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Vorrichtung zur Vorwärmung des Ladegemisches von Brennkraftmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraft# maschinen und insbesondere auf eine Vorrichtung
zum Erwärmen des von dem Vergaser nach den Zylindern strömenden Gemisches. Sie ist
namentlich bestimmt für Motoren, die mit Gasoliii oder dem noch schwereren Kerosin
gespeist werden, kann jedoch auch bei höherwertigen oder flüchtigeren Brennstoffen
Verwendung finden.
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Die Schwierigkeiten, welche beim Anlassen von Kohlenwasserstoffmotoren
bei dein Gasolin, insbesondere bei kühlem oder kaltem Wetter, auftreten, sind allgemein
bekannt. Wenn das Wetter nicht zu kalt ist, kann der Motor gewöhnlich durch eine
derartige Einstellung des Vergasers angelassen werden, daß ein möglichst reiches
Gemisch nach den Zylindern geliefert wird. Die Mischung muß gut angereichert bleiben,
bis der Motor genügend angewärmt ist, um ihn entweder durch Anwärmen der in dem
Vergaser eintretenden Luft oder durch Erwärmen der von dem Vergaser nach dem Motor
strömenden Mischung zu beheizen. Manche Motoren benutzen für diese Vorwärmungszwecke
die Auspuffgase und andere das Warinwasser aus den Kühlmänteln. Auch ist es bereits
bekannt, einen Teil des Brennstoffes züi verbrennen und die Verbrennungsprodukte
dein zur Maschine fließenden Gemisch beizumengen.
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Motorauspuff- und Kühlmantelvorwärmer können dem Vergaser oder dem
Einlaßrohr keine Anfangswärnie zuführen und sind deshalb für das Anlassen des Motors
wertlos. Es sind deshalb bereits elektrische Wärmvorrichtungen vorgeschlagen worden,
jedoch haben sie zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt, und zwar infolge des
hoben Stromverbrauches, der erforderlich ist, um die Vergasung des Brennstoffes
zu erzielen.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß ein brennbares Gemisch dein Saugzug
entsprechend in eine geschlossene Kammer eingesaugt und in ihr verbrannt wird, und
daß die Verbrennungsgase dein Arbeitsgemisch auf dem Wege zum Kraftzylinder beicsemengt
werden, um dieses somit unmittelbar zu erwärmen.
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Die Heizvorrichtung wird derart ausgeführt, daß bei einem beinahe
geschlossenen Drosselventil, beispielsweise beim Anlassen oder Leerlauf, der Vorwärmer
unter Höchstleistung arbeitet, während bei weiter geöffnetem Ventil die Vorwärinevorrichtung
weiiiger wirksam. ist.
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Ferner wird der Hauptvergaser mit dem den Vorwärmer speisenden Vergaser
so verbunden, daß beide gleichzeitig gedrosselt werden können, um hierdurch bei
beiden ein reicheres Gemisch zu erzielen, was beim Anlassen bei kaltem Wetter wünschenswert
ist.
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Die Erfindung sieht auch die Schaffung eines Vergasers für den Vorwärmer
vor, der selbsttätig ein reiches Gemisch für das Alllassen und ein mehr normales
Gemisch für gleichmäßigen Betrieb erzeugt.
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Schließlich sieht die Erfindung noch einen besonderen Zündstromkreis
für den Vorwärmer vor, der jedoch durcii die gleichen mechanischen Mittel beeinflußt
wird, die für die Betätigung der Zündstromkreise für den Motor vorgesehen sind.
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Auf der Zeiclinunu ist ein Ausführun-sbeit' Z,
spiel des Erfindtingsgegenstandes
dargestellt, ZD und es ist Abb. i eine teilweise geschnittene und teilweise schematisch
dargestellte Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung, Abb. :2 ein Ouerschnitt
nach der Linie 2-2 der Abb. i.
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Auf der Zeichnung ist der Motor mit io bezeichnet, und es ist hier
nur ein Teil des Zylindergehäuses veranschaulicht. Es kann ein Ein- oder Mehrzylindermotor
Verwendung finden. Die Brennstoffniischvorrichtung ist als Ganzes mit ii bezeichnet.
12 ist die Mischkammer, 13 das Mischrohr, 14 die in dem Rohr 13 vorgesehene Brennstoffdüse,
15 das Hauptlufteinlaßrohr und 16 das Hilfslufteinlaßrohr. Eine von Hand einstellbare
Klappe 17 ist in dem Hauptlufteinlaßrohr angeordnet,
und die Einstellung
erfolgt durch einen Arm iS und eine Stange 18. Ein unter Wirkung einer Feder 2o
stellendes Ventil ig regelt den Betrag der durch das Hilfseinlaßrohr 16 strömenden
Luft. Um den Vergaser zu drosseln oder praktisch jede Luftzufuhr abzuschneiden,
kann das Ventil 17 in die in punktierten Linien dargestellte Lage gedreht werden,
so daß die Haupteinlaßleitung 15 abgeschlossen wird. Das Ventil 17 stützt sich hierbei
gegen eine Verlängerung 21 des \'entil"; ig, wodurch letzteres zwanglaufig in der
Schlußstellung gehalten wird.
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Die Brennstnffdüsc 14 kann mit Gasolin oder irgendeinem anderen Brennstoff
durch irgendeine bekannte Vorrichtung gespeist werden, und gemäß der Zeichnung wird
sie voll einer danebenliegenden Schwirnmerkarniner 27 aus durch den Kanal
28 mit Brennstoff versorgt.
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Es leuchtet ein, daß, sobald in der -Mischkammer 12 beispielsweise
infolge Saugens voll dem Motor ans ein Unterdruck herrscht, Luft durch das Rohr
13 entlang der Düse 14 angesaugt wird. Das Gasolin und die Luft mischen sich, wenn
sie aufwärts durch das Rohr 13 strömen, und worden weiter mit der Luft gemischt,
die durch den Hilfsluftkanal 16 in die Mischkammer 12 aligesaugt wird. Infolge dieses
Ansaugens wird das Ventil ig ein wenig geöffnet. Der Betrag der Ventilöffnung hängt
von der Satigung ab, und infolgedessen wird annähernd die richtige Mischung bei
allen Geschwindigkeiten des Motors zugeführt. Sobald die Ventile 17 und ig geschlossen
sind, strömt nur ein geringer Betrag von Luft durch das Ventil 17, und durch das
Ventil ig gelangt gar keine Luft. Infolge der größeren auf diese Weise auf den Brennstoff
in der Düse 14- ausgeübten Satigung wird in der Kammer 12 eine sehr reiche Mischung
erzielt, und diese 'Mischung eignet sich insbesondere für Anlaßzwecke, besonders
wenn der Motor kalt ist.
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Die Mischkammer des Vergasers ii kann mit dem Motor verbunden werden,
so daß die Mischung den Zylindern des Motors züigeführt werden kann. Wie die Zeichnung
erkennen läßt, erfolgt diese Verbindung durch ein knieförrnig gebogenes Einlaßrolir
22, welches mit einem FlanSCh 23 für die Befestigung an einem Flanseli 24
des Vergasers und einem Flansch 25 für die Verbindung mit dem Motor io ausgerüstet
ist. In dem Kanal befindet sich zwischen dem Vergaser und dem Motor ein Drosselventil,
und letzteres ist bei dem Ausführungsbeispiel als Drosselklappe 26 ausgebildet,
welche drehbar nahe (lern oberen Ende der Misclikammer 12 angeordnet ist.
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Die durch den Ver-a,-er i i -ebild##te t' - t' Mischung wird
entlang der Drosselklappe k2 el und durch den durch das Rohr:22 gebildeten Mischkanal
in die Motorzvlinder angesaugt. Diese Mischung soll angewärrnt werden, damit die
mitgeführten Gasolin- oder anderen Brennstoffteilchen verflüchtigt werden können
und die Mischung nicht an den Wandungen des Kanals kondensieren kann.
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Ein zweiter unabhängig von dem Vergaser ii arbeitender Vergaser ist
als Ganzes bei 34 angedeutet und dient dazu, eine Brennstoffmischung zu liefern,
die entzündet wird, um auf diese Weise Wärme für eine Temperatursteigerung der von
dem Hauptvergaser ii nach dem Motor strömenden -Nlischung zu erzeugen. Der Vergaser
34 ist bedeutend kleiner als der Vergaser i i und ist mit der Motorsaugvorrichtung
verbunden, so daß er nur dann wirkt, wenn der ' Motor läuft und hierdurch
eine Satigwirkung durch seine Einlaßventile hervorruft. Die erzctigte Mischung wird
entzündet, bevor sie den 'MotorQinlaßkanal erreicht.
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Der Vergaser 34 kann sein Gasolin oder anderen Brennstoff voll irgendeiner
anderen Ouelle erhalten. Gemäß der dargestellten Xusführungsform ist er mit der
Schwimmerkammer27 verbunden und erhält von dieser das Gasolin. Tatsächlich ist der
Vergaser hier auf dem Deckel35 der Schwirnmerkarnnier angeordnet, Lind dieser Deckel
ist mit einem Kanal 36 ausgerüstet, um atmospliärisehen Druck in der Kammer
aufrechtzuerhalten und das Einströmen von Luft für die Verwendung des Vergasers
34 zu erl"Öglichen.
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Der Vergaser34 besteht ans einem senkrecht stehenden inneren Teil
37 (Abb. 2), der in eine Üffnung des Deckels 35 eingeschraubt ist,
zwei äußeren Teilen 38 und 39 und einem unteren Teil 40.
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In dem in die Schwimnierkammer 27 hinein sich erstreckenden
Teil des Vergasers ist eine vereinigte Luft- und Gasolinkaminer 42 vorgesehen, deren
unterer Teil in das Gasolin eintaucht. Eine oder mehrere Lufteinlaßöffnungen43 sind
in dem oberen Teil der Kammer 4:2 oberhalb des Gasolinspiegels vorgesehen. In dem
Teil 37 ist eine mittlere Bohrung 44 vorgesehen, die durch eine öffnung 45
mit dem Innern der Schwimmerkammer 2,7 unterhalb des Gasolinspiegels in Verbindung
steht und weiter mit der Kamnier 42 durch eine Reihe von Ausgleichkanälen oder engen,
ebenfalls unterhalb des Gasolinspiegels vorgesehenen Öffnungen -[6 verbunden ist.
Der Kanal 44 besitzt eine oder mehrere seitliche Auslaßöffnungen 47 an seinem oberen
Ende, und der Teil 39 des Vergasers ist in der Zone dieser öffnungen
, iniiicn(sezogen, so daß all dieser Stelle -tisi t' e
ein
sehr enger Luftkanal 47' gebildet wird. Das obere Ende 48 des Teiles 37 verjüngt
sich nach aufwärts, so daß dieser Luftkanal sich oberhalb der Öffnungen 47 erweitert
und das obere oder Auslaßende 53 des Vergasers bildet.
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Der Vergaser 34 besitzt einen zweiten Lufteinlaßkanal 49, der von
einem Rohr 5o mit Luft gespeist wird, und ein oder mehrere vertikale Luftkanäle
51 führen diese Luft ilach einer Kammer 52, die in die obenerwähnte Luftleitung47'
mündet.. Hierdurch wird die Luft entlang den öffnungen 47 geführt, sobald an dem
Auslaßende 53 eine Saugung hervorgerufen wird. Wie die Zeichnung erkennen
läßt, ist das Rohr 5o und 5 1 mit dem Hauptlufteinlaßrohr 15 des Vergasers
ii verbunden, wodurch die normale Wirkung beider Vergaser unabhängig voneinander
nicht beeinflußt wird, jedoch eine Abdrosselung beider Vergaser gleichzeitig für
das Amlassen des Motors bei kaltem Wetter ermöglicht wird.
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Die Wirkung der Vorrichtung ist folgende: Wenn der Motor nicht läuft
oder keine Saugung an dem Auslaß 53 erfolgt, sammelt sich der Brennstoff
durch die Öffnung 45 in der Kammer 4:3 bis zum Gasolinspiegel in der Schwimmerkammer
2,7 an, wobei alle Ausgleichöffnungen 46 untergetaucht sind, je-
doch
die Luftöffnungen 43 oberhalb des Gasolinspiegels liegen. Wird der Motor angedreht
und in dem Rohr 53 durch später zu beschreibende Verbindungen Unterdruck
erzeugt, so wird ein der Leistungsfähigkeit des Kanals 44 entsprechender Gasolinstrom
durch die öffnungen47 zugeführt, bis der größere Teil des Gasolins aus der Kammer
42 abgezogen worden ist. Gleichzeitig wird Luft durch die Kanäle49 und 51, die Kamnier
52 und den verengten Kanal 471 angesaugt und mit dem von der Öffnung 47 ausströmenden
Gasolin gemischt, wodurch ein ziemlich reiches Gasolin- und Luftgemisch für Anlaßzwecke
erzeugt wird. Wenn der Gasolinspiegel in der Kammer42 die öffnung46 erreicht, wird
ebenfalls Luft in dem Kanal 44 angesaugt, wodurch eine reiche Gasolin- und Luftmischung
gebildet wird, wobei der Grad der Anreicherung verringert wird, wenn mehrere der
Öffnungen46 abgedeckt werden. Nachdem die anfängliche Gasolinzufuhr nach der Kammer
42 erschöpft ist, kann der Kanal 44 Gasolin nur durch die verengte öffnung 45 erhalten,
und dieses Gasolin wird mit Luft gemischt, welche alsdann durch alle Öffnungen 46,
den Kanal 42 und die Luftöffnungen 43 eingesatigt wird. Diese Gasolin- und Luftmischung
strömt von den öffnungen 47 aus, um mit Luft von den Einlaßkanälen 49 gemischt zu
werden, wodurch ein weniger angereichertes Gemisch erzielt wird. Sinkt hierauf die
Saugwirkung oder der Unterdruck an dem Auslaß 53, SO
(laß die Öffnung 45 mehr
zuführen kann, als von dein Vergaser benötigt wird, so nimmt die Kammer 42 wieder
den Überfluß auf, bis eine oder mehrere der Ausgleichöffnungen,46 ,#,ieder verdeckt
sind. Dieser Gasolinspiegel in der Kammer 42 steigt entsprechend der Abnahme oder
Zunahme des Zuges des Vergasers auf und ab. Die öffnungen und Kanäle sind so gestellt
und bemessen, daß von dem Vergaser ein Gemisch geliefert wird, in welchem das Verhältnis
von Gasolin zu Luft so gewählt ist, daß das Gemisch außerordentlich schnell brennt,
und zwar gleich-Z, crültig, ob der Motor mit hoher oder niedriger Geschwindigkeit
läuft.
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Der Vergaser 34 ist mit dem Motoreinlaßkanal durch ein Rohr 54, eine
Kammer 55
und einen Kanal 56 verbunden, und es sind elektrische Vorrichtungen
vorgesehen, um die Mischung auf ihrem Wege von dem Vergaser nach dein Motoreinlaßkanal
zu entzünden und nötigenfalls wiederholt zu entzünden. Die zuerst entzündete Mischung
wird für gewöhnlich so lange brennen, wie der Motor läuft, selbst wenn die Zündung
unterbrochen wird. Doch wird die Zündkerze für gewöhnlich ununterbrochen beeinflußt,
um eine Wiederentzündung zu gewährleisten, im Falle die Flamme aus irgendeinem Grunde
erlöschen sollte. Dieses Zünden der Mischung findet in der verschlossenen Verbrennungskammer55
statt, so daß keine Gefahr eines offenen Feuers vorliegt. Diese Kammer ist unmittelbar
auf dein Einlaßrohr :22 des Motors angeordnet, wodurch die von der Kammer
55 ausströmende Hitze wenigstens zum Teil zum Erwärmen der Wandungen des
Einlaßrohres benutzt werden kann.
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Es ist von besonderer Wichtigkeit, daß die Mischung in die Kammer
55 mit genügender Geschwindigkeit eingesaugt wird, um eine Rückzündung nach
dem Vergaser 34 oder einen Auspuffwiderstand zu verhindern, wodurch die Flamme erlischt,
und daß trotzdem die Mischung in der Kammer verbleibt bis sie im wesentlichen verbrannt
ist, so daß sie nicht die durch den Einlaßkana12,2 ströniende Mischung mit hinüberreißt
und entzündet. Selbstverständlich ist die Mischung beträchtlich expandiert, da sie
in der Kammer 53 verbrennt, und wenn die Einlaß- und Auslaßkanäle der Kammer
55 von gleicher Größe wären, würde ein Auspuffwiderstand hervorgerufen werden,
und es würde kein dauerndes Ansaugen der Mischung stattfinden. Ein wesentliches
Merkmal der Erfindung besteht daher darin, daß der Auslaßkana
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56 größer hergestellt wird als der Einlaßkanat nach der Verbrennungskammer
55, so daß die expandierten Verbrennungs-: gase in der erforderlichen Weise
abgezogen werden und die Geschwindigkeit der einströinenden Mischung genügend hochgehalten
wird, um ein Rückwärtsbrennen der Flamme nach dein Vergaser 34 zu verhindern. Die
von dem Vergaser 34 kommende Mischung strömt dabei durch eine enge Öffnung
57 in die Kammer 55 ein, und der Kanal 57 hat ein geringeres
a Fassungsvermögen als der Auslaßkanal 56 der Verbrennungskammer
55. Um den Unterschiedsgrad zwischen den Kanälen 57 und
56 zu regeln, kann ein Ventil 57' vorgesehen werden; jedoch sind selbst
bei weitgeöffnetem Ventil 57' die Kanäle so bemessen, daß der Kanal
56 etwas größer ist als der Kanal 57. Das Ventil kann benutzt werden,
um die Vorrichtung verschiedenen Größen von Motoren anzupassen oder um sie für verschiedene
La'ufgeschwindigkeiten einzustellen.
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Ein Sieb 58 oder eine ähnliche Vorrichtung dient Verteilungszwecken.
Als Zündvorrichtung ist eine Zündkerze 59 bekannter Bauart dargestellt, zwischen
deren Enden ein Funke erzeugt wird, um die Mischung in der Kammer 55 zu entzünden.
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Auf der Verbrennungskammer 55 sitzt die Büchse 55',
an welcher das Rohr 54 angeschlossen ist und in der das Sieb 58 und die Zündkerze
59 angeordnet sind. Diese Büchse ist mit einem Glas 55" unmittelbar
gegenüber den Enden der Zündkerze ausgerüstet, um die Funken und die Verbrennung
in der Kammer überwachen zu können.
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Der Kanal 56 liegt in einem Stöpsel 62,
der in der Wandung
zwischen dem Einlaßrohr 2,2 und der Kammer 55 angeordnet ist. Der Stöpsel wird durch
eine Öffnung 63 eingeführt, die durch eine Kappe 64 geschlossen wird. Das
obere Ende des Stöpsels 62 erstreckt sich ein wenig in die Kappe 64 hinein,
um einen etwas gewundenen Kanal für die von der Kammer 55 nach dem Innern
des Einlaßkanales 22 strömenden Verbrennungsgase zu erhalten, der diesen Gasen Zeit
zum vollständigen Verbrennen gibt, bevor sie in den Einlaßkanal eintreten.
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Die Vergaser i i und 34 arbeiten unabhängig voneinander, und der die
Vorrichtung Bedienende steuert gewöhnlich nur die durch den Vergaser ii strömende
Mischung, wobei der Vergaser 34 in Wirkung tritt, sobald eine Saugung in dem Motoreinlaßrohr
22 hervorgerufen wird. Um jedoch bei kaltern Wetter den Motor anzulassen, kann der
Führer die Mischung beider Vergaser anreichern, indem er die Drosselklappe 17 schließt.
Hierdurch werden nicht nur beide Lufteinlaßkanäle des Vergasers ii, -sondern wird
auch das Rohr 50 gedrosselt, welches für gewöhnlich die Luft dem Vergaser
34 zuführt, so daß dem Vergaser 34 unter diesen Bedingungen nur diejenige Luft zuströmen
kann, die durch den Kanal 36 und die Luftöffnungen 43 eingesaugt wird. Hierdurch
wird ein sehr reiches Gemisch für beide Vergaser erzeugt, wodurch eine schnellere
Zündung sowohl in der Verbrennungskammer 55 als auch in dem Motor gewährleistet
werden soll. In allen anderen Fällen liefert der Vergaser 34 eine in der Verbrennungskammer
55 leicht entzündbare Mischung, und die Mischung verbleibt, nachdem sie entzündet
ist, für gewöhnlich so lange brennend, wie die Saugung genügend hoch ist.
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Bei der Benutzung des Motors mit beinahe geschlossener Drosselklappe
26, wie dies für Leerlaufzwecke erforderlich ist, ist die Sangwirkung in
dem Vergaser ii sehr gering; doch ist infolge des verhältnismäßig hohen Vakuums
in dem Einlaßrohr 22 die Saugwirkung in dem Vergaser 34 hoch, so daß der Vergaser
34 unter Höchstleistung arbeitet und eine beträchtliche Wärme durch die Verbrennungskammer
55 erzeugt wird. Unter diesen Umständen wird ebenfalls sehr wenig Wärme durch
die Verbrennung der Ladungen in den Motorzylindern erzeugt, weil nur so viel Gas
den Zylindern zugeführt wird, als erforderlich ist, um den Motor leer laufen zu
lassen. Wenn das Drosselventil 2-6 des Motors geöffnet wird, so wird, gleichgültig
ob die Geschwindigkeit oder die Belastung erhöht wird, ein stärkerer Zug in dem
Vergaser i i hervorgerufen und ein geringeres Vakuum in dem Einlaßrohr 22 vorhanden
sein, weil die Drosselklappe genügend weit geöffnet ist, um das Vakuum zu unterbrechen.
Hierdurch wird die Saugwirkung in dem Vergaser 34 verringert, und infolgedessen
wird durch den Vorwärmer 55 weniger Wärme geliefert. Zu dieser Zeit ist auch
weniger Hitze erforderlich, da der Motor selbst mehr Hitze infolge der größeren
Ladungen erzeugt. Der Vergaser 34 und der Vorwarmer 55 wirken daher selbsttätig,
um den größten Betrag an Hitze züi liefern, sobald der Höchstbetrag erforderlich
ist, wie dies beim Leerlauf des Motors der Fall ist, und einen geringeren Betrag
von Hitze züi erzeugen, wenn der Motor bei größerer Arbeitsleistung, d.h. wenn er
selbst mehr Hitze erzeugt, zusätzliche Hitze nicht bedarf.