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Zündeinrichtung für Einspritzbrennkraftmaschinen Der Sinn der Erfindung
ist, eine einfache, sicher wirkende Zündung bei Verbrennungskraftmaschinen zu erzielen,
die nach dem Dieselverfahren arbeiten, wobei diese Maschinen jedoch ein beliebiges
Druckverhältnis besitzen dürfen, ,also ,auch ein solches gleich demjenigen von Otto-Motoren.
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Der Einbau der erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung ist in alle
mit eingespritztem flüssigem Brennstoff betriebenen Motoren vorgesehen, ganz gleich,
ob diese in stationäre Anlagen, Fahrzeuge, Schiffe oder Flugzeuge eingebaut werden
sollen.
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Soweit es sich um neu zu bauende Motore handelt, wird man ihnen ein
Druckverhältnis geben, das größer als dasjenige der heutigen Ottö-Motoren und kleiner
als dasjenige der heutigen Dieselmotoren ist. Solche Motoren seien kurzweg als Mitteldruckmoturen
bezeichnet.
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Infolge der noch nach Fortfall der Verdichtungserhöhung bei Otto-Motoren
übrigbleibenden Vorteile wird sich der Umbau dieser Motoren und ihre Ausrüstung
mit der erfindungsgemäß ausgeführten Einspritzvöri-ichtung lohnen. Solche Motoren
seien als Niederdruckmotoren bezeichnet.
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Die große Überlegenheit der Mitteldruckmotoren ist bekannt. Hierauf
wird von zwei Seiten .aus gearbeitet. Einmal erstreben dfie Erbauer von Otto-Moteren
für diese ein höheres Druckverhältnis, um die Leistung zu steigern und den Brennstoffverbrauch
zu verringern. Dem sind vorläufig noch enge Grenzen durch die Klopffestigkeit des
Brennstoffes gesetzt. Auf der ,anderen Seite sucht man die Verdichtung der Dieselmotoren
herabzusetzen, um deren Gewicht zu erleichtern und um die Möglichkeit einer größeren
Aufladung zu schaffen. Die Grenze bilden die Schwierigkeiten beim Anlassen und die
mangelhafte Verbrennung bei Teillast.' Die Lösung des Mitteldruckmotors ist bisher,
wie auch im vorliegenden Falle, durch die
Verbindung von Einspritzung
m?t Fremdzündurng gefunden worden. Bei den bekannten Ausführungen wird die Fremdzündung
mittels Funkenstrecken und Glühdrahtgeweben, die von elektrischem Strom durchflossen
sind, erreicht. Diese Freindziindungseinrichtungz i sind im Gegensatz zur vorliegenden
Erfindung in einigem Abstand der Brennstoffdüse vorgelagert, so daß das Brennstoff-Luft-Gemisch
vorbeistreichen und sich dabei entzünden muß. Es sind auch Ausführungen bekannt,
bei denen die Zündkerze mit der Einspritzdüse verbunden ist. Die- Fremdzündung wird
bei den bekannten Bauarten wohl #auch erreicht, aber nicht immer zuverlässig. Beim
Anlassen, bei kalter Maschine und bei Teillast streicht ein Teil des flüssigen Brennstoffes
an der Fremdzündungseinrichtung vorbei, ohne sich zu entzünden, und trifft auf die
Zylinderwandungen. Allmählich wird hierdurch das Schmieröl verdünnt, und der Motor
erleidet einen empfindlichen Lagerschaden. .Anderseits werden bei Vollast die Elektroden
und die Glühdrähte durch die große Hitze im Brennraum schnell beschädigt.
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Es gibt ,auch Motoren mit Fremdzündungseinrichtungen, bei denen k
ein elektrischer Strom zur Erhitzung bzw. Zündung herangezogen wird, sondern bei
denen dem Brennstoffstrahl durch die Verbmennungswärm,e glühend gehaltene Gegenstände
entgegengehalten werden. Diese Motoren sind jedoch reine Dieselmotoren, die mit
hoher Verdichtung arbeiten. Die Fremdzündeinrichtungen stellen hier lediglich Hilfen
dar, um auch Schweröle, z. B. Steinkohlenteeröl, in diesen Motoren verbrennen zu
können. Die eingangs gestellte Aufgabe kann mit solchen Motoren nicht gelöst werden.
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Die Lösung soll hingegen durch die erfindiingsgemäß ,ausgeführte Zündeinrichtung
gebracht werden. Im Zylinder der Verbrennungskraftmaschine arbeiten zwei Elektroden
wie folgt aufeinander: Die eine Elektrode ist die im Zylinderkopf isoliert angebrachte
Brennstoffdüse und die andere Elektrode der Arbeitskolben mit einem Elektrodenansatz:
Beide Elektroden stehen unter elektrischer Spannung. Die Brennstoffdüse befindet
sich gegenüber dem Elektrodenansatz des Kolbens. Sie wird vom Kolben in dessen Richtung
im oberen Totpunkt in den Zylinderkopf hineingeschoben. Bei der Berührung der beiden
Elektroden, nämlich des Elektrodenansatzes mit der Düse, ist der Strom geschlossen.
Gleichzeitig spritzt Brennstoff aus der in der Mitte der Düse gelegenen Mündung
und quetscht sich durch die Berührungsfläche der beiden Elektroden. Hierdurch wird
der übergangswiderstand für den elektrischen Strom verändert, und es treten Funken
auf, die den Brennstoff entzünden, der nunmehr in der verdichteten Luft des Arbeitszylinders
verhrennen kann. Diese Art der Zündung ist hereits für solche Brennkraftmaschinen
vor-"esChlagen worden, deren Einspritzdüse durch den Arbeitskolben angetrieben wird
und bei denen ein Teil der Ladeluft bei .gleichzeitiger Einspritzung des Brennstoffes
auf Zündtemperatur verdichtet wird.
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Bei der Zündeinrichtung gemäß der Erfindung erwärmen sich bei längerem
Betrieb die Berührungsflächen auf eine gleichbleibende Betriebstemperatur, die durch
Spannungsregelung und Formgebung der Elektroden beeinflußt wird. Die Düse soll kühl
bleiben. sie ragt daher möglichst wenig in den Arbeitszylinderraum hinein. Der Elektrodenansatz
des Kolbens darf bei bis auf Null abgedrosselter Spannung bei Höchstlast eine Teinperatur
erreichen, bei der noch keine Formänderting stattfindet, die dann aber schon lange
über der Zündtemperatur des Brennstoffes liegt und diesen auch ohne elektrischen
Strom sicher entzündet. Durch entsprechende Bemessung des die Wärme an den Kolben
,ableitenden Querschnittes des Elektroden:ansatzes wird dies erreicht. Die Rückbewegung
der Brennstoffdüse in Richtung auf den Arbeitskolben zu erfolgt durch Luft- oder
Federdruck.
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Der Brennstoff wird durch eine entsprechend gesteuerte Brennstoffpumpe
bei dem gewünschten Voreinspritzpunkt vor dem oberen Totpunkt eingespritzt. Die
Berührung der Elektroden findet kurze Zeit vor Einspritzbeginn statt. In der Lage,
die die Düse vor dem Berühren mit dem Arbeitskolben einnimmt, ist die Düsenmündung
durch Abdecken von Schlitzen nicht mit der Brennstoffzuführungsleitung verbunden,
so daß kein Nachtropfen des Brennstoffes stattfinden kann.
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Die sich berührenden Teile, die hohe Teinperatur aushalten müssen
und die dem Verschleiß besonders ausgesetzt sind, das sind die Düsenmündung und
der Elektrodenansatz des Kolbens, sind leicht auswechselbar und bestehen aus ' hochwertigen,
hochhitzeheständibem Werkstoff.
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Es sind also drei Vorgänge, die eine vollkomm,enere Verbrennung als
die bisher bekannten Fremdzündungen einleiten. Der Brennstoff muß sich durch zwei
aufeinandergepreßte glühende Flächen pressen. Er fließt dabei in Gestalt eines hauchdünnen
Ölfilms und wird auf bzw. über Entzündungstemperatur erhitzt, und zwar wird jedes
Molekül von dieser Erhitzung erfaßt. Außerdem wird der dünne Ölfilm während seines
Durchtritt-es durch die .aufeinand@ergepreßten Flächen von einer Unzahl elektrischer
Funken durchdrungen. Zuletzt wird der Brennstoff auf das
feinste
zerstäubt und verbrennt in der umgebenden, verdichteten Luft vollständig.
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Bei abgestelltem elektrischem. Strom bleiben zwei der Hauptmerkmale
der erfindungsgemäß ausgeführten Einspritzvorrichtung bestehen, die eine Verbesserung
gegenüber den bekannten Ausführungen darstellen. Das sind das Hindurchquetschen
eines hauchdünnen. Brennstoffilms durch zwei: aufeinandergepreßte glühende Flächen
und die damit gleichzeitig verbundene gute Zerstäubung.
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Hinzu kommt in allen Fällen die Einfachheit der Einrichtung. Es ist
nicht ein einziges zusätzlich gesteuertes Glied vorhanden. Der Stromkreis ist nur
für die kurze Zeit des Berührens .der beiden Elektroden geschlossen, der Stromverbrauch
-ist daher ein geringer.
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Die erfindungsgemäß ausgeführte Zündeinrichtung besitzt gegenüber
den bekannten Ausfüh:rüngen folgende Vorteile: i. Das Anspringen von mit erfindungsgemäßer
Einspritzvorrichtung ausgerüsteten Motoren erfolgt viel leichter und zuverlässiger,
da der Brennstoff vom ersten Einspritzen ab bei jedem Druck und bei jeder Temperatur,
die im Arbeitszylinder herrscht, sicher entzündet wird.
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z. Die Düse ist gegen Verunreinigungen des Brennstoffes sehr unempfindlich,
da alle Leitungsquerschnitte und alle Brennstoffdurchlässe im Augenblick der Förderung
bis auf die Düsenöffnung groß gehalten sind. Letztere ist aber kurz nach ,Beendigung
der Förderung ebenfalls ganz geöffnet.
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3. Die Düse zerstäubt den Brennstoff außerordentlich fein und mit
durchschlagendem Strahl, da der Brennstoff nach dem Durchtritt durch den engsten
Querschnitt unmittelbar in den Arbeitszylinder gelangt, seine Wucht :also nicht
erst an irgendwelchen ihm entgegengestellten Wänden gemildert wird.
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q. Bei Flugmotoren fallen die in großen Höhen infolge der geringen
Luftdichte an der gesamten Zündeinrichtung auftretenden Schwierigkeiten weg, da
die erfindungsgemäße Zündeinrichtung nur mit niedriger Spannung arbeitet. Beschreibung
der Einsprit'zvorri-chtu ng Die D üse D bewegt sich in einem Zylinci; r Z. Eine
Feder T drückt einerseits gegen (las Gehäuseteil G1 und anderseits gegen die 1)
üse D" die durch das Gehäuseteil G.. in ihrer unteren Endlage gehalten wird. Das
Brennstoffzuführungsrohr B mündet in das Gehäuseteil G1, gehalten durch den Ring
R und die Überwurfmutter U. Der Brennstoff !ließt von dem ZuführungsrohrB durch
die Bohrungen i und 2 und über die Anfräsungen 3 und ¢ zum Mündungsstück M. Letzteres
ist auswechselbar an der Düse angebracht. Der vollständig zusammengeschraubte Düsenkörper
wird durch einen Bügel Bit unter Zwischenschaltung der Isolierteile 11 und h und
der Dichtung Di in den Zylinderkopf Zh gedrückt. Der Düsenmündung gegenüber befindet
sich der auswechselbare - Elektrod:ensatz E des Kolbens auf demselben.