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Verfahren zum Betriebe von Verpuffungsmotoren. Die Erfindung besteht
in einem Verfahren, welches bezweckt, bei Verpuffungsmotoren eine genügende Zerstäubung
des Brennstoffes im Zylinderraum zu bewirken.
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Bei bekannten Motoren besitzt die eigentliche in den Zylinder strömende
Arbeitsluft nicht die genügende Geschwindigkeit, um eine gründliche Zerstäubung
des in ihren Weg tretenden Brennstoffes zu bewirken. Hierzu sind, wie Versuche gezeigt
haben, Geschwindigkeiten der Luft von ioo m/sek. und mehr erforderlich. Die Erreichung
solcher Geschwindigkeit durch einen entsprechend geringeren Ventilhub hätte die
üble Folge, daß. die Luft außerordentlich stark gedrosselt würde. Damit würde der
Lieferungsgrad und die Leistung des Zylinders erheblich fallen.
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Bei Maschinen mit Vergasern wird der beabsichtigte Zweck durch den
sog. Lufttrichter erreicht, welcher die Luft an der Stelle des Ölaustritts entsprechend
einschnürt. Auch hiermit ist ein Druckverlust verbunden, den man der Einfachheit
halber in den Kauf nimmt, aber derselbe ist hier kleiner, da die Luft konzentrisch
um den Ölaustritt strömt, während sie beim Ventil durch einen Kreisring tritt, den
notwendigerweise einseitig liegenden Ölaustritt also nicht so- wirksam trifft. Die
Folge ist daher eine schlechtere Zerstäubung bei unmittelbarer Einspritzung.
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Die Zerstäubung selbst wird erfahrungsgemäß am wirksamsten erreicht,
wenn der konzentrierte Strahl der eigentlichen Blasluft, welcher entweder in an
sich bekannter Weise durch eine besondere Pumpe oder eine Druck- oder Saug-Wirkung
des Arbeitskolbens oder durch andere Mittel erzeugt werden kann, den austretenden
Ölstrahl unter einem Winkel, beispielsweise vongo ° trifft. Dann bildet sich ein
feiner Nebel, welcher sich innig mit der strömenden Luft vermischt. Die Erzielung
des Nebels ist, namentlich bei schweren Ölen, deshalb nicht zu umgehen, da eine
Vergasung des Öles, die natürlich eine Zerstäubung unnötig machen würde, ziemlich
hoheTemperaturendes Öles erfordert, welche das aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen
bestehende Öl veranlaßt, feste Rückstände auszuscheiden, welche die Zuführungskanäle
bald verstopfen und Betriebsstörungen bewirken.
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Die Erfindung bezweckt nun eine wirksame Zerstäubung des zugeführten
Brennstoffes bei Eintritt desselben in den Zylinder. Dieses Verfahrenhat gegenüber
demjenigen derZerstäubung vor Eintritt in den Zylinder den weiteren wesentlichen
Vorzug, daß der Ölnebel sich unmittelbar im Zylinder befindet. Bei Zerstäubung des
Öles vor dem Einlaßventil, beispielsweise im Vergaser, muß die mit dem Ölnebel beladene
Luft noch mehr oder weniger verwickelte Wege machen, bevor sie in den Zylinder gelangt.
Dabei schlägt sich der Ölnebel erfahrungsgemäß gern an den entgegenstehenden Hindernissen,
wie Drosselklappen, Rohrkrümmern oder Ventiltellern, nieder, und damit wird naturgemäß
der Zweck der Zerstäubung wieder vereitelt.
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Es ist dabei zu bemerken, daß dieZerstäubung des Brennstoffstrahls
im Zylinder an sich bekannt ist. Dieselbe genügt aber an sich nicht, wenn nicht,
wie bei der Erfindung, gleichzeitig dafür gesorgt wird, daß das zerstäubte Gemisch
sich während des ganzen Saughubes innig mit der in den Zylinder eintretenden Saugluftmischt.
DieZeichnungstellt
zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
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In Fig. i ist a der Zylinder, b der Kolben, c das Saugventil
und d das Auslaßventil. e ist der Ölaustritt, welcher hier beispielsweise in an
sich bekannter Weise durch eine Nadel f gesteuert wird, während die austretende,
durch eine Pumpe geförderte Menge durch die Größe der Düsenöffnung bestimmt wird.
Zum Eintritt der Zerstäubungsluft dient der Kanal g, welcher durch eine zweite Nadel
k beeinflußt wird. Die Außensteuerung der beiden Nadeln ist für das Wesen der Erfindung
unerheblich und daher nicht mit dargestellt.
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Bei Öffnung der beiden Nadeln wird nun der aus e austretende Ölstrahl
von dem bei g austretenden Luftstrahl unter einem geeigneten Winkelgetroffenundzerstäubt.
Der-Mischstrahl verteilt sich, wie das Bild erkennen läßt, günstig über den Verdichtungsraum,
so daß ein Auftreffen des Ölnebels auf feste Hindernisse vermieden wird.
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Die durch das Saugventil c eintretende VerbrennungsluftlejnktnuninfolgeihrergroßenMasse
den Mischstrahl nach unten, dem Kolben folgend, ab und vermischt sich dabei innig
mit dem Ölnebel, so daß ein gut zündbares Gemisch entsteht. Um dies auch bei geringerer
Maschinenleistung zu erreichen, wird in diesem Falle zu Beginn des Kolbenhubes nur
reine Luft angesaugt und erst im letzten Teil des Hubes Brennstoff zugeführt.
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Es leuchtet ein, daß infolge der ausreichenden Zerstäubung des Brennstoffes
äußerst günstige Verhältnisse für eine vollkommene Verbrennung geschaffen sind,
und daß die Anordnung daher gegenüber den jetzt bekannten, besonders soweit es sich
um Betrieb mit Schweröl handelt, einen wesentlichen Fortschritt bedeutet.
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Wie- bereits weiter oben angedeutet, gibt es noch eine weitere Möglichkeit
zur Erzeugung des Blasluftstrahls. Wie Untersuchungen ergeben haben, ist nur eine
geringe Menge Blasluft von geringemDruck erforderlich. Man kann daher, ohne die
Füllung des Zylinders wesentlich zu verunreinigen, unmittelbar die Arbeitsgase zum
Einblasen benutzen. Dieses erreicht man am einfachsten, indem man beispielsweise
kurz vor dem unteren Ende des Kolbenhubes eine kleine Öffnung in dem Zylinder anbringt,
welche vom Kolben freigegeben wird, kurz bevor das.Auspuffventil sich öffnet. Dann
werden die Gase mit dem Enddruck der Expansion in den Windkessel getrieben und dort
selbsttätig auf den niedriger liegenden. Einblasedruck eingeregelt. Eine Rückströmung
nach Öffnung des Auspuffventils und Sinken des Drucks im Zylinder kann durch Einbau
eines Rückschlagventils verhindert werden.
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Da es sich, wie gesagt, nur um geringe Luftmengen von geringem Druck
handelt, -so ist der entstehende Druckabfall im Arbeitsdiagramm nur sehr klein.
WirtschaftlichistdieAusnutzung hier sogar besser, da die Arbeit zum Antrieb der
Luftpumpe natürlich auch von den Treibgasen zu leisten ist, dann aber unter Zwischenschaltung
des doppeltenmechanischenWirkungsgrades von Motor und Pumpe, der einen zusätzlichen
Verlust bedeutet.
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Die Verwendung der Treibgase als Blasluft hat den weiteren Vorzug,
daß dieselbe eine höhere Temperatur besitzt. Hierdurch wird die gute Zerstäubung
des Brennstoffs ebenfalls gefördert. Bei Verwendung von Frischluft zum Einblasen
empfiehlt sich eine vorherige Vorwärmung derselben. Sie kann auf beliebige Weise
erfolgen.
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Die Fig. 2 stellt eine weitere Anordnung dar, bei welcher Brennstoff
und Blasluft gemeinsam gesteuertwerden. DieLuftistdurchdenSchafte der Nadel an den
Stellen f und g abgedichtet, der Brennstoff unten durch den Konus
1a der Nadel. Beim Anheben der Nadel tritt die Zerstäubungsluft durch den Kanal
i und die Öffnung k in den Zylinder und zerstäubt dabei den bei l austretenden Brennstoff.
Das Gemisch wird dann vor die durch das Saugventil c eintretende Frischluft geblasen,
von dieser mitgerissen und verteilt. Auch hier findet also eine vorzügliche Zerstäubung
und Mischung statt.
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Um eine sichere Zerstäubung des Brennstoffs vom ersten Beginn des
Austritts zu erreichen, empfiehlt es sich, den Austritt der Blasluft etwas früher
beginnen zu lassen als den des Öls. Bei getrennten Nadeln ist dies durch entsprechende
Anordnung der äußeren Steuerung zu erreichen. Bei der Anordnung nach Fig. 2 mit
gemeinsamer Nadel sitzt zu diesem Zweck die Nadel über dem Konus k noch in einer
kurzen zylindrischen Führungen; während der Luftweg bei Beginn des Nadelhubes sofort
freigegeben wird, dichtet diese zylindrische Führung zuerst noch gegen Ölaustritt
ab, und erst nach Freigabe der Führung durch die Nadel kann der Brennstoff ungehindert
austreten. Gegebenenfalls kann dieser Zeitunterschied zwischen Luft- und Ölaustritt
durch geeignete Ausführung der Nadel veränderlich gemacht und den günstigsten Verhältnissen
entsprechend eingestellt werden.
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Die ganzen Ausführungen stellen im übrigen nur Beispiele dar, welche
ohne Schwierigkeit durch eine große Anzahl anderer vervollständigt werden könnten.
Grundlegend für alle ist die Art der Einführung des Brennstoffs in den Zylinder.