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Brennstoffzuführung für Verbrennungskraftmaschinen. Die Erfindung
bezieht sich auf Verbrennungskraftmaschinen mit staubförmigen, flüssigen oder gasförmigen
Brennstoffen, bei denen der Brennstoff in einen von Luft durchströmten Kanal gedrückt
wird, indem er zerstäubt werden soll.
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Es sind Brennstoffzuführungen bekannt, bei denen die Einführung des
Brennstoffes durch zahlreiche, in einer Reihe hintereinander in der Kanalwandung
liegende Röhren erfolgt und der Luftkanal nach dem Zylinder zu trichterförmig sich
erweitert. Hierbei wird die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Kanal an jeder
Brennstoffröhreneinmündung verlangsamt, ein Nachteil, der durch die eine gewisse
Stetigkeit der Strömungsgeschwindigkeit anstrebende trichterförmige Kanalerweiterung
nur unvollkommen ausgeglichen wird. Außerdem wird infolge der großen Anzahl von
Brennstoffröhren, deren lichte Weite ein gewisses Maß natürlich nicht unterschreiten
kann, ein viel zu sehr angereichertes Gemisch im Kanal erzeugt, und es muß eine
langsame qualmende Verbrennung eintreten, zumal eine praktisch brauchbare Regelung
der Brennstoffzuführung nicht vorgesehen ist.
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Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch beseitigt, daß der
Brennstoff, in genau abgemessener Menge, nur an einer Stelle in, den Luftkanal eingeführt
und die Vergrößerung,des Querschnittes des letzteren so gewählt wird;-daß die Strömungsgeschwindigkeit
des darin enthaltenden Gemisches nach der Brennstoffabgabestelle zu ständig zunimmt.
Hierdurch wird, abgesehen -von anderen Vorteilen, eine außerordentlich feine Zerstäubung
und Mischung des Brennstoffes und demgemäß eine sehr schnelle Vergasung erzielt.
Ferner kann die Einführungsstelle für den Brennstoff in den Kanal ohne weiteres
so 'gelegt werden, daß der dort herrschende Druckunterschied gegen den Ventilraum
der Zeitdauer entspricht, die für die j edesmalige Entleerung des Kanals angemessen
ist.
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In der Zeichnung . ist eine Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Fig. i zeigt eine Außenansicht, Fig.2 einen Schnitt nach der Ebene II-II der Fig.
i, Fig. 3 einen Schnitt nach der Ebene III-III der Fig. 2 und Fig. q. einen Schnitt
nach der Ebene IV-IV in Fig.3, in vergrößertem Maßstab gezeichnet.
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In dem Gußkörper i ist in beliebiger bekannter Ausführung ein Luftverdichter
mit dem Kolben a angebracht. Dieser ist mit einem Pleuelkopf 3 versehen, der von
der Motorwelle aus, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung irgendeines Antriebes,
z. B. von der Pleuelstange q. aus, angetrieben wird. In dem Gußstück i bewegt sich
ferner, parallel mit der Verschiebungsrichtung des Luftverdichterkolbens 2, ein
Stößel 5, der mit einem Lappen 6 des Kolbens 2 verschraubt ist. Das obere Ende des
Stößels 5, welches aus dem Gußstück i herausragt, Steuert- mittels eines um die
Achse 7 schwenkbaren Doppelhebels 8 unter Mitwirkung einer Feder g die Ventilstange
io eines Luftventils i i.
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An den beim Niederdrücken des Ventils mit dem Luftverdichtungszylinder
in Verbindung gebrachten Ventilraum- 13 schließen sich
zwei im Gußstück
ausgesparte Kanäle 14 und 15 (vgl. besonders Fig. 4) an. Der Kanal 14 mündet
in die Bohrung, in der sich der Stößel s bewegt. Der Kanal 15 steht gleichfalls
in Verbindung mit jener Bohrung, führt in den Verbrennungszylinder 16 und erweitert
sich nach der Ausmündung in den Zylinder hin nach Art der de Lavalschen Turbinendüse,
so daß in ihm, da im Arbeitszylinder 16 ein viel niedrigerer Druck als im Ventilraum
herrscht, ein istarker Druckabfall nach dem Zylinder zu stattfindet und dementsprechend
eine erhebliche Geschwindigkeitszunahme des Gasstromes eintritt.
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Der Stößel s ist in an sich bekannter Weise mit einer querlaufenden
Bohrung (einem Behälter) 17 versehen, die mit dem Stößel bzw. mit dem Luftverdichterkolben
2 sich aufwärts und abwärts bewegt. Ist der Kolben 2 zurückgezogen und befindet
sich demnach der Stößel s in seiner Tieflage, so stellt diese Bohrung 17 eine Verbindung
zwischen den Kanälen 18 und i9 im Gußkörper i her, durch die unter entsprechendem
Druck der Brennstoff geführt wird. Ist der Kolben dagegen in seine Höchstlage gelangt,
in der das Luftventil i i eröffnet wird und die verdichtete Luft in den Ventilraum
13 strömt, `so kpn4mt die Bohrung 17 in Verbindung mit den beiden an den
Ventilraum 13 anschließenden Kanälen 15 und i4,. und zwar in einer Ebene,
in der der Querschnitt des Düsenkanale- 15 erheblich größer ist als -im Ventilraurrt
z3. Die Bohrung oder de-r Behälter 17 dient also in bekannter Weise zur jeweiligen
Zuführung. einer abgemessenen Brennstoffmenge zum Zylinder, -aber gemäß der Erfindung
unter Vermittlung des Düsenkanals 15, dessen Querschnitt so bemessen ist, daß die
Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches nach dem Zylinder zu ständig stark zunimmt.
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Die Wirkung ist .folgende: Der Brennstoff tritt aus der Leitung i
8 in den Behälter öder die Bohrung 17 und wird, in seiner Menge genau abgemessen;
beim Hub des Stößels mitgeführt. Gelangt der Stößel in die in Fig. 4 gezeichnete.
Stellung, so stellt .die Bohrung 17 -eine Verbindung zwischen den Kanälen 14 und
15 her, in demselben Augenblick, in dem das Luftventil i i eröffnet wird
und die verdichtete Luft in die Kanäle 14 und 15 einströmt. Der Kanal 15 hat, wie
erwähnt, an derjenigen Stelle, an- der er nunmehr mit der Bohrung 17 in Verbindung
steht, einen erheblich größeren Querschnitt als an seiner Mündung in den Ventilraum
13. Demgemäß ist der än dieser Stelle.herrschende Druck im Kanal 15 weit kleiner
als der Druck im Kanal 14, die unter höherem Druck stehende Luft strömt daher aus
dem Kanal 14 in den Düsenkanal 15 und treibt dabei den in der Bohrung 17 befindlichen
Brennstoff vor sich her. Im Düsenkanal 15 erfolgt dann zufolge des nach dem
Zylinder hin sich ständig erweiternden Querschnittes desselben die äußerst feine
Verteilung des Brennstoffes.
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Die Vorteile der neuen Brennstoffzuführung sind die folgenden: i.
Die Verteilung des Brennstoffes auf die Einspritzluft ist eine zwangläufige, da
eine bestimmte Menge des Fördermittels (Luft oder Gas) auch mit einer bestimmten
Menge von Brennstoff beladen wird.
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2. Die zeitliche Dauer der Verteilung des Brennstoffes kann in weiten
Grenzen geregelt werden, durch entsprechende Anordnung des Mündungsloches des Zuführungsbehälters
in den Düsenkanal oder entsprechende Formgebung des letzteren.
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3. Es wird vermieden, daß das Einspritzgemisch erst beim Eintritt
in den Zylinder expandiert und die Zylinderluft nach den Zylinderwänden verdrängt,
ohne eine innige Mischung einzugehen.
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4. Durch die Umsetzung des Überdruckes in kinetische Energie Zvird
die Geschwindigkeit des Gemisches- .eine bedeutend höhere wie bei den bisherigen
Einrichtungen, wodurch außer der Vorzerstäubung im Düsenkanal eine kräftige Nachzerstäubung
im Zylinder selbst noch während der Verbrennung und eine innigere Mischung der Zylinderluft
mit dem Brennstoffgemisch stattfindet.
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5. Durch die feinere Zerstäubung des Brennstoffes erfolgt eine schnellere
Vergasung und im Anschluß hieran eine schnellere Verbrennung in dem völlig.gleichmäßig
verteilten Gasgemisch des Zylinders, woraus ein höherer thermischer Wirkungsgrad
der Maschine sich ergibt.
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Für die Einführung des abgemessenen Brennstoffes in den Düsenkanal
ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die an sich bekannte Einrichtung verwendet,
daß ein in einem bewegten Maschinenteil - dem Stößel 5 - befindliche Bohrung 17
- in einer Lage den Brennstoff entnimmt und ihn alsdann dem Düsenkanal 15 zuführt.
Diese Einrichtung, die gegenüber der bei Dieselmotoren im allgemeinen gebräuchlichen
Zuführung durch Brennstoffpumpen den Vorteil bietet, daß die genaue Abmessung einfacher
zu erreichen ist und keine -so großen Kolbendrücke auftreten, ist nach der Erfindung
in der Weise verwirklicht worden, daß der den Abmeßbehälter . aufnehmende Maschinenteil
nur diesem einen Zweck dient. Bei den vorbekannten, auf derselben Gruri@dlage beruhenden
Einrichtungen- hatte man nämlich zur Beförderung des abgemessenen Brennstoffes von
der Entnahme- gur Abgabestelle einen Kömpressorkoiben benutzt, der
mit
einer den Brennstoff aufnehmenden Bohrung versehen war und zugleich Druckluft erzeugte,
die den Brennstoff in den Zylinder fördern sollte. Hierbei war man von den gegebenen
Abmessungen des Kolbens abhängig, und namentlich bei Kleinmotoren erwies es sich
als unmöglich, die Bohrung so klein zu bemessen, wie es erforderlich war. Dieser
Nachteil ist dadurch vermieden, daß der Meßbehälter 15 in dem besonderen
Stößel 5 untergebracht ist, dessen Abmessungen völlig frei gewählt werden können.
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Selbstverständlich kann -der hin und her gehende Stößel auch durch
ein drehbares walzenartiges Organ ersetzt werden. Er kann auch *in Verbindung mit
einer Brennstoffpumpe Verwendung finden, wobei Pumpe und Leitungen von den hohen
Drücken entlastet werden würden. Hierbei würde man den Vorteil haben, bei kleinen
Belastungen den Stößelbehälter nur teilweise füllen zu brauchen.
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Die Form des Düsenkanals 15, der vorstehend kurz mit der deLavalschenTurbinendüse
verglichen wurde, hängt natürlich in seinem Linienführung von den rechnerisch zu
ermittelnden jeweiligen Umständen ab. Insbesondere wird es sich in der Regel als
vorteilhaft erweisen, bei der Formgebung der Düse hinter der Brennstoffeintrittsstelle
die in diesem Düsenteil obwaltenden besonderen Verhältnisse zu berücksichtigen.
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Es sei bemerkt, daß die dargestellte Art der Zuführung des Brennstoffes
zu dem Düsenkanal durch einen be`vegten Meßbehälter lediglich als Beispiel aufzufassen
ist und durch irgendeine beliebige andere Art der Zuführung ersetzt werden könnte,
unter vollständiger Beibehaltung der besonderen Wirkung des Düsenkanals hinsichtlich
der vorteilhaften Verteilung, Zerstäubung und Vergasung des Brennstoffes.