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Zweitakteinspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung des Brennstoffs
Bei im Zweitakt arbeitenden Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung des eingespritzten
Brennstoffs, bei denen in einem Zylinderstern drei oder mehr Kolben auf einen gemeinsamen
Brennraum arbeiten, hat man eine möglichst vollkommene Verbrennung bisher dadurch
zu erreichen versucht, daß man im Brennraum zielbewußt Wirbelungen erzeugte, um
den Brennstoff mit der im Brennraum eingeschlossenen Luft innig zu mischen. Man
hat zu diesem Zweck vorgeschlagen, die Kolbenböden unsymmetrisch zur Kolbenlängsachse
auszubilden und dabei das Einspritzorgan in der Längsachse des Brennraumes angeordnet.
Auch versah man die Kolbenböden so mit Verdrängerzapfen, daß sich ein Doppelwirbel
bildet, in dessen gemeinsamen Strom der Brennstoff eingespritzt wird. Das Einspritzorgan
legte man dabei zwischen die Zylinder des Zylindersterns, die den Doppelwirbel erzeugen,
so daß der Brennstoffstrahl radial in den Brennraum eintritt. In beiden Fällen hat
sich herausgestellt, daß sich der erzeugte Luftwirbel nicht gleichmäßig über den
ganzen Brennraum verteilt, sondern daß der Brennstoff nur durch einzelne schnell
fließende Fasern des Wirbels mitgerissen wird und der außerhalb dieser Fasern befindliche
Brennstoff mit der Luft nicht in innige Berührung kommt. Soll eine innige Mischung
des eingespritzten Brennstoffes mit der im Brennraum eingeschlossenen Luft ohne
Zuhilfenahme besonderer, zur Erzeugung eines Luftwirbels dienender Mittel erzielt
werden, so ist die Lage des Einspritzorgans zu den verschiedenen Kolben des Zylindersterns
belanglos, da die Bewegungen aller Kolben zu jeder Stelle des Brennraumes symmetrisch
sind. Wird aber zur Erzielung eines günstigen Vorauspuffs und einer guten Nachladung
der Luft einem oder mehreren Kolben, die den Auspuff steuern, eine Voreilung gegenüber
dem die Spülluft steuernden Kolben gegeben, so spielt die Lage des Einspritzorgans
zu den sich dann nur unsymmetrisch zum Brennraum bewegenden Kolben eine wesentliche
Rolle für die gute Verteilung des Brennstoffs auf die Luft.
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Nach der Erfindung ist die rauchlose Verbrennung bei Wahrung des Vorteils
der Voreilung des oder der den Auspuff steuernden Kolben dadurch gesichert, daß
das Einspritzorgan zwischen Zylindern gleichlaufender Kolben, deren Böden symmetrisch
zum Brennstoffstrahl liegen, und gegenüber dem oder den vor- oder nacheilenden Kolben
angeordnet ist.
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Bei dieser Lage des Einspritzorgans bewegen sich die seitlich vom
Brennstoffstrahl
liegenden Kolben mit gleicher Geschwindigkeit auf
den Brennstoffstrahl zu. Die Kolbenböden haben also stets-den gleichen Abstand vom
Strahl, oder mit anderen Worten, die den Brennraum einschließenden Wandungen haben
stets einen gleichmäßigen. Abstand vom Brennstoffstrahl. Die dem Brennstoffstrahl
bei der Einspritzung vorgelagerte Luft ist daher gleichmäßig dicht im Brennraum
gelagert, so daß sich auch der Brennstoff gleichmäßig auf die eingeschlossene Luftmenge
verteilt und mit dieser innig mischt. Dabei ist dadurch, daß die Böden der Kolben
symmetrisch zum Brennstoffstrahl liegen, dafür gesorgt, daß während des Verdichtungshubes
im Brennraum keine Wirbelungen eintreten, welche die gleichmäßige Lagerung der Luft
stören könnten.
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Der vor- oder nacheilende Kolben hat auf die günstige Verteilung der
Verbrennungsluft im Brennraum keinen schädlichen Einfluß, da die Volumenänderung
des Brennraumes durch diesen sich in Richtung des Brennstoffstrahles bewegenden
Kolben in der Symmetrieachse des Brennraumes vor sich geht, also keine seitliche
Verschiebung des Sauerstoffvolumens gegenüber dem Einspritzorgan eintreten kann.
Würde man das Einspritzorgan zwischen zwei Zylinder legen, deren Kolben nicht gleichlaufen,
so würde wegen der mangelnden Symmetrie der Bewegung dieser Kolben zuerst der voreilende
Kolben dem Brennstoffstrahl nahe kommen und darauf der andere Kolben. Die dadurch
bedingte ungleichmäßige Verteilung der Verbrennungsluft hätte eine schlechte Verbrennung
und ein Rauchen der Maschine zur Folge.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Brennkraftmaschine
nach der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Dreizylindermaschine.
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Fig.2 ist ein Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. i.
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Fig. 3 zeigt die Fig. i bei einer anderen Arbeitslage der Kolben.
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Fig. 4. ist eine Abänderungsform der Fig. i. Fig. 5 ist ein Längsschnitt
durch eine Fünfzylindermaschine. ' Fig.6 zeigt eine Abänderungsform der Fig. 5 und
Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Siebenzv lindermaschine.
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Bei der Dreizylindermaschine nach Fig. i bis 3 spielen in dem Zylinderstern
mit drei Zylindern a, b, b die Kolben a1, b1, b1, die durch die Kurbeln a2,
b2, b2 mittels der Zahnräder c, d angetrieben werden.
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Der Kolben dl steuert mittels der in dem Zylinder ca vorgesehenen
Schlitze e den Auspuff, die beiden Kolben b1 mittels der Schlitze f die Spülluft.
Während die zum Antrieb der Spülluftkolben bi dienenden Kurbeln b2 gegeneinander
nicht versetzt sind, ist die den Auspuffkolben dl antreibende Kurbel 0 um
den Voreilwinkel gegen die Kurbeln b= versetzt.
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Die Brennstoffdüse la ist zwischen den Zylindern b der beiden Spülluftkolben
b1 angeordnet und gegenüber dem Auspuffkolben cal, wobei der Kanal der Düse la in
der Verlängerung der - Achse des Auspuffkolbens liegt.
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Die Kolben a1, b1, b1 schließen im innern Totpunkt den Brennraum g
ein (Fig. 3). Die Böden b3 der beiden Kolben b1 sind symmetrisch zur Längsachse
der Kolben dachförmig ausgebildet. Auch der Boden d3 des Kolbens a1 hat diese Ausgestaltung.
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In Fig. i befinden sich die Kolben a1, b1, b1 auf ihrem Verdichtungshub
etwa 30° vor dem inneren Totpunkt, bezogen auf die voreilende Kurbel a= des Auspuffkolbens
d. Es beginnt dort die Einspritzung des Brennstoffs durch die Düse da hindurch
in den von den Böden der drei Kolben eingeschlossenen Raum. Die Böden der Spülluftkolben
b1 liegen symmetrisch zum Brennstoffstrahl und verkleinern auch beim Verdichtungshub
ihren Abstand von dem Strahl gleichmäßig, da ihre Kurbeln b2 nicht zueinander versetzt
sind und sie daher gleichlaufen. Die Verbrennungsluft ist demgemäß am inneren Totpunkt
(Fig. 3) in dem Brennraum g gleichmäßig dicht gelagert.
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Auf diesem Verdichtungshub werden im Brennraum g keine Wirbel irgendwelcher
Art zielbewußt erzeugt, da die Kolbenböden b3, b3, a3 eine solche Ausgestaltung
haben, daß sich die Dachflächen der gegenläufigen Kolben in gleichem Maße einander
nähern. Der eingespritzte Brennstoff verteilt sich daher gleichmäßig auf die ihm
vorgelagerte Luft und ist im Zeitpunkt der Selbstzündung innig mit dieser gemischt,
so daß eine vollständige Verbrennung gesichert ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. q. sind zwei Auspuffkolben dl und
ein Spülluftkolben b1 vorgesehen. Auch hier eilen die beiden Auspuffkolben a1 dem
Spülluftkolben b1 vor. Die beiden Kurbeln a2 der Auspuffkolben sind also untereinander
nicht versetzt, wohl aber um den Voreilwinkel gegenüber der Kurbel b= des Spülluftkolbens,
bzw. dieser Kolben eilt den beiden Auspuffkolben nach. Die Einspritzdüse h ist zwischen
den Zylindern d der Auspuffkolben a1 gegenüber dem Spülluftkolben b1 angeordnet,
und der Düsenkanal liegt in Richtung der Achse dieses Kolbens.
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Bei der Fünfzylindermaschine nach Fig. 5 dienen vier benachbarte Kolben
b1 zur Steuerung der Spülluft und ein Kolben d zur Steuerung des Auspuffs. Die zum
Antrieb
der vier Spülluftkolben b1 dienenden Kurbeln b2 sind gegeneinander
nicht versetzt, während die Kurbel a2, die zum Antrieb des Auspuffkolbens rzl dient,
um einen Voreilwinkel gegen die anderen Kurbeln versetzt ist. Die Einspritzdüse
h liegt hier zwischen den Zylindern b der Spülluftkolben b1, welche dem Zylinder
a des Auspuffkolbens dl gegenüberliegen.
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Der Auspuff und die Spülluft können auch durch mehrere gleichlaufendeKolben
gesteuert werden. Bei der Fünfzylinderrnaschine nach Fig. 6 sind zwei benachbarte
Auspuffkolben a1 und drei benachbarte Spülluftkolben b1 vorgesehen. Die Düse h ist
dann zwischen den Zylindern a der beiden unter sich gleichlaufenden Auspuffkolben
a1 und gegenüber dem mittleren der drei Spülluftkolben b1 angeordnet, der in bezug
auf die beiden Auspuffkolben nacheilt.
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In Fig. ; ist eine Siebenzylindermaschine dargestellt, bei der drei
benachbarte Kolben a1 den Auspuff steuern und vier benachbarte Kolben b1 die Spülluft.
Die Düse h liegt dann zwischen zwei Zylindern b der Spülluftkolben bi und gegenüber
dem mittleren Kolben a' der drei voreilenden Auspuffkolben. Die Symmetrie der Kolbenbewegungen
zum Brennstoffstrahl und demgemäß der Volumenverteilung derVerbrennungsluft ist
auch dann gewährleistet.