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Einspritzbrennkraftmaschine mit Aufladung und Einspritzung einer Hilfsflüssigkeit
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine mit einem Brennstoff verhältnismäßig
geringer Klopffestigkeit, z. B. finit Benzin, betriebene Einspritzbrennkraftmaschvne,
bei der zur Erhöhung der Leistung, z. B. beim Anlassen, der Ladedruck erhöht und
gleichzeitig ein Hilfsbrennstoff höherer Klopffestigkeit, z. B. spiritushaltiger
Brennstoff bzw. Spiritus selbst oder Wasser oder Wasserdampf, zugeführt wird, und
bezweckt eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung solcher Einspritzbrennkraftmaschinen.
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Es liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, zu verhindern,
daß der Grad der Aufladung erhöht wird, ohne daß gleichzeitig die Zufuhr der Hilfsflüssigkeit
sichergestellt ist, da sonst die Brennkraftmaschine thermisch zu hoch beansprucht
würde. Es ist bekannt, bei Brennkraftmas,chinen, die sowohl als Vergasermaschinen
als auch als Eins;pritzbremlkraftmasichinen ausgebildet sein können, zur Vermeidung
von Klopferscheinungen und anderen schädlichen Einflüssen bei zeitweiserErhähung
derLeistung zusätzlich eine Hilfsflüssigkeit-zuzuführen, die dessen .schädlichen
Einflüssen entgegenwirkt. Dabei hat man schon die Zuführung der Hilfsflüssigkeit
in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe oder in Abhängigkeit von der
Wirksamkeit des Aufladegebläses vorgeschlagen. Weiter sind Betriebsverfahren vorgeschlagen
wurden, bei denen die Hüfsflüssigkeit vozüb.ergehend bei Leistungen ,oberhalb der
Noirmalleistumg in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine in die Ladeluft eingespritzt
wird, wobei die Regelung der Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Ladelufttemperaturoder
dem Ladeluftdruck oder auch von beiden Größen erfolgt.
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Alle diese bekannten Einrichtungen und Vorschläge haben aber den Nachteil,
daß keine vollständige Gewähr für die Zuführung des Hilfsbrennstoffes bzw. der Hilfsflüssigkeit
bei Erhöhung der Leistung über die Normal-
Leistung gegeben ist.
Das Versagen der Fürdervorrichtung für die Hilfsflüssigkeit oder das Leerlaufen
des Hilfshrennstoffbehälters haben zur Folge; daß bei Leistungserhöhung der Mäscliine
durch Ausbleiben der Hilfsflüssigl,eit die schädlichen Einflüsse, wie z. B. Klopferscheinungen,
nichtunterbundenwerden.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, däß ein
in der Gebläsedruekleitung der Ladepumpe angeordneter und über eine Steuervorrichtung
vom Druck der Hilfsflüssigkeit gesteuerter Auslaßventilkörper, z. B. eine Drosselklappe;
bei wnterbro:chener Förderung der Hilfsflüssigkeit im öffnungssinne und bei zunehmender
Förderung der Hilfsflüssigkeit im Schließsinne beeinflußt wird. Der Druckraum. der
für die Hilfsflüssigkeit vorgesehenen Pumpe besitzt eine Abzweigleitung; die an
den Zylinder eines auf der Gegenseite federbelasteten Steuerkolbens .angesichlossen
ist, dessen Kolbenstange dem Auslaßventilkörper in der Gebläsedrwckleitung steuert.
Beim Einbau: der Einspritzb.rennkraftmaschine in ein Luftfahr-zeug ist zwischen
der Kolbenstange des Steuerkolbens und ihrer Angriffsstelle an einem Hebelarm des
Gestänges der Drosselklappe eine Barometerdo-se angeordnet. Dabei ist es möglich,
die durch die Hilfsflüssigkeit beeinflußte Steuervorrichtung gleichzeitig mit einer
Anzeigevorrichtung zu kuppeln, die das Ausbleiben der Hilfsflüssigkeit anzeigt.
Außerdem kann die Einrichtung so getroffen sein, daß von der Abzweigleitung zwischen
dem, Druckraum der Hilfspumpe und dem Steuerkolben der Drosselklappe eine durch
einen von Hand oder selbsttätig umschaltbaren Hahn überwachte Rücklaufleitung abzweigt.
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Durch die vorbeschriebene erfindungsgemäße Anordnung ist die Gewähr
dafür gegeben; daß die Aufladung von der Zufuhr der Hilfsflüssigkeit in der Weise
abhängig ist, daß eine höhere Aufladung nicht erfolgen kann, wenn die Zufuhr der
Hilfsflüssigkeit aus irgendeinem Grunde unterbrochen ist.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt,
und zwar zeigt die Abbildung eine Einspritzbrennkraftmaschine in Seitenansicht und
Schnitt in schematischer Darstellung zusammen mit den zugehörigen Brennstoff- und
Flüssigkeitsbehältern.
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Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel treibt der Motor i durch seine
Kurbelwelle 2 über eine Kupplung 3 ein Kreiselgebläse q. an. Das Kreiselgebläse
fördert Aufladeluft in ein Hauptansaugrohr 5, von wo aus diese durch die Stutzen
5' den einzelnen Zylindern zuströmt. Die Kupplung 3 wird durch ein Gestänge 6 ein-
oder ausgeschaltet. Eine durch l eine Nebenwelle 7 angetriebene Einspritzpumpe 8
versorgt die Einspritzdüsen der einzelnen Zylinder über die Leitungen 9 mit Brennstoff,
welcher aus ,einem Behälter io durch die Leitung i i der Pumpe 8 zufließt. Mit der
Brennstoffeinspritzpumpe 8 ist eine Hilfspumpe 12 durch eine zweite Kupplung 13
lösbar verbunden, welche durch ein Gestänge 6a bedient wird. Die Saugleitung 14
der Hilfspumpe ist an einen Hilfsbehälter 15 angeschlossen. Dieser Hilfsbehälter
enthält einen klopffesteren Brennstoff als der Hauptbehälter i o; z. B. spiritushaltigen
Brennstoff oder Spiritus oder Alkohol oder auch Wasser. Die Hilfsflüssigkeit wird
von der Pumpe 12 den Leitungen 16 zugeführt und in die Ansaugkrümmer 5' durch kalibrierte
Düsen eingespritzt. Von hier aus gelangt die von der Pumpe 12 geförderte Hilfsflüssigkeit
mit der Verdichtungsluft in die einzelnen Zylinder.
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An den Druckzaum der Pumpe 12 ist eine Abzweigleitung 17 angeschlossen,
welche in einen Hilfszylinder 18 .einmündet. In diesem Hilfszylinder 18 gleitet
ein durch eine Feder 19 belasteter Kolben 2o, dessen Kolbenstange an einem. Ende
einer Barometerdose 21 angreift: Das andere Ende der Barometerdose beeinflußt das
Hebelgestänge 22 einer Drosselklappe 23 in einem Rohrstutzen 2q., Welcher am. Gebläsedruckrohr
oder am Ende ödes Motorhauptansaugrohres 5 angesetzt ist. Die Hilfsanordnung 18
bis 23 ist derart zusammengebaut, daß bei entspannter Feder i g der Kolben 20 gegen
die Mündung der Leitung 17 'hin verschoben und die Drosselklappe 23 geöffnet ist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung ist folgende:
Normalerweise ist die Kupplung 3 ausgerückt und das Gebläse q. außer Betrieb. Die
Kupplung 1 3 ist ebenfalls ausgerückt und die Hilfspumpe 12 gleichfalls außer Betrieb.
In dieseln. Falle wird lediglich der normale Brennstoff aus dem Behälter io durch
die Pumpe 8 an den Haupteinspritzdüsen der Zylinder eingespritzt.
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Wird nun von der Brennkraftmäschine z. B. -beim Anlassen eine höhere
Leistung verlangt, also eine höhere Aufladun g und Verdichtung gefordert, so werden
mittels der Gestänge 6, öa die Kipplungen 3 und 13 -en.-gerückt mit der Folge, daß
das G.ebläsie q. und die Hilfspumpe 12 mitzuarbeiten beginnen. Es wird also von
diesem Augenblick. an erstens in das Hauptansaugrohr 5 Druckluft gefördert und zweitens
in die Stutzen 5' die klopffestere Hilfsflüssigkeit aus dem Hilfsbehälter 15 eingespritzt.
In dem Augenblick, in. welchem die Hilfspumpe 12. zw fördern beginnt, strömt auch
Hilfsflüssigkeit aus dem Druckraum der Pumpe 12 durch die Leitung 17 in den Zylinder
18 vor den Kolben 20; und
deren Druck überwindet dort die Spannung
der Feder i9. Der Kolben 2o bewegt sich nach oben und schließt durch die Drosselklappe
23 den Durchlaß durch den Stutzen 2q., so. daß der volle Gebläsedruck im Rohr 5
aufrechterhalten bleibt.
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Setzt ,aus irgendeinem Grunde die Flüssigkeitszufuhr aus der Pumpe
12 aus, so tritt auch in der Leitung 17 und vor dem Kolben 2o im Hilfszylinder 18
kein Druck auf, welcher die Drosselklappe 23 umstellt. Es bleibt dann der Durchlaß
durch den Stutzen 2,4 geöffnet, und die durch das Gebläse ¢ in Idas Rohr 5 geförderte
Luft bläst durch den Stutzen 24 ab. Es wird den Stutzen 5' nicht mehr Druckluft
zugeführt, als wenn das Gebläse sich außer Betrieb befindet. Es kann die Hilfseinrichtung
18 bis 22 gleichzeitig mit einer Vorrichtung verbunden sein, welche ein Ausbleiben
der Hilfsflüssigkeitszufuhr ,anzeigt.
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Von der Leitung 17 ist zwischen dem Druckraum der Hilfspumpe 12 und
dem Steuerkolben 2o der Drosselklappe 23eine Rücklaufleitung 25 abgezweigt, die
durch einen Hahn 26 von Hand oder selbsttätig über das Gestänge 27 beeinflußt werden
kann.
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Die Barometerdose 21 hat den Zweck, die Drosselklappe 23 zu schließen,
wenn die Brennkraftmaschine als Antrieb für min Luftfahrzeug verwendet wird und
dieses bei abgeschalteter Hilfspumpe 12 und angeschaltetem Gebläse sich in größerer
Höhe befindet. Bei Kraftfahrzeugen und Schiffen ist die Barometerdose entbehrlich.
An Stelle der plötzlich wirkenden Kupplungen 3 und 13 können natürlich auch Anordnungen
getroffen sein, deren Eingriff sich allmählich steigert, wie dies z. B. bei Flüssigkeitskupplungen-
mit veränderlichem Schlupf der Fall ist. Die Regelung der Einspritzpumpen kann in
der üblichen Weise z. B. durch eine verschiebbare Regelstange erfolgen. Die Einspritzmenge
kann auch derart in Abhängigkeit von der Einschaltung des Gebläses geregelt werden,
daß bis zu einer bestimmten Regelstellung lediglich den Brennstoffeinspritzdüs.en
Brennstoff zugeführt wird und daß nach dem Überschreiten -einer bestimmten Regelstellung
das Gebläse in Betrieb gesetzt wird und zugleich das Einspritzen von Hilfsflüssigkeit
beginnt. Die Einsprätzwirkung der Hilfspumpe kann auch statt durch Abschalten der
Pumpe z. B. durch Zurückströmenlas,sen der geförderten Hilfsflüssigkeit ausgesetzt
werden. Im letzteren Falle wären die Abzweigung der Rücklaufleitung und der zugehörige
Umschalthahn an die Leitung 17 zu verlegen. Ferner ist es im Rahmen der Erfindung
beliebig, an welcher Stelle der Druckluftleitung oder des Zylinders die Hilfsflüssigkeit
eingespritzt wird. Beide Kupplungen 3, 13 können gegebenenfalls durch ein gemeinschaftliches
Gestänge bedient werden.