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Verbrennungskraftmaschine Es ist bereits vorgeschlagen worden, Verbrennungskraftmaschinen
in der Weise zu betreiben, daß der Brennstoff vor seinem Ein. tritt in den Zylinder
zwei .aufeinanderfolgenden Zerstäubungen unterworfen wird, indem er mit großer Geschwindigkeit
und aufeinanderfolgend in zwei entgegengesetzten Richtungen durch denselben Zerstäuber
geschickt wird.
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Es sind auch schon Verbrennu,ngskraftmaschinen vorgeschlagen worden,
die eine Zündkammer besitzen, die einerseits ständig mit dem Zylinder in Verbindung
steht und andererseits mit dem Zylinder durch einen Kanal verbunden ist, in welchem
der Brennstoff eingeführt wird, der in die Zündkammer eingespritzt werden soll.
Bei. derartigen Maschinen besitzt der Kopf des Kolbens eine besondere geschweifte
Form, die es ermöglicht, am Ende des Verdichtungshubes die Verbindungsöffnung zwischen
dem 'Zylinder und der Zündkammer abzuschließen, wobei auf die Weise in dieser Kammer
ein Teil der Verbrennungsluft eingeschlossen wird, während der Rest dieser Luft
auf einem höheren Druck verdichtet und unter Mitnahme des Brennstoffes durch einen
zweiten Kanal in die Zündkammer eingespritzt wird. Aus praktischen Gesichtspunkten
heraus sind zwischen den geschweiften Teilen des Kolbenkopfes und den benachbarten
Wandungen ein sehr großes Spiel erforderlich, ferner geht infolge des allzu geringen
Unterschiedes zwischen dem Druck der Luft in der Zündkammer und demjenigen der Einspritzluft
die Zerstäubung des Brennstoffes nur mangelhaft vor sich. Schließlich kann bei derartigen
Vorrichtungen der Augenblick der Einspritzung und der Zündung nicht in einfacher
Weise geregelt werden, da die Absperrung der Zündkammer. unmittelbar vom Kolben
abhängt.
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Weiterhin sind Maschinen bekanntgeworden, bei denen der Brennstoff
mittels aus dem Zylinder entnommener verdichteter Druckluft und durch einen gesteuerten
Kanal in einen in diesen Kanal tLntergebrachten Zerstäuber strömt und das Gemisch
außerhalb des Zerstäubers in den' Zylinder über ein gesteuertes Absperrglied zerstäubt
wird.
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Durch die Erfindung werden die Nachteile der bekannten Verbrennungskraftmaschine
beseitigt. Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschinenbauart mit doppelter Zerstäubung,
wie sie soeben erwähnt worden ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß durch ein
Absperrglied
zwei getrennte, die Zündkammer mit dem Zylinder verbindende
Kanäle, von denen der eine einen Zerstäuber enthält, derart gesteuert wenden,- daß
während des Verdichtungshubes der den Zerstäuber enthaltende Kanal zunächst geschlossen
ist, während der andere Kanal die Verbindung zwischen Zündkammer und Zylinder aufrechterhält,
bis ein gewünschter Luftdruck in der Zündkammer erreicht ist, worauf dieser Kanal
abgesperrt und nach weiterer Druckerhöhung der den Zerstäuber enthaltende Kanal
geöffnet wird, in dem inzwischen unter schmalem Druck die Brennstoffzufuhr stattgefunden
hat, wodurch der Brennstoff durch die stark verdichtete Luft in die Zündkammer zerstäubt
wird, die nach Verbrennung des Gemisches wieder mit dem Zylinder durch den zerstäuberlosen
Kanal verbunden wird, während der den Zerstäuber enthaltende Kanal abgeschlossen
wind.
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Die Absperrglieder können aus hin und her beweglichen Schiebern mit
einer oder mehreren passend angebrachten Öffnungen bestehen; die Absperrglieder
des KanaJes, der mit einem Zerstäuber versehen ist, werden, wenn sie nicht mit dem
Absperrglied. des zerstäuberlosen Kanals fest verbunden sind, vorzugsweise durch
Ventile geeigneter Bauart gebildet.
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Die Vorteile der Bauart einer Verbrennungskraftmaschine nach der Eifindung
sind zahlreich. Es -ist auf diese Weise möglich, die Absperrung der Zündkammer zu
regeln, indem das Absperrglied vor Beginn, des Verdichtungshubes geschlossen wird.
Der Druck der Verbrennungsluft in dieser Zündkammer ist dann schwach genug, um unter
den günstigsten Bedingungen eine vollständige Zerstäubung des Brennstoffes zu erhalten,
d. h. es herrscht gegenüber der Verbrennungsduft der größtmöglichste Überdruck der
Einspritzluft. Außerdem kann unabhängig vom Kolben der Abschluß des Absperrorgans
leicht geändert werden, so daß der Zeitpunkt der Einspritzung und der Zündung verändert
Werden kann und damit die Möglichkeiten erweitert werden, die Maschine innerhalb
größerer Belastungsgebiete arbeiten zu lassen.
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Die Verbrennungskraftmaschine gemäß der Erfindung lcgnn auch in folgernder
Weiise abgeändert werden: Wenn während des Verdichtungshubes die durch den Kolben
verdichtete Luft den gewünschten Druck erreicht hat, öffnet sich ein-Absperrglied
und läßt eine gewisse Menge dieser verdichteten Luft in eine Hilfskammer einströmen,
die in dem Kanal vorgesehen ist, der auch den Zerstäuber enthält. Die in diesen
Behälter aufgespeicherte Luft dient dazu; den Brennstoff in die Zündkammer zu zerstäuben
(erste Zerstäubung). Wenn sich dann der Schieber des den Zylinder und die Zündkammer
verbindenden zerstäuberlosen Kanals öffnet, strömt die durch den Kolben verdichtete
Verbrennungsluft in diese Kammer ein, ruft die Verbrennung des schon zerstäubten
Brennstoffes hervor, wobei die sich ausdehnenden Verbrennungsgase durch denselben
Verbindungskanal hindurch (zweite Zerstäubung) von der Zündkammer in den Zylinder
zurückströmen.
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Es findet also auch in diesem Fall eine doppelte Zerstäubung und eine
doppelte Verbindung zwischen der Zündkammer und dem Zylinder statt, wobei die erste
Verbindung den Durchgang von verdichteter Luft (aus dem Zylinder kommend) in den
Zerstäuber sichert, um die Zerstäubung des Brennstoffes in der Zündkammer vorzunehmen
und wobei die zweite Verbindung für den Durchgang der sich ausdehnenden Verbrennungsgase
aus der Zündkammer in den Zerstäuber bestimmt ist.
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Hierbei findet aber keine vorzeitige Anstauung von verdichteter Luft
in der Zündkammer vor der ersten Zerstäubung statt. Die Verbrennungsluft strömt
in die Zündkammer erst ein, nachdem die erste Zerstäubung stattgefunden hat und
sich der Absperrschieber öffnet.
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Auf den Zeichnungen sind beispielsweise verschiedene Ausführungsformen
einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt.
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Fig. r, 2 und 3 zeigen im Schnitt die Vorrichtung am Ende der Verdichtung,
während der Zerstäubüng und am Anfang des Arbeitshubes.
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Fig. ¢ ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform.
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F.ig. 5 ist ein Schnitt durch eine Vorrichtung, bei der der Schieber
vor dem Ende des Verdichtungshubes geschlossen wird.
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In den Fig. i bis 3 verschiebt sicli in dem Zylinder i des Motors
ein Kolben 2, der auf einer Kurbelstange 3 befestigt ist. Der Zylinder besitzt an
seinem oberen Ende zwei Kanäle 4 und 5, wobei der Durchmesser des Kanals ¢ vorzugsweise
größer ist als derjenige des Kanals 5. Ein durch die Wirkung einer geeigneten Vorrichtung
senkrecht zur Achse des Zylinders verschiebbarer Schieber 6 besitzt zwei Kanäle
7 und 8, deren Durchmesser denen der Kanäle q. und 5 entsprechen, wobei die Achse
dieser Kanäle 7 und 8 weiter auseinander liegen als die benachbarten Wandungen der
Kanäle 4 und 5.
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In einem Block g, der angegossen oder auf den Zylinder i aufgesetzt
werden kann, sind ein Kanal 1ö; ein Zuführkanal ii für den Brennstoff, eine Zündkammer
12 und ein Kanal 13 vorhanden. An der Verbindungsstelle
der
Kanäle io und ii ist ein Zerstäuber 14 vorgesehen, der in die Kammer i2 mündet'.
Eine Ventilkugel 15 liegt vor dem Kanal i i, um den Zutritt von Brennstoff zum Zerstäuber
nur in den geeigneten Augenblicken zu gestatten.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Während des ersten
Teiles des Verdichtungshubes steht die Zündkammer 12 mit d-,m Zylinder i des Motors
über die Kanäle 4., 7 und 13 in Verbindung. Die Kammer i2 ist also mit Luft angefüllt,
deren Druck von der Stellung des Kolbens 2 abhängt. Wenn der Kolhen 2 sich in einer
gewissen Entfernung von seinem toten Punkt befindet, verschiebt sich der Schieber
6, um die direkte Verbindung zwischen dem Zylinder i und der Kammer 12 über die
Kanäle 4. und 13 (Fig. i) zu schließen. Während der Kolben 2 seinen Aufwärtshub
fortsetzt, verdichtet er die im Zylinder verbliebene Luft stärker bis zu dem Augenblick,
in welchem der Schieber 6 weit genug nach links verschoben worden ist, um über den
Kanal 8 die Verbindung zwischen den Kanälen 5 und io und folglich zwischen der Druckkammer
und der Zündkammer i2 herzustellen. In diesem Augenblick strömt die verdichtete
Luft mit sehr großer Geschwindigkeit über die Kanäle 5, 8 und io durch den Zerstäuber
r4., wo die Zufuhr von Brennstoff aus dem Kanal i i unter schwachem Druck stattgefunden
hat; beim Durchgang durch den Zerstäuber 1q. wird die Luft mit Brennstoff beladen,
der auf diese Weise sehr fein verteilt in die Kammer r2 eingeführt wird. Die Kammer
12 ist dann mit einem Gasgemisch von passendem Druck erfüllt (Fig.2). Durch Verdichtung
oder Berührung mit den in geeigneter Weise erhitzten Wänden der Kammer 12 entzündet
sich der Brennstoff, und die Verbrennung geht vor sich. In diesem Augenblick geht
der Schieber 6 in seine in Fig. 3 dargestellte Stellung wieder zurück, und die Gase
dehnen sich durch die Kanäle 13, 7 und 4 in den Zylinder aus. Die Kanäle 8 und 5
stehen dann nicht mehr miteinander in Verbindung, und der Schieber behält die Stellung
nach Fig. 3 während des ganzen Arbeitshubes des Kolbens und während des ersten Teiles
des Verdichtungshubes bei. Darauf wird dann die Verbindung, wie schon beschrieben,
wiederhergestellt, und der Kreislauf beginnt von neuem.
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Die Erfindung kann wohlgemerkt auch auf Viertaktmotore angewandt werden.
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Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 4 besitzt der Schieber
6 nur einen einzigen Kanal 7, der den Zylinder i mit der Zündkammer 12 verbindet.
Die andere Verbindung zwischen dem Zylinder und der Zündkammer geschieht ,durch
eine Leitung 16, die direkt in den Zylinder i mündet und ständig mit diesem verbunden
ist. Auf der anderen Seite mündet diese Leitung in eine Kammer 17, die durch einen
Flansch 18 (an der Stange i9 eines Ventils 2o) von einer Kammer 2i abgetrennt wird,
die einen Speicherbehälter für den Brennstoff bildet und in die der Zuführkanal
i i für den Brennstoff mündet.
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Das Ventil2o, das mit einer geeignet angespannten Druckfeder 22 versehen
ist, welche das Ventil für gewöhnlich geschlossen hält, verhindert die Verbindung
zwischen der Leitung 16 und des Behälters :2i mit der Zündkammer 12.
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Wenn der Druck der Luft, die in der Leitung 16 durch den Kolben 2
angestaut wird, groß genug geworden ist, öffnet sich das Ventil 2o, und der Flansch
18 verschiebt sich ebenfalls nach links, um die Leitung 16 mit dem Brennstoffspeicherbehälter
21 zu verbinden, wobei der Brennstoff beim Durchgang durch den Zerstäuber 1:4 (durch
den die Stange i9 des Ventils hindurchgeht) zerstäubt und in die Zündkammer 12 eingespritzt
wird.
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Die Zufuhrleitung i i für den Brennstoff weist eine durch eine Feder
zurückgehaltene Kugel 23 auf.
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Die Anstauung der Verbrennungsluft in der Zündkammer 12 kann hierbei
vollständig oder nur teilweise erfolgen.
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Ferner wird darauf hingewiesen, daß der Schieber (mit ein oder zwei
Öffnungen) anstatt eine geradlinige Bewegung zu besitzen, auch als Drehschieber
oder sonstwie ausgebildet sein kann.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist ebenfalls wieder vorhanden
der Motorzylinder i, sein Kolben 2, die Zündkammer 12, der Kanal q., der diese Kammer
direkt mit dem Zylinder unter Zwischenschaltung eines Drehschiebers 6 verbindet,
sowie ferner der zweite Kanal 16 (oder der Kanal für verdichtete Luft), der die
Zündkammer 12 mit dem Zylinder i unter Zwischenschaltung eines Zerstäubers 1q. verbindet.
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Auf diesem Kanal 16 ist ein Hilfsbehälter 24. aufgesetzt, und der
Eintritt dieses Kanals in den Zylinder wird durch ein Ventil 25 abgeschlossen. Schließlich
ist mit 26 ein Ventil bezeichnet, das an der Eintrittsöffnung des Zerstäubers in
die Kammer i2 vorgesehen ist. Mit i i ist der Zufuhrkanal für den Brennstoff bezeichnet.
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Die Wirkungsweise ist folgende: . Während des Verdichtungshubes des
Kolbens i und wenn die durch den Kolben verdichtete Luft den gewünschten Druck erreicht;
öffnet`
sich @ das Lufteinti#ittsventil 25 und läßt eine gewisse- lflerige.verdichtete Luft
in den Hilfsbehälter z¢ einströmen, bis der gewünschte Druck dort erreicht ist.
Der Brennstoff, der durch die Leitung r i in den Zerstäuber eingeführt wird, wird
in dem Augenblick durch die in dem Hilfsbehälter enthaltene Luft zerstäubt, in welchem
sich das Ventil 2,6 des Zerstäubers öffnet, und wird dann in die Zündkammer
12 geschleudert. Im gewünschten Augenblick stellt der Schiaber 6 des Verbindungskanals
4 die direkte Verbindung zwischen dem Zylinder und der Zündkammer her; die durch.
den Kolben verdichtete Verbrennungsluft strömt dann in die Zündkammer ein, wo sie
die Verbrennung des bereits zerstäubten Brennstoffes hervorruft.