden Gemisches aus der Vcr- 50 Speicherraum einfließende Brennstoff, während des dampfungskammer entsteht, kann bei der Ausfüh- Aiisaugluibes durch die ßrennstol'faustriltsölTnung r rungsform mit Zündkcrzcnbüchsc deren Hohlraum nach abwärts hinausgeworfen werden, dann von der /um Teil auch noch ringförmig um den Hals für Luftströmung in PfeilrichUmg II in die Verdampiias Zündkerzengewinde herum angeordnet werden. fungskammcr mitgerissen und darin in Pfeilrichtung Möglich ist es auch, nur die Zündkerzenbüchsc als 55 III weiterbewegl werden, wobei das schon erwähnte Verdampfungskammer zu benützen, wenn sie dazu Niederschlagen des BrennstolTs auf der Vcrdampgenügcnd groß gemacht und so ausgebildet und zur fiimiskammerwand eiTolgl.

Ikcnnsloffcinbringslclle so angeordnet ist, daß im Für die Anwendung bei Zweilakt-Brcnnkraft-

wesentlichen der ganze Brennstoff in die Zündkerzen- maschinen isl (.lic Anordnung der Verdampfungskambüchsc einströmt und darin verdampft. Bei jeder An- 60 mer im Koll-.cn zweckmäßig. Bei solchen Ausfiihwendungsart läßt sich die Zündkcr/enbüehsc auch rungsformen enthüll der im Zylinder sich auf- und

noch andersartig ausbilden und anordnen, zum Beispiel derart, daß der Brennstoff in der Längsrichtung
des Büchscnhohlraums oder tangential dazu in die
/ündkerzenbiiehse einlrilt. Natürlich kann die Ziindkerzenbüchse auch als Teil der Zündker/e ausgebildet sein.

Um bei allen AiisfiilniinusrornKMi die /um Verabwärts bewegende Kolben die taschcnförmige Verdampfungskammer. Für die Spülung des Zylinders
wird in bekannter Weise gegen linie des Aufwärls-Imlvs des Kolbens, das heißt am Schluß des Verilii'liiriivsliubes. Lull durch die l.uftansauglcitung in
den linieren 1 eil des /.\linders und in das Kurbelgehäuse eiimcsauiil. die darauf beim Abwärtsliub des

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Kolbens, das heißt während des Arbeitlnibes, im Kurbelgehäuse und im Kolbenhohlraum verdichtet wird, dann ungefähr bei unterster Kolbenstellung durch die Überströmkanäle in den oberen Zylinderraum überströmt und die darin enthaltenen Brenngase in die Auspuffleitung verdrängt. Der Brennstoff wird ebenfalls fortlaufend in einen Brennstoffspeichcrraum eingeführt, was bei ein- und zweizylindrigen Maschinen mit hochlicgendcm Brennstofftank unter Benutzung des Schwimmergehäuses erfolgen kann, während bei mehrzylindrigen Maschinen und tiefliegendem Brennstofftank die Benützung einer Brennstoffpumpe, zum Beispiel der Zahnradpumpe richtiger ist. Bei unterster Kolbenstellung wird der Brennstoff aus dem Speicherraum entnommen und in die Verdampfungskammer cingeblasen.

Durch die vorschriebene Arbeitsweise werden insgesamt nicht nur die gleichen Vorteile wie bei den erfindungsgemäßen Viertakt-Brennkraftmaschincn erzielt, sondern darüber hinaus noch die bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen üblichen, beträchtlichen Brcnnstoffvcrluste beim Spülvorgang vermieden ohne dazu eine teure Brennstoffeinspritzanlage zu benötigen.

Das Aufheizen der Verdampfungskammerwand auf die für das Arbeitsverfahren nötige Temperatur läßt sich bei den Zweitakt-Maschinen mit änlichen Mitteln wie bei den zuvor beschriebenen Viertakt-Maschinen erreichen, zumal hier bei jedem zweiten Maschinenhub das Aufheizen der Verdampfungskammer erfolgt.

Zum Inbetriebsetzen der erfindungsgemäßen Viertakt- und Zweitakt-Brennkraftmaschinen unter Benutzung von Brennstoffen mit hoher Siedetemperatur, zum Beispiel Dieselöl, ist es empfehlenswert, den Brennstoff außerhalb oder innerhalb der Brennstoffeinbringvorrichtung mittels einer clktrischen Beheizung, zum Beispiel einer Glühspirale, zu verdampfen und den Brennstoffdampf durch die Brennstoffeinbringvorrichtung oder die Luftansaugleitung hindurch in die Verdampfungskammer oder in den Zylinderraum einzubringen, wo er dann durch eine hohe Verdichtung oder mittels einer Zündkerze gezündet werden kann.

Wenn bei den erfindungsgemäßen Brcnnkraftmaschinen vor der Zündung etwas Brennstoffdampf oder etwas besonders fein zerstäubter Brennstoff in den Zylinderraum entweicht und darin ein Magergemisch bildet, so beeinträchtigt dies die günstige Arbeitsweise der Maschinen im allgemeinen nicht.

Besonders darauf hinzuweisen ist noch, daß auch andere Brennkraftmaschinen, zum Beispiel solche mit besonderem Spülgebläse oder mit Aufladepumpe, weiter solche mit scitengcsteucrtcn Ventilen oder mit Schiebersteuerung oder solche mit Drchkolben für das beschriebene Arbeiten mit Brennstoffverdampfung eingerichtet werden können. Zur Verwirklichung muß die Verdampfungskammer nicht unbedingt taschenförmig gestaltet sein, denn die Merkmale der vorliegenden Erfindung können auch bei andersartigen Verdampfungskammern Anwendung finden, wenn diese dazu sinngemäß geformt, angeordnet und ausgerüstet werden.

Schließlich ist noch zu bemerken, daß die crfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen auch Brennstoffe mit sehr geringer Feuergefährlichkeit verarbeiten können. Solche, bisher noch nicht auf dein Markt befindlichen Sicherheilskraflstoffe brauchen weder die niedrige Verdampfungstemperatur zu haben, die zur Gemischbildung im üblichen Ottomotor nötig ist, noch brauchen sie die Zündwilligkeit des Dieselöls zu besitzen, die bei Dieselmotoren zur Vermeidung einer sehr harten Verbrennung wichtig ist, weil in den erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen einerseits durch die starke Aufheizung der Verdampfungskammerwand, zum Beispiel auf über 600° C, und durch die Wirkung des sehr heißen Fcuerstroms auch Brennstoffe noch rechtzeitig verdampft werden, deren Siedetemperatur wesentlich höher als die des Dieselöls ist, und weil andererseits bei Fremdzündung mittels des sehr heißen Zündfunkens auch Brennstoffe mit sehr geringer Zündwilligkeit noch sicher gezündet werden können. Solche Sicherheitskraftstoffe würden in vielen Fällen, zum Beispiel für den Betrieb von Flugzeugmotoren, Bootsmotoren und anderen Fahrzeugmoloren den Vorteil bringen, daß sie außerhalb der Brennkraftmaschinen, zum Beispiel bei Unglücken, in den meisten Fällen keinen zur Bildung eines Brandes ausreichenden Brennstoffdampf entstehen lassen und daß ein etwa doch gebildeter Brennstoffdampf nur sehr schwer entzündbar wäre. Der durch die vorliegende Erfindung erzielte Fortschritt ist sehr groß. Es wird noch eine wesentliche Verbesserung der bisher besten brennstoffverdampfenden Brennkraftmaschinen erzielt, die gegenüber den üblichen Ottomotoren schon einen geringeren Brennstoffverbrauch vor allem bei Maschinenvollast aufweisen sowie billige Brennstoffe mit niedriger Oktanzahl oder hoher Siedetemperatur, zum Beispiel unverbleites Benzin oder Dieselöl, verarbeiten können, und die gegenüber den bekannten Dieselmotoren ebenfalls schon eine höhere Literleistung besitzen und ohne teuereBrennstoffeinspritzanlage zu betreiben sind. Die mittels der vorliegenden Erfindung erzielten zusätzlichen Vorteile sind vor allem:

Geringere Anforderungen an die Zusammensetzung des Brennstoffs in bezug auf die erforderliche Oktanzahl, weil bei den erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen der Brennstoff bei seiner Einbringung in die Verdampfungskammer nur in grobe Tröpfchen zerlegt zu werden braucht, die mit Sicherheit auf der Verdampfungskammerwand niedergeschlagen werden, weswegen der Brennstoff weitgehend in der Verdampfungskammer zurückgehalten wird bis er nach der Zündung als brennendes Brennstoffdampf-Luftgcmisch in den Luftverdichtungsraum ausgeblasen und mit der darin befindlichen Luft noch weiter gemischt wird. Wegen dieses Vorgangs treten auch bei Brennstoffen mit sehr niedriger Oktanzahl keine klopfenden Verbrennungen auf;

die noch zulässige Siedetemperatur, da eine rechtzeitige Verdampfung auch bei Brennstoffen mit sehr hoher Siedetemperatur erfolgt, weil die Verdampfungskammerwand im Betrieb auf einer Temperatur gehalten wird, die höher als die Zündtemperatur des Brennstoffs ist, weiter weil nach jeder Zündung schon hei oberer Kolbenstellung brennendes Gemisch in Form eines sehr heißen Feuerstroms in verhältnismäßig dünner Schicht und daher mit sehr großer Geschwindigkeit direkt über den in der Verdampfungskammer etwa noch niedergeschlagenen Brennstoff hinweg in den Luftverdicluungsraum hinausgestoßen wird und schließ-

lieh weil der Brennstoff schon vor dem Verdichtungshub in die Verdampfungskammer eingebracht und dadurch eine.lange Verdampfungszeit erzielt werden kann ohne daß Brennstofftröpfchen unverdampft in den Zylinderraum gelangen können.

Im Bedarfsfall kann grobgefiltertes Rohöl ohne das Beimischen von Antiklopfmitteln verarbeitet werden. Eine erhebliche Verbesserung der Brcnnstoffausnützung beziehungsweise eine weitere starke Verringerung des Brennstoffverbrauchs und der Brennstoffkosten, was erreicht wird durch

das Verhindern eines Brennstoffnicderschlags in einer Ansaugleitung und durch das gleichmäßige Verteilen des Brennstoffs auf beliebig viele Zylinder ohne dazu eine Brennstoffeinspritzanlage zu benötigen, weil der Brennstoff unzerstäubt bis in die Nähe der zu beschickenden Verdampfungskammer herangeführt wird und bei mehrzylindrigen Maschinen eine, gleichmäßige Verteilung des Brennstoffs auf alle Zylinder erfolgt;

das sehr weitgehende Niederschlagen des in die Verdampfungskammer eingebrachten Brennstoffes, weil der Brennstoff nur in grobe Tröpfchen zerlegt zu werden braucht, so daß der Brennstoff mit Sicherheit auf der Verdampfungskammerwand niedergeschlagen wird und nicht unverdampft in den Zylinderraum gelangen kann;

ein rechtzeitiges Verdampfen des in der Verdampfungskammer niedergeschlagenen Brennstoffes mittels der schon genannten starken Aufheizung der Verdampfungskammerwand und mittels der ebenfalls schon erwähnten Bildung eines in der Verdampfungskammer rasch über die Niedcrschlagsstellc des Brennstoffs hinwegfegenden Feuerstroms. Weiter gesichert kann die rechtzeitige Brennstoffverdampfung noch durch ein frühzeitiges Einbringen des Brennstoffs in die Verdampfungskammer werden, was ohne Nachteile schon während des Ansaughubes oder kurz vor Beginn des Verdichtungshubes möglich ist; eine Schnelle und innige Mischung des aus der Verdampfungskammer ausblasenden brennenden Gemisches mit der im Luftverdichtungsraum befindlichen Luft, was ebenfalls durch die Formung des brennenden Gemisches zu einem rasch aus der Verdampfungskammer in den Luftverdichtungsraum hinausstoßenden Fcuerstrom erzielt wird;

das Arbeiten mit Luftüberschuß bei Maschinenteillast und Fremdzündung (diese Arbeitsweise wird durch die starke Aufheizung der Brennkammerwand, weiter durch das Verringern oder Vermeiden des Luftzutritts zur Zündkerze mindestens kurz vor der Zündung und durch das vornehmliche Heranschieben des bis zur Zündung gebildeten Brennstoffdampfes an die Zündkerze gestattet);

eine möglichst geringe Gasdrosselung, wozu die weite Verbindungsöffnung an der taschenförmigen Verdampfungskammer verhilft;
das Verhindern von Brcnnstoffverlusten beim Spülvorgang in Zweitakt-Brcnnkraftmasehincn durch das Niederschlagen des in die Verdampfungskammer eingeführten Brennstoffs.
Eine fast völlige Beseitigung des vor allem im üblichen Ottomotor bei Maschinenteillast auftretenden großen, giftigen Kohlenoxyd-Gehalts in den Auspuffgasen durch die Brennstoffzerlegung in Moleküle bei der Brennstoffverdampfung und hauptsächlich durch das Arbeiten mit Luftüberschuß bei Fremdzündung. Eine größere Maschinenleistiing, ein niedrigeres Maschincngcwichl und geringere Maschinenabmessungen, die erzielt werden können durch

die Verwendung von höheren Maschinendreh-ίο zahlen und von größeren Brennstoffzuteilungen,

weil die Verdampfungskammerwand im Betrieb sehr heiß gehalten wird, weiter weil der Brennstoff ohne Nachteile schon vor dem Verdichtungshub in die Verdampfungskammer eingebracht und darin niedergeschlagen werden kann und vor allem weil nach der Zündung schon bei oberer Kolbenstellung der sehr heiße Feuerstrom in dünner Schicht und mit sehr großer Geschwindigkeit über die Niederschlagsstclle des Brenn-Stoffs hinweg in den Luftverdichtungsraum geführt wird, so daß sowohl die Brennstoffverdampfung als auch die Mischung des brennenden Gemisches mit der im Luftverdichtungsraum befindlichen Luft sehr beschleunigt werden;
das Anwenden einer erhöhten Verdichtung und sogar die zusätzliche Anwendung einer Zylinderaufladung auch bei Fremdzündung, da in beiden Fällen eine rechtzeitige Brennstoffverdampfung und ein klopffreier Betrieb erzielt werden, weil die groben Brennstofftröpfchen sicher auf der Verdampfungskammerwand niedergeschlagen werden und daher der Brennstoff bis zur Zündung weitgehend in der Verdampfungskammer zurückgehalten wird, weiter weil nach der Zündung mittels des schon erwähnten Feuerstroms und der anderen schon genannten Mittel zur Beschleunigung der Brennstoffverdampfung auch große Mengen von niedergeschlagenem Brennstoff noch rechtzeitig verdampft und innig mit der Luft im Luftverdichtungsraum gemischt werden und schließlich weil die Verbrennung bei großer Maschinenbelastung zu einem wesentlichen Teil erst während des Misch Vorgangs im Luftverdichtungsraum erfolgen kann;
die geringe Gasdrosselung als Folge der weiten Verbindungsöffnung an der taschenförmigen Verdampfungskammer.

Geringeren Maschinenvcrschleiß und geringeren Schmierölverbrauch durch

das Fernhalten der Brennstofftröpfchen aus dem

Zylinderraum, was das Verdünnen und Wegwaschen des Schmierölfilms auf den Glcitflächcn der Zylinder und der Kolben hauptsächlich auch bei kalten Maschinen verhindert. Die Möglichkeit, auch Brennstoffe mit sehr geringer Feuergefährlichkeit gebrauchen zu können, weil durch die mögliche, sehr starke Aufheizung der Brennkammerwand und durch die Wirkung des erzeugten, sehr heißen Feuerstroms auch Brennstoffe mit sehr hoher Siedetemperatur noch rechtzeitig verdampft werden und weil bei Fremdzündung mittels des sehr heißen Zündfunkens sogar Brennstoffe mit sehr geringer Zündwilligkeit sicher gezündet werden.

Claims (6)

1. , Patentansprüche:

   I. Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei der reine Luft in den Zylinderraum eingeführt wird, der Brennstoff ungefähr gleichzeitig in eine

   mil dem Zylinderraum in Verbindung stellende Verdampfungskammer eingebracht und darin auf einem heißen Wandteil niedergeschlagen und verdampft wird, ferner die in den Zylinderraum eingeführte Luft zum Teil in der Vcrdampfungskammer und zum Teil in einem mit der Verdampfungskammer und dem Zylinderraum in Verbindung stehenden Luftverdichlungsraum verdichtet wird, gegen Ende der Verdichtung das Brennstoff-Luft-Gemisch in der Verdampfungskammer gezündet wird und brennend in den Luftvcrdichtungsraum austritt, die Verdampfungskammer eine langgestreckte gekrümmte Form hat, an beiden Enden eine Öffnung und in der Wand mit dem kleineren Krümmungsradius einen Längsschlilz aufweist, die beiden öffnungen und der Längsschlitz in den Luftvcrdiclitungsraum münden, eine der beiden Öffnungen an das Organ für die Brennstoffzuführung.heranreicht und die Zündkerze zwischen den beiden Enden der Verdanipfungskammer, vorzugsweise von beiden Enden gleich weit entfernt, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Zi'mdstelle ein oder mehrere Wandteile so angeordnet sind, daß der direkte Zutritt von reiner Luft zur Zündstcllc mindestens kurz vor der Zündung verhindert wird.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Wandungsteile durch eine am Kolbenboden sich erstreckende Erhöhung gebildet werden.
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Wandungsteile Bestandteil der Verdampfungskammer sind.
4. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 mit in der Zündkerzenbohrung zuückgcsctzter Zündkerze, dadurch gekennzeichnet, daß eine in die Zündkcrzenbolirung eingesetzte Buchse ein Stegteil aufweist, das das oder die Wandungsteile bildet.
5. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Wandungsteile Bestandteil des Zylinderkopfes sind.
6. 6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verdampfungskammer eine rippenförmige Erhöhung in der Nähe der Zündstelle angeordnet ist, die etwa quer zur Richtung des einströmenden Brennstoffs verläuft.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen