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Viertaktbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Verbesserung
von Viertaktbrennkraftmaschinen mit einer im Zylinderkopf angeordneten und mit dem
Hubraum des Arbeitskolbens über einen vorzugsweise tangential eintretenden Kanal
in Verbindung stehenden, angenähert kugelförmigen Brennkammer, in welche während
eines Teiles des Saughubes über ein regelbares Ventil ein übersättigtes Brennstoff-Luft-Gemisch,oder
ein Gas eingesogen wird, während der Hauptteil der Verbrennungsluft gleichfalls
während des Saughubes über ein im Zylinder angeordnetes Ventil unmittelbar in den
Brennraum gelangt und sich gegen Ende des Verdichtungshubes vorwiegend in der Brennkammer
befindet, so daß dort die Zündung einsetzt und das entzündete Gemischoder Gas in
den Hubraum übertritt.
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Die Erfindung besteht darin, daß zwischen der Brennkammer und dem
Kolbenhubraum ein Ventil angeordnet ist, welches zu Beginn des Saughubes bei geschlossenem
Brennstoffventil öffnet, während des weiteren Saughubes bei sich öffnendem Brennstoffventil
schließt, am Ende des Verdichtungshubes voll öffnet und nach erfolgter Zündung teilweise
schließt, so daß während des überströmens des entzündeten Brennstoff-Luft-Gemiscbes
in den Hubraum zwischen diesem und der Brennkammer :ein Drosseldurchlaß bestehen.
bleibt. Es ist im Rahmen der Erfindung zweckmäßig, den überströmkanal hinter dem
dort vorgesehenen Ventil in den @oberen Teil- der Brennkammer einmünden zu lassen
und gleichzeitig -als Zerstäuberdurchlaß auszubilden. Weiterhin ist vorteilhaft,
wenn der überströmkanal und die Brennkammer je in einem von außen leicht auswechselbaren
Einsatzstück angeordnet sind oder die Brennkammer wenigstens zum Teil von einem
solchen Einsatzstück begrenzt wird.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in drei verschiedenen Ausführungsbeispielen.
dargestellt, und zwar zeigen die Abb. i bis 3 je einen in Richtung der Zylinderachse
längs geschnittenen Zylinderkopf, und die Abb. q. zeigt ein Steuerdiagramm für das
zwischen Brennkammer und Kolbenhubraum angeordnete Ventil.
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In .den Abb. i bis 3 sind mit a ein wassergekühltes Zylindergehäuse,
mit b ein wassergekühlter Zylinderkopf und mit c ein zum Hubraum d des Arbeitskolbens
führendes Lufteinlaßventil gekennzeichnet. Der Hubraum d steht durch einen überströmkanale
mit einer vom Kolbenhubraum abgesetzten. Brennkammer g in Verbindung. Die Brennkammer
ist annähernd kugelförmig gestaltet, also als Wirbelkammer ausgebildet. Der Ü'berström.-kanal
e wird durch ein Ventil f überwacht. In die Brennkammer mündet weiterhin eine Ansaugeleitung
h für ein von einem Vergaser aufbereitetes übersättigtes Brennstoff-Luft-Gemisch
oder für ein Brenngas ein. Die Zuführung des Brennstofffes wird an der Brennstoffleitung
h durch ein dort vorgesehenes Ventil i geregelt.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach Abb. i und 2 ist die Brennkammer
im Zylinderkopf oberhalb des Hubraumes,d angeordnet, wobei
der Überströmkanal
e im wesentlichen von unten her tangential in die Brennkammer g einmündet. Das Absperrventil
f wird in Abb. i z. B. in an sich bekannter Weise durch ei , , Flüssigkeit gesteuert,
während die Steuer, nach Abb. a in gleichfalls an sich bekännP., Weise auf miechanischöm
Wege von dir Nockenwelle der Haupteinlaß- und .Auslaßventileoder auch von einer
besonderen Welle aus durch den Hebel k erfolgt. In ähnlicher Weise wird auch das
Brennstoffventil i gesteuert werden, so z. B. in Abb. i durch den Schwinghebel 1,
welcher auf der Nockenwelle des Lufteinlaßventils c angeordnet isst. Das Ventil
kann gleichzeitig auch zur Regelung der Brennstoffmenge durch mehr oder weniger
starkes Drosseln .der Ansaugeleitung während des Ansaugens verwendet werden.
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In Abb. i ist vor dem Absperrventil ein weiterer, :einen Teil des
Überströmkanals ,e bildender trichterförmiger Kanal m sowie eine Zerstäubevorrichtung
n angeordnet, welche z. B. aus deiner durchlochten Platte mit einem sich daran ;anschließenden,
kegelförmig sich verengenden kingkanal,o besteht.
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Der Kanaltrichtertn sowie die Zerstäubeivorrichtung n"o und das Ventil/
sind innerhalb eines Einsatzstückes p1, desgleichen der obere Teil der Brennkammer
und das Brennstoffventil i innerhalb eines weiteren Einsatzstückes g angeordnet.
Hierdurch wird eine leichtere Herstellungsmöglichkeit und Zugänglichkeit der Maschine
erzielt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. a ist auf eine besondere Zerstäubevorrichtung
verzichtet und lediglich ,ein als Ventilsitz dienendes Mundstück.p2 vorgesehen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb.3 ist die Brennkammer im wesentlichen
seitlich lieben dem Kolbenhubraum angeordnet. Die Brennstoffansaugeleitunglt mündet
von unten her ein, während der überströmkanal e im oberen Teil der Brennkammer g
tangential v,on dieser abzweigt. Das Absperrventil f, der Überströmkanal e sowie
die gesamte Brenn-Icammer sindinnerhalbvon Einsatzstücke p3,x3 und gg angeordnet.
Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß Kondensate weder verlorengehen noch
in den Kolbenhubraum übertreten. können. Auch ergibt sich infolge der Schräganordnung
des Überströmkanals e zum Ventil f eine günstige Strömung und Wirbelung in der Brennkammer.
Um einen sicheren und dichten Abschluß des Ventils/ zu gewährleisten, besitzt dieses
auf beiden Seiten seines Kopfes in an sich bekannter Weise kegelige Dichtflächen.
Ferner wird das Ventil f unter Zwischenschaltung eines federnden Hebels s gesteuert.
Bei t kann weiterhin -eine Düse zum Einspritzen eines leichten Brennstoffes zum
A1fassen von mit Schweröl betriebenen Maschinen eingesetzt werden.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist fol-@inde: ,.S@:Zu Beginn des Ansaugehubes
sind zunächst Ventile geschlossen, so daß im Kolben-£=e4libraum d ein Unterdruck
entsteht. Nach @'einem gewissen Kolbenhub nach unten öffnet das Ventil f am überströmkanale,
und der Unterdruck des Hubraumes d pflanzt sich nach der Brennkammer g fort. Hierauf
öffnet das Brennstoffventili, und der Unterdruck in der Brennkammer saugt je nach
seiner Stärke und nach der Öffnungsweite des Ventils f eine bestimmte Menge übersättigtes
Brennstoff-Luft-Gemisch oder ein brennbares Gas aus der Leitung h in die Kammer
g. Etwa gleichzeitig mit der Eröffnung des Brennstoffventilsi schließt das Ventil
f und unterbricht die Verbindung zwischen der Brennkammer g und dem Kolbenhubraum
d. Nach erfolgtem Druckausgleich zwischen der Brennkammer g und der Leitung ix schließt
auch das Brennstoffventill Zvieder. Indessen wächst während des weiteren Saughubes
der Unterdruck im Kolbenhubraum weiter, -und schließlich öffnet das Lufteinlaßventil
c, worauf in den Hubraum d Frischluft einströmt. Mit der Kolbenumkehr schließt das
Lufteinlaßventil c, und die Luft über dem Kolben wird bis über Zündtemperatur verdichtet.
Von dieser Verdichtung bleibt der Inhalt der Brennkammer g zunächst unberührt. Erst
nachdem der Kolben seine obere Totlage erreicht hat und das Ventil f öffnet, also
eine Verbindung zwischen der Brennkammer g und dem Kolbenhubraum d wiederhergestellt
worden ist, erfolgt zwischen diesen beiden Räumen Druckausgleich mit der Folge,
daß sich der Bnennkammerinhalt entzündet und nach dem Kolbenhubraum ausbläst. Die
Steuerung des Ventils f erfolgt dabei in der Weise, daß dieses zunächst ganz weit
öffnet (A-B in Abb.4) und unmittelbar darauf bis auf einen kleinen überströmspalt
schließt (B-C in Abb.4). Es kann also die hochverdichtete Luft rasch und ungehindert
vom Kolbenhubraum d in die Brennkammer g überströmen; während umgekehrt das ,ausblasende
Gemisch bei seinem übertritt in den Kolbenhubraumd gedrosselt wird. Dadurch wird
bewirkt, daß der Sauerstoff der Verdichtungsluft wohl rasch dem Brennkammerinhalt
zugeführt wird, aber trotzdem unzulässig hohe Spitzendrücke vermieden werden.
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Das Absperrventil f bleibt. zweckmäßig während des Arbeitshubes
so lange geöffnet, bis das aus der Zeichnung nichtersichtliche, Auslaßventil geöffnet
hat. Bei rascher Eröffnung des Auslaßventils entsteht durch die abschwingende Abgasmenge
im Kolbenhubrauen
d ein gewisser, nur für einen kurzen Augenblick
auftretender Unterdruck, welcher die Restgase zum größten Teil .aus der Brennkammer
g zieht. Sobald dies geschehen ist, schließt das Ventil/, damit die im Kolbenhubraiun
stehenden Abgase während des Spülhubes nicht wieder in die Brennkammer geschoben
werden. Das Ventil/ öffnet erst wieder, wenn das Ausläßventil geschlossen ist und
der Saughub des Kolbens eingesetzt hat, wie eingangs beschrieben.
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Die Stärke des Unterdruckes in der Brennkammer wird durch die Wahl
der Eröffnungsuni Schließzeiten des Ventils i geregelt. Es verträgt der Betrieb
der Brennkraftmaschine eine Verlegung dieser Zeiten in bestimmten Grenzen durchaus.
So kann das Absperrventil f auch schon mit dem Beginn der Ansaugeperiode geöffnet
werden. Doch hat eine spätere Eröffnung den Vorteil eines größeren Saugzuges auf
die in der Brennkammer verbliebenen Abgasreste. Die in. bezug auf die Eröffnung
des Ventils f spätere Eröffnung des Ventils i bei gleichzeitigem Schluß des
Ventils f
hat ferner den Vorteil, daß der Brennstoff oder das Brennstoffgemisch
erst nach der Entleerung der Brennkammer g eingeführt und somit eine hohe Sicherheit
gegen ein. vorzeitiges Übertreten desselben in den Hubraum und gegen dort stattfindende
Frühzündungen erzielt wird. Bei geeigneter Biemessung und Anordnung von Brennkammer,
Überströmkanal und Ventilen kann jedoch unter Umständen auch ein gleichzeitiges
Eröffnen beider Ventilei iuad i! vorgesehen werden, sofern nur durch rechtzeitiges
Schließen des Ventils/ der Übertritt von Brennstoff und die Bildung eines zündfähigen
Gemisches im Hautraum verhindert wird.
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Das Haupteinlaßventil c wird zweckmäßig erst nach Eröffnung des Absperrventils
f und gegebenenfalls sogar erst nach Schluß desselben eröffnet, damit der im Zylinder
durch den Kolben erzeugte Unterdruck sich voll auf die Brennkammer g auswirken kann,
jedoch ist eine solche späte Eröffnung des Haupteinlaßventils c nicht unbedingt
erforderlich. Die Steuerung der einzelnen Ventile m!uß jedenfalls in solcher Weise
erfolgen, daß bei Beendigung der Saugperiode bzw. der Ladeperiode die Brennkammer
g mit einem übersättigten Brennstoffgemisch und der Kolbenhubraum mit der erforderlichen
Verbrennungsluft gefüllt ist.