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Einspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren. Bei Verbrennungsmotoren
findet die Zuführung des ßrennstoties am Ende der Kolnpress;onsperiode statt. Die
bisher bekannten und zur \er@@-en@lung kommenden \-erfahren zur Zuführung des Brennstoffes
sind zahlr(-ich. So sind Motoren bekannt, bei denen ( ia:e finit hohem Druck in
einem Hilfsl@eii:ilier durch \ erbrennen von Luft erzeugt, die aus dein Ze-lin(ler
kommt. und von Brennstutf, der in diesen Hilfsbehälter eingeführt wird, find die
sf) entstehenden lio)Cligesl)alinten Gase zur Zufflirun- des Brennstoties in den
Zylinder benutzt. Bei diesen Motoren steht die Zündkannner in dauernder Verbindung
mit dein Zylinder. Diese Anordnung bringt zahlreiche 1'belstände mit sich, deren
wichtigster der besondere große Aufwand an Brennstoff ist, der zur Explosion im
Hilfshehälter verwendet wird, und ferner die Unin@ig@i@hkeit, genau die j'l)erstrüniung
der Einspritzgase einzustellen.
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Damit das 1-inspritzen unter günstigen Bedingungen erfolgt, müssen
der "Leitpunkt und die Dauer des Einspritzens ganz scharf bestimmt werden ( i o
bis i 5 - Drehung der `Kurbel bei -Motoren mit niedriger Kompression und ;o- lief
I)ieselinotoren). Kerner ist, uni unter günstigen Bedingungen eine bestimmte -Menge
von Brennstoff in den Motor zuzuführen, nötig, (Maß die Einspritzgase eine gleichfalls
genau bestimmte -Menge an lebendiger Kraft besitzen. .
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"Zweck der rrfindung ist es, durch Verbesserung dieser Einrichtungen
sie zum Einspritzen bei Dieselmotoren mittels ge\e-ü@nlicher Injektoren mit Gasstrom
unter Druck verwendbar zu machen.
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Das Wesen der Erfindung bestellt (Marin, daß zwischen Zylinder und
Zündkainnier ein Organ vorgesehen ist, das heim Ende der Kompression die Kammer
abschließt, die dann finit w@irnier reiner Luft von hohem Druck -efüllt ist, und
in die eine kleine Menge Brennstoff eingeführt wird, so daß die Verbrennung lief
gleichbleibenden Voluinen vor sich geht. Die so erzeugten heißen Gase «-erden in
einen Injektor gewöhnlicher Bauart geschickt, um den flüssigen Brennstoff in den
Zylinderraum zu ,;],-)ritzen. Die Einspritznadel ist doppelkegelförmig ausgebildet,
um (las Profil des theoretischen Verlaufes des ungehindert fließenden Gasstromes
zu machen. Diese Anordnung bietet folgende \-orteile: Indem man der Zündkammer die
passenden AM-messungen gibt, kann man mit einem ganz geringen Aufwand an Brennstoff
die 1?inspritzgase in der gewünschten Meilge und mit dem gewünschten Druck erzeugen,
um die Zufiihrung des Brennstoties zum Motor unter den giinstigsten Bedingungen
zu sichern. Man weiß. daß lief einem Gemisch, (las mit gleichbleibenden Volumen
verbrennt oder explodiert, die spezifische Wärme fies Gemisches kleiner ist, als
wenn die Fxplosion unter konstantem Druck oder zu Bedingungen erfolgt, die zwischen
beiden Grenzen liegen, d. h. daß gerade hei den Explosionen unter gleichbleibenden
Volumen die Menge, die erforderlich ist. uni die Gase auf den gewünschten Druck
zu brin-#Ten, ein Minimum ist. -Man weiß außertlein, (Maß praktisch die I?xplosionen
bei gleichbleibenden Volumen eine größere Menge Wärine freimachen, als die ist.
die unter irgendeiner 2 nderen Berlingong auftritt, weil sie die vollständige Verbrennung
aller. Brennstoffteilchen sichert, selbst derjenigen, die den wenigsten Wasserstoff
enthalten. während bei allen anderen Verhältnissen die Verbrennung oft unvollständig
ist. Das doppelkegelförinige Zuführungsrohr, das die Form des theoretischen Stromverlaufes
hat, ergibt in Verbindung mit der "Zündkammer folgende Vorteile: Bei einer so gestalteten
Leitung ist der Druck in dem verengerten Teil 52 Prozent fies Druckes in der "Zündkammer,
und zwar solange, solange der im Zylinder herrschende Druck niedriger ist als der
Druck im verengerten Teil. Es folgt daraus, daß, wenn man den Stromfloß zwischen
dem Rohreintritt. (l. h. der ZünrIkammer und dem verengten Teil rIes Rohres, betrachtet,
so geschieht dieser Fluß unter dein konstanten Verhältnis 0,5z zwischen dem Eintrittsdruck
und dein Austrittsdruck, und infolgedessen ist nach dein wohlbekannten Gesetz die
Stromgeschwindigkeit am Austrittspunkt, d. h. in dein verengerten Teil, konstant.
Dieses I?rgehnis wird erreicht. trotzdem der
Druck in der Zündkammer
vom Anfang bis zum Ende des Strömens der Einspritzflüssigkeit schwankt.
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Man kann also hier während der ganzen Einspritzperiode eine genau
gleichbleibende Zerstäubung erzielen. Es folgt daraus, daß die Erfindung gestattet,
ganz genau und unter den besten Bedingungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit
der in der Zündkammer erzeugten Gase das beste Einspritzen in den Verbrennungsmotor
zu erhalten, was bei den bisher bekannten Anordnungen dieser Art, wie bereits auseinandergesetzt,
keineswegs der Fall ist.
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Auf der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen des
Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigt: Abb. i eine allgemeine Anordnung
der Erfindung, Abb.2 und 3 eine abgeänderte Ausführungsform, Abb.4 und 5 eine zweite
Ausführungsform, Abb. 6 und 7 eine dritte Ausführungsform, Abb. 8 und 9 eine vierte
Ausführungsform. Hierin ist i die Kompressionskammer des Motors, 2 die Kammer für
die Einspritzgase, 3 ein selbsttätiger Verschluß, z. B. eine Rückschlagklappe, die
durch eine Kugel gebildet wird, 4 ein Rohr einer Brennstoffpumpe, die zum Speisen
der Kammer 2 dient, 5 ein Verbindungsrohr zwischen der Kammer 2 und der Einspritzvorrichtung
6 des Motors, 7 eine Rohrleitung zur Zuführung des Brennstoffes zum Inj ektor, 8
die Einspritznadel, 9 die Steuerung für die Nadel 8, io der Steuernocken für die
Nadel B. Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Während der Kompressionsperiode
des Motors hebt sich die Kugel 3, und die Kammer 2 füllt sich mit Luft von gleichem
Druck, wie er im Motorzylinder i herrscht. Am Ende der Kompression erhält die Kammer
2 durch das Rohr 4 hindurch die entsprechende Brennstoffmenge, die sich sofort entflammt,
tun unter Explosion zu verbrennen. Die Kugel 3 schließt sich dann selbsttätig. G#,renn
der Druck in der Kammer 2 seine Höchstgrenze erreicht hat, ° wird die Nadel 8 von
ihrem Sitz durch die Stange 9 und durch den Nocken io abgehoben und läßt durch das
Rohr 5 die heißen gespannten Gase aus der Kammer 2 in den Zvlinder ausströmen. Gleichzeitig
wird durch eine Pumpe eine entsprechende Brennstoffladung durch die Leitung 7 dem
Injektor zugeführt, an deren Austrittsöffnung der Brennstoff durch den Strom der
aus der Kammer 2 strömenden Gase in fein verteiltem Zustande in den Zylinder geschleudert
wird. Die Gase der Kammer 2 gelangen nicht aus dem Kreislauf der aschine, da die
Nadel 8 von Beginn des 2
Einströmens bis zum Ende der Auspuffperiode angehoben
bleibt, um nach dem Einströmen das Entleeren der Kammer während der Expansion und
das Abführen während des Auspuffes zu gestatten. Der Nocken io besitzt ein solches
Profil, daß die Nadel 8 in entsprechender Weise geöffnet wird. Die Verbrennung im
Zylinder i erfolgt durch Explosion oder in Form eines gleichbleibenden oder unterbrochenen
Druckes, j e nach der Steuerung der Einspritznadel. Die Entzündung des Gemisches
in der Kompressionskammer des Motors findet durch eine erwärmte Wand oder durch
die Kompressionstemperatur, d. h. gemäß der Art und Weise statt, wie sie bei Motoren
üblich ist, wo die Zuführung des Brennstoffes am Ende -der Kornpression stattfindet.
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Die Abb.2 und 3 beziehen sich auf eine Ausführung der Erfindung bei
einem Motor, .hei dem die Entzündung des Gemisches mittels einer erwärmten Wand
erfolgt, also bei Glühkopfmotoren. Abb.2 ist ein achsialer Schnitt, Abb. 3 ist eine
vergrößerte Ansicht der Zündkammer und der Brennstoffzuführung. Bei diesem Motor
speist eine Pumpe die Zündkammer und eine zweite den Injektor. Der Verschluß für
die Verbindung zwischen Motorzylinder und der Kammer wird. durch die Injektornadel
hergestellt. In den Abb. 2 und 3 ist i i der Zylinderkopf, i i' die erwärmte Wand
des Kompressionsraumes (die im Anfang erwärmt wird und beim Laufen «,>arm bleibt),
12 die Zündkammer, 13 die Brennstoffleitung zur Kammer 12, 14 eine Staukugel, die
am Ende des Rohres 13 liegt, 15 die Einspritzvorrichtung, 16 ein Verbindungsrohr
zwischen dem Gehäuse 15 und der Kammer 12, 17 die Einspritznadel, die durch den
Hebel 18 gesteuert wird, der seinen Antrieb von der Stange 18' erhält, die mit einer
Leitrolle i8 '' versehen ist, die ihrerseits wieder durch den Nocken i9 gesteuert
wird. Die Nadel 17 wird durch eine Feder 17' auf ihren Sitz gedrückt. i5
ist das Nadelgehäuse, 2o' die Austrittsdüse für die aus der Kammer 12 kommenden
Gase, 21 ist die Leitung der Brennstoffpumpe, 21' ist eine Leitung, die den Brennstoff
zur Öffnung 21" des Injektors führt. 21"' ist eine in der Leitung 21' angeordnete
Staukugel.
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Die Vorrichtung wirkt in folgender Weise: Während der Kompression
wird die Nadel 17 durch den Nocken i9 angehoben, und die Druckluft strömt aus dem
Zylinderrahm in die Kammer 12. Am Ende der Kompression wird die Nadel geschlossen,
und das Rohr 13 führt die entsprechende Brennstoffmenge in die. Kammer 12 ein, und
zwar so, daß der Brennstoff auf die heiße Wand gespritzt wird,
die
die Kammer 12 gemeinsam mit der Verbrennungskammer i i des Motors hat, und die nicht
gekühlt ist. Die Verbrennung erfolgt sofort in Form einer Explosion in der Kammer
12. Nach ganz kurzer Zeit ,wenn derDruck in der Kammer 12 am höchsten ist, wird
die Nadel 17 durch den Nocken i9 gehoben, und gleichzeitig drückt die Pumpe den
Brennstoff durch die Leitung 21' in den Injektor. Die Gase der Kammer 12, die durch
die Injektormündung 2o' austreten, zerstäuben den aus dem Kanal 2i" austretenden
Brennstoff und lenken ihn auf die warme Wand i i', wo er sich entflammt und in Form
einer Explosion oder bei gleichbleibendem oder unterbrochenem Druck verbrennt, je
nachdem die Pumpe den Brennstoff in den Injektor in einem Augenblick oder einer
längeren Zeit abgibt.
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Die Nadel 17 bleibt während der Expansion in der offenen Stellung,
und die Kammer 12 wird entleert. Am Ende des Expansionshubes bleiben in der Kammer
12 verbrannte Gase, die denselben niedrigen Druck haben wie im Motorzylinder. Beim
Kompressionshub wird die reine, mit den zurückbleibenden Gasen gemischte Luft in
der Kammer 12 komprimiert, und der Kreislauf beginnt von neuem. Die Nadel.
17 bleibt infolge des Profils des Nockens i9 in der offenen Stellung vom
Beginn des Einspritzens bis zum Ende der darauffolgenden Kompression, wie der Nocken
i9 in Abb.2 dargestellt ist.
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Die Abb. 4 und 5 zeigen eine ähnliche Anordnung, die sich auch auf
die gleiche Art von Motoren bezieht, mit dein Unterschied, daß eine einzige Pumpe
die Zündkammer und den Injektor mit Brennstoff versorgt. In dem Augenblick, wo die
Einspritzung in die Kammer 24 erfolgt, bleibt der für den Motor bestimmte Brennstoff
in den Leitungen 40 und 41, die am Ende des Einspritzkanals vorhanden sind, weil
der Rückfluß durch die Kugel 39 gehindert wird. Diese Ausführungsforin ist noch
mit einem besonderen Kanal 41 versehen. Im Augenblick des Einspritzens treten die
warmen Gase durch die Injektormündung 38 aus, der Druck der Gase wirkt in dem Kanal
41 und läßt den Brennstoff durch die Leitung 40 austreten, wobei er durch die den
Injektor 38 durchströmenden Gase zerstäubt wird. Je nach dem Durchinesser der öffnung
4o wird der Brennstoff schnell oder langsam eingeführt, was den verschiedenen Arten
der Verbrennung der bei den Motoren eintretenden Kreisprozesse entspricht.
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Abb. 6 ist ein achsialer Schnitt einer Ausführungsforni der Erfindung
in Anwendung auf einen lUotor, bei dem das Entzünden des Gemisches durch die Temperatur
der Kompression erfolgt, also ein Motor nach Art der Dieselmotoren. Abb.7 ist eine
Ansicht der Steuerwelle der Einspritznadel.
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Die Zündkammer 45 wird mittels einer Pumpe gespeist, die den Brennstoff
in einen Kanal .I6 schickt. Die Vorrichtung 49 des ,Vlotors mit der Einspritznadel
5o wird von einer zweiten Pumpe gespeist, die den Brennstoff durch die Rohrleitung
57 und 58 schickt. "Zw=ischen der Kompressionskammer 42 des Zylinders und der Zündkammer
.I5 befindet sich ein Kugelventil 6o. Wenn die Explosion in der Kammer 45 erfolgt,
wird die Kugel 6o auf ihren Sitz festgedrückt. Wenn der Druck seinen höchsten Grad
erreicht hat, hebt sich die Nadel 5'o, und der im Ringraum 54 befindliche Brennstoff
wird durch die die Rohrleitung 55 durchströmenden Gase aus dem Behälter in den Zvlinderrauin
getrieben.
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Die Abb.8 und 9 beziehen sich auf eine Ausführungsform, bei der eine
einzige Pumpe die Zündkammer 65 und - die Einspritzvorrichtung 69 des Zylinders
mit Brennstoff versorgt. Bei dieser Einrichtung ist der für den Motor bestimmte
Brennstoff im Raum 8o' gelagert, der im Augenblick der Einspritzung durch den Druckunterschied
ausgetrieben wird, der zwischen den Leitungen 81 und 82 infolge der doppelkegelförmig
ausgebildeten Form des Einspritzkanals entsteht.
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Die Anwendung dieser Ausführungsform der Erfindung bei Dieselmotoren
gestattet mit einer verhältnismäßig geringfügigen Anordnung das Fortlassen des Einspritzkompressors
und der Gemischpumpe bei diesen Motoren.