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Verbrennungskraftmaschine mit luftloser Brennstoffeinspritzung und
kreisender Luftbewegung Es ist bei Verbrennungskraftmaschinen mit luftloser Einspritzung
bekannt, zur Verbesserung der Verbrennung die Verbrennungsluft in eine kreisende
Bewegung zu versetzen und die Winkelgeschwindigkeit der kreisenden Luft so einzustellen,
daß die Luft während der Einspritzzeit den von zwei Brennstoffstrahlen eingeschlossenen
Raum gerade durchläuft, so daß sie nur einmal mit Brennstoff in Berührung kommt.
Die Einstellung der Luftgeschwindigkeit erfolgt dabei mittels der Lufteinlaßorgane,
die zu diesem Zweck mit schirmartigen Leitflächen versehen sind, welche die Eintrittsrichtung
der Luft bestimmen. Dieser Einrichtung haften gewisse Nachteile an, die hauptsächlich
in der Schwierigkeit der Verstellung der Lufteinlaßorgane während des Betriebes
beruhen, wenn die veränderlichen Betriebsverhältnisse eine Anpassung der Luftgeschwindigkeit
an den Einspritzvorgang erfordern. Auch versagt die Einrichtung, wenn durch die
Schirmeinstellung mit Rücksicht auf den zulässigen Drosselverlust das Maximum der
Winkelgeschwindigkeit der Luft bereits erzielt ist, ohne daß hierbei der von zwei
Brennstoffstrahlen eingeschlosseneZentriwinkel,der kreisenden Luft in der Einspritzzeit
durchlaufen ist.
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Diese Nachteile will die Erfindung vermeiden. Sie geht davon aus,
die Winkelgeschwindigkeit der kreisenden Verbrennungs-Luft konstant zu erhalten
und dafür die Einspritzzeit und mit ihr die Einspritzgeschwindigkeit veränderlich
zu machen. Die _ sich hierbei abspielenden Vorgänge- lassen sich etwa folgendermaßen
erklären. In Abb. r ist mit a der Verbrennungsraum bezeichnet, b ist das Lufteinlaßventil,
das in bekannter Weise mit einem Luftwirbelschirm c versehen und einstellbar ist:
d ist das Auslaßventil. e ist die z. B. zentral angeordnete Einspritzdüse. Der Brennstoff
wird" durch die Düsen mit einer bestimmten Geschwindigkeit eingespritzt. Für den
'Strahl I ist zu fordern, daß er so tief in den Verbrennungsraum eindringe, als
es die Gestalt des Verbrennungsraumes erlaubt. Er darf nicht zu weit spritzen, da
sonst der Brennstoff sich an der Wandung niederschlägt. Er soll den Brennstoff so
zerstäuben, daß das vorderste Teilchen g bis nahe an die Wand bis h gelangt und
dort verbrennt. -Die Zeit, welche verstreicht, bis es dort angelangt ist, sei mit
t@ bezeichnet. Bei der Verbrennung verbraucht es den umhegenden Sauerstoff der Luft.
-Man kann sich nun unter der Annahme, daß die Verbrennung des Teilchens in unendlich
kurzer Zeit vor sich gegangen sei, vorstellen, daß in da an der Stelle des
Teilchens g sich eine Kugel verbrauchter Luft von Sauerstoff und Verbrennungsprodukten
befindet. -Tun wird aber die Gaskugel von der Wirbelnden Luft fortgetragen. Soll
Strahl II nicht mit verbrannter
Luft durchsetzt werden, so müßte
die Wirbelbewegung der Luft höchstens so groß sein, daß, wenn die Einspritzzeit
mit t2 bezeichnet wird, die Gaskugel in der Zeit t, bis t1 gerade neben den Strahl
II nach i gelangt. Daraus ergibt sich aus einfacher Überlegung, daß dieselbe Wirkung
erreicht wird, wenn die Wirbelgeschwindigkeit der Luft konstant und die Einspritzzeit
entsprechend geändert wird. Diese Überlegung deckt sich vollkommen mit der Beobachtung,
daß bei zu langsamer Einspritzung, also zu großer Einspritzzeit, der Auspuff plötzlich
schwarz raucht. Schwarzer Rauch ist die Folge von Luftmangel. Ist die Einspritzzeit
zu groß, so spritzt die Düse noch, wenn schon die Gaskugel die Stelle i überschritten
hat. Die verbrauchte Luft wird vom Wirbel in den StrahlII hineingetragen, von ihm
ebenfalls erfaßt und mit dem Brennstoffteilchen ebenso vermischt. Die Teilchen von
StrahlII verbrennen alsdann unter Luftmangel.
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Die Erfindung besteht demgemäß in der Verbindung eines der einströmenden
Luft eine kreisende Bewegung gebenden, einstellbaren Organs, z. B. des abgeschirmten
Ventiles b in Abb. i, mit einer Brennstoffpumpe für veränderliche Einspritzgeschwindigkeit,
wie sie beispielsweise in der Patentschrift 387 483 beschrieben und in Abb.2 schematisch
dargestellt ist.
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Der Pumpenstempel k steht hierbei nicht in unmittelbarer Berührung
mit der Antriebsnocke 1, sondern er ist mittels einer Treibstange in an einen bei
ii drehbar gelagerten, nach einem Kreisbogen mit dem Mittelpunkt in o gekrümmten
Schwinghebel p angeschlossen, dessen freies Ende sich auf der Antriebsnocke führt.
Der Schwinghebel p ist als Führung p1 (Kulisse oder Schleife) ausgebildet, auf der
das Treibstangenende z. B. durch ein Gestänge q mit Gewindefortsatz q, und
Handrad q. verstellt werden kann. je nachdem das in der Kulisse geführte Ende der
Treibstange näher an den Drehpunkt des Schwinghebels herangerückt oder von ihm entfernt
wird, wird der Hub des Pumpenstempels und damit seine Geschwindigkeit kleiner oder
größer.
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In Abb. 3 sind entsprechend den in Abb. 2 eingezeichneten Darstellungen
der Treibstange m drei verschiedene Hubkurven i"2 und 3 des Brennstoffpumpenkolbens
über dem Nockenwinkel aufgetragen, von denen i dem größten, 2 einem mittleren und
3 dem kleinsten Pumpenhub entsprechen soll. Zieht man nun im Abstand r eine Parallele
zur Grundlinie, so ergeben die Schnittpunkte 4, 5 und 6 dieser Parallelen mit den
Hubkurven i, 2, 3 Punkte gleicher Einspritzmenge für die verschiedenen Hübe, und
die Abszissen dieser Punkte stellen unter Abnahme konstanter Drehzahl die zugehörigen
Einspritzzeiten t, t_, tg dar. Um nun der Forderung gleicher Einspritzmengen nachzukommen,
ist an der Brennstoffpumpe ein Überströmventil s vorgesehen, das von einem bei u
schwingbar gelagerten Doppelhebel v geöffnet wird, sobald der Pumpenstempel den
der jeweiligen Einspritzzeit entsprechend eingestellten und für alle Hübe gleichen
Teilweg w der Abb. 3 zurückgelegt hat. Zu diesem Zweck ist der Doppelhebel v lose
auf dem Ventilschaft geführt und der letztere mit einem Anschlag v, versehen, gegen
den der Hebel trifft, sobald der Pumpenstempel den Teilweg w der Abb. 3 zurückgelegt
hat. Der Antrieb des Doppelhebels v ist von dem Pumpenstempel k abgeleitet,
mit dem er durch einen Schwinghebel x und eine Stange y in Verbindung steht.
Der je Hub zuviel geförderte Brennstoff fließt durch das Überströmventil ab und
wird vorteilhaft nach dem-Saugraum der Pumpe zurückgeführt.
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Soll die Einspritzgeschwindigkeit verkleinert werden, so wird die
Treibstange m durch Verdrehung des Handrädchens q2 in der Kulisse p, des Hebels
p gegen den Drehpunkt i2 zu verstellt. Der Hub des Pumpenstempels k und seine Geschwindigkeit
wird dementsprechend kleiner und die Zeitdauer, bis zu welcher der Hebel v das Überströmventil
öffnet,- ist entsprechend länger. Soll die. Einspritzgeschwindigkeit vergrößert
werden, so geschieht dies durch entgegengesetzte Verstellung der Treibstangein.-Der
Drehpunkt n des Schwinghebels p wird zweckmäßig exzentrisch gelagert, so daß durch
Verstellung desselben der Beginn des Druckhubes und damit der Einspritzbeginn verändert
werden kann.
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Aus zahlreichen Versuchen hat sich ergeben und wird auch durch die
Überlegung bestätigt, daß die günstigste Einstellung der Stempelgeschwindigkeit
von der Drehzahl nahezu abhängig ist, dagegen von der Belastung abhängt.