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Einspritzbrennkraftmaschine mit Luftspeicher Die Erfindung betrifft
solche Luftspeichermaschinen, bei denen der Brennstoff von der Hubraumseite Lider
gegen die Speichermündung #eingespritzt wird, ein Teil des eingespritzten Brennstoffs
in den Speicher gelangt und durch eine Hilfsverbrennung im letzteren die Ausblasung
der Speicherluft beschleunigt wird.
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Bei den bekannten Ausführungen dieser Art entsteht durch die Hilfsverbrennung
im Speicher eine Abgaswolke in Nähe der Speichermündung, so daß der Speicher zuerst
Ab-
gase, dann ein Gemisch aus Luft und Abgas-en und schließlich reine Luft
abbläst oder Luft und Abgase wirbeln im Speicher durcheinander, und es wird hauptsächlich
ein Gemisch aus Luft und Abgasen abgeblasen. Da die Hauptverbrennung sich nur über
einen kleinen Teil des Arbeitshubes erstreckt, so biefindet sich nach beendigter
Verbrennung noch ein beträchtlicher Anteil an reiner oder mit Abgas verdünnter Luft
im Speicher, die zwar an der weiteren Expansion teilnimmt, aber für die eigentliche
Verbrennung nicht nutzbar gemacht wird.
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Ferner sind Ausführungen mit dreigliedrigem Brennraum, bestehend aus
Hauptbrennraum, Vorkammer undeinem mit beiden Räumen verbundenen Luftspeicher bekannt,
bei denen die Vorkammer die Aufgabe hat, einerseits den in sie eingespritzten Brennstoff
in den Hauptbrennraum hinein zu zerstäuben, andererseits durch den nach dem Luftspeicher
sich fortpflanzenden überdruck ein beschleunigtes Abblasen der Speicherluft zu bewirken.
Da nun jede Vorkammerverbrennung wegen des großen Brennstoffüberschusses
bekanntlich eine unvollkommene ist - quantitative und qualitative Teilverbrennung
-, so befindet sich nach beendeter Hauptverbrennung in der Vork-ammer und
mindestens teilweise auch im Luftspeicher unvollkommen verbranntes Gemisch. Daher
findet man auch häufig-er die umgekehrte Anordnung, daß ein Luftspeicher, der nur
mit der Vorkammer in Verbindung steht, dazu dient, die letztere von Brennstoffresten
und brennbarem Gemisch reinzuspülen.
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Weiterhin sind Ausführungen mit unterteiltem Luftspeicher bekannt,
bei denen eine Aussparung im Kolben den alleinigen Brennraum bildet, in den der
Brennstoff unmitt-elbar eingespritzt wird. Durch die abblasenden Speicherluftstri#nie
wird der Brennstoffstrahl an verschiedenen Stellen und unter verschiedenen Winkeln
getroffen und eine entsprechende Durchwirbelung des Brennraumes bewirkt.- Die Speicheröffnungen
nach dem Brennraum sind dabei so angeordnet, daß sie vom Brennstoffstrahl nicht
getroffen werden und eine zusätzliche Verbrennung in einer der Speicherkamm#ern
nicht stattfindet. Durch die Speicherunterteilung soll die Energie der aus den einzelnen
Kammern abblasenden Luftströme
so abgestimmt werden, daß bei ihrem
Zusammenwirken ein Bestwert erreicht wird. Das Abblasen erfolgt jedoch erst beim
Kolbenrückgang unter der Saugwirkung de## letzteren, so daß ein beträchtlicher Anteil:#
der Speicherluft unausgenutzt bleibt. . -
Dagegen werden bei der Anordnung
gemäß der Erfindung die, Speicherluft wie auch der eingespritzte Brennstoff restlos
ausgenutzt. Zu diesem Zweck wird der Luftspeicher in einen Haupt- und einen Nebenspeich#er
unterteilt und die Hilfsverbrennung in den Nebenspeicher verlegt, der seinerseits
durch geeignete überströmkanäle derart mit dem Hauptspeicher verbunden ist, daß
die Abgase aus der Hilfsverbrennung während des Abblasevorganges die Luft aus dem
Hauptspeicher nach dem Hubraum verdrängen und den ersteren planmäßig ausspülen.
Dabei wird der Brennstoffstrahl derart gegen die Mündung des Nebenspeichers gerichtet,
daß einerseits ein dem Luftinhalt des Nebenspeichers etwa entsprechender Brennstoffanteil
in den letzteren gelangt, während in den Hauptspeicher wenig oder gar kein Brennstoff
eindringt und daß andererseits der im Hauptbrennraum verbleibende, insbesondere
der nacheingespritzte Brennstoff, von der abblasenden Speicherluft wirksam erfaßt
wird. Der für die Hilfsverbrennung benötigte Brennstoff kann auch durch eine besondere
Düse direkt in den Nebenspeicher eingespritzt werden, wobei die Verbindung zwischen
Nebenspeicher und Hubraum. unter Umständen wegfallen kann. Anderenfalls werden die
Verbindungskanäle nach dem Hubraum für die beiden Speicher am besten so bemessen,
daß sich der Hauptspeicher beim Kolbenrückgang schneller #entleert als der Nebenspeicher,
daß also während des Abblasens dauernd ein Druckgefälle vom Nebenspeicher zum Hauptspeicher
vorhanden ist. Das Verhältnis der Rauminhalte der beiden Speicher bzw. der Anteil
der Hilfsverbrennung an der gesamten Verbrennung ist durch die Forderung bedingt,
daß unmittelbar nach beendeter Hauptverbrennung die Luft aus dem Hauptspeicher ftiöglichst
restlos verdrängt und durch Ab-
gase aus der Hilfsverbrennung ersetzt sein
soll. Die verfügbare Speicherluft wird in diesem Fall vollständig für- den Verbrennungsprozeß
nutzbar gemacht.
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In den Abb. i bis 4 sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
dargestellt, wobei die Speicher jeweils seitlich im Zylinderdeckel angeordnet sind.
Der Erfindungsgedanke kann jedoch ebensogut bei anderen Speicheranordnungen, z.
B. bei Kolbenspeichern, verwirklicht werden.
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Bei der Ausführung nach Abb. i ist der Nebenspeicher a seitlich vorn
Hauptspeicher b
angeo rdnet und mit letzterem durch die Bohrungen e- in der
Lochplatte d verbunden. Die Bohrungen c sind in kleinen Abständen
gleich--mäßig über den ganz-en Querschnitt des liguptspeichers verteilt.
Um Spülschatten ZW#'##ermeiden und die Durchschlagskraft der Teilströme im
Interesse einer möglichst wirbelfreien Spülung abzuschwächen, sind die Bohrungen
nach dem Hauptspeicher zu düsenförmig erweitert. Der Hauptspeicher ist durch die
Kanäl.ee, der Nebenspeicher durch Kanal/ mit dem Mischraumg verbunden, der in Form
eines stumpfen Hohlkegels dem Hubraum vorgelagert ist. Der Gesamtquerschnitt der
Kanäle e und der Querschnitt des Kanals f ist so bemessen, daß der Druckausgleich
nach dem Mischraum. im Hauptspeicher schneller erfolgt als im Nebenspeicher. Der
Brennstoff wird mittels der Düse li durch den Mischraum, gegen die Mündung des Kanals
eingespritzt. Durch mehr oder weniger trichterförmige Ausbildung dieser Mündung
im Verein mit entsprechender Richtung des Brennstoffstrahls kann man die in den
Nebenspeicher eindringende Brennstoffmenge bei gleichbleibendem lichtem Durchmesser
des Kanals J weitgehend verändern.
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Die Einspritzung beginnt kurz vor der oberen Kolbentotlage, also während
eine nach den Speichern gerichtete Luftströmung herrscht. Der in den Nebenspeicher
gelangende Brennstoff Nvird durch den ihn begleitenden Luftstrom zusätzlich zerstäubt
und über den ganz-en Raum verteilt. Sobald die Hilfsverbrennung im Nebenspeicher
durch Selbstzündung oder durch eine besondere Zündquelle eingeleitet ist, wird durch
den entstehenden überdruck die Strömungsrichtung umgekehrt, und es fließen einerseits
durch den Kanal/, andererseits durch die Bohrungenc Abgasströme aus dem Nebenspeicher
ab. Während der unmittelbar nach dem Mischraum abfließende Teilstrom den nacheingespritzten
Brennstoffstrahl gewissermaßen abbremst und zerstäubt, so daß sich hier eine Brennstoffwolke
bildet, bewirken die in den Hauptspeicher eindringenden Teilströme ein beschleunigtes
Abblasen der Speicherluft nach dem Mischraum und spülen dabei den Hauptspeicher
im Gleichstrom vollkommen aus. Die abblasendeSpeicherluft trifft inmehrerenTeil.-strömen
auf die im Mischraum entstandene Brennstoffwolke und den nacheingespritzten Brennstoffstrahl,
wobei Luft und Brennstoff gründlich mit-einander vermischt werden. Das Gemisch entzündet
sich an dem heißen Abgasstrom aus dem Nebenspeicher oder durch die eigene Verdichtungswärme.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 und 3 sind beide Speicher
als Hohldrehkörper ausgebildet. Der Nebenspeichera ist konzentrisch
im
Hauptspeicher b angeordnet und mit letzterem durch die überströmkanäle c
verbunden, welche annähernd tangential in beide Speicher ausmünden. Die Verbindungskanäle
e und j der Speicher mit dem Mischraum (Y sind wiederum so bemessen, daß der Druckausgleich
nach dem letzteren im Hauptspeicher schnell-er erfolgt als im Nebenspeicher. Der
Brennstoff- wird durch die Düse k gegen die Mündung des Kanals j eint# gespritzt.
Während des Verdichtungshubes stellt sich infolge des schnelleren Druckausgleichs
im Hauptspeicher ein überdruck gegenüber dcm Nebenspeicher ein, so daß Luft aus
dem Hauptspeicher in den Nebenspeicher überströmt und dessen Inhalt in kreisende
Bewe-"un u - versetzt wird. Gleichzeitig dringt durch den Kanal
i ein axial gerichteter Luftstrom in den Nebenspeicher ein. Der kurz vor
Kolbentotlage eingespritzt-e Brennstoff wird von dem axialen Luftstrom erfaßt und
in den Nebenspeicher mitgerissen, wo die Gemischbildung für die Hilfsverbrennung
infolge der beiden Luftbewegungen unter denkbar günstigen Umständen erfolgt. Im
Anschluß an die Hilfsverbrennung folgt wiederum die Ausspülung des Hauptspeichers
im Gleichstrom. Dabei wird den eintretenden Abgasen durch die Einlaufrichtung der
überströmkanäle eine Drehbewegung im Hauptspeicher erteilt, wodurch eine gewisse
Schichtenbildung begünstigt und die Vermischung von Speicherluft und Ab-
gasen
hintangehalten wird. Die Gemischbildung im Mischraum und die Hauptverbrennung verlaufen
ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel.
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Die Ausführung nach Abb.4 unterscheidet sich von der vorhergehenden
vor allem dadurch, daß dem Nebenspeicher der für die Hilfsverbrennung benötigte
Brennstoff durch eine besondere Einspritzdüsei zugeführt wird. Der Kanal
f dient dabei nur noch zum Ab-
blasen von Brennstoffresten, die sich
etwa bei wiederholtem Anlassen auf dem Boden des Nebenspeichers festsetzen könnten,
ferner für die schon erwähnte zusätzliche Zerstäubung des mittels der Düse
k in den Mischraum a,
eingespritzten Brennstoffes durch den abblasenden
Abgasstrom aus der Hilfsverbrennung und gegebenenfalls zur Entzündung der Ladung
im Mischraum durch die heißen Ab-2,ase. Unter Umständen kann der Kanal/ D ganz wegfallen
und der Nebenspeicher entsprechend kleiner ausgeführt werden, da dann seine Abblase#energie
für die Ausspülung des Hauptspeichers voll zur Verfügung steht. Werden beide Einspritzdüsen
durch ein und dieselbe Pumpe gespeist, so ist auch die Einspritzdauer für Haupt-
und Nebenspeicher etwa gleich, Die Hilfsverbrennung verläuft zeitlich neben der
Hauptverbr#ennung bzw. eilt der letzteren kurz voraus. Auf diese Weise entsteht
ein besonders gleichmäßiger und ZD nachhaltiger Spülstrom vom Nebenspeicher nach
dem Hauptspeicher, der ein entsprechend stetiges Abblasen der Speicherluft und einen
ausnehmend weichen und stoßfreien Verlauf der Hauptverbrennung zur Folge hat. Die
überströmkanäle c münden wie bei der zuvor beschriebenen Ausführung annähernd tangential
in beide Speicher aus. Die Zahl der Überströmkanäle kann natürlich auch wesentlich
größer sein als vier (Abb.3), wobei die stärkere Unterteilung des gesamten Spülstromes
auf einen wirbelfreien Spül-
verlauf sich günstig auswirkt. Die Verbindungskanäle
e zwischen Hauptspeicher und Mischraum können radial oder tangential und unter einem
beliebigen Winkel in den Mischraum münden.