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Mit Zeitpunktfremdzündung arbeitende, luftverdichtende Brennkraftmaschine
Bei Brennkraftmasehinen, insbesondere denjenigen, die für Flugzeuge bestimmt sind,
ist es bekannt, an jedem Verbrennungsraum sowohl mehrere Einlaßventile als auch
mehrere Auslaßventile und mehrere Zündkerzen zu verwenden. Durch die Herbeiführung
der Zündung mittels mehrerer Zündkerzen erreicht man teils eine höhere Leistung,
teils eine höhere Betriebssicherheit. Bei derarti-,cren Motoren mit Einspritzung
des Brennstoffes in den Verbrennungsraum und mit besonderer Zündvorrichtung, als
welche vorzugsweise elektrische- Zündkerzen verwendet werden, entstehen jedoch gewisse
Schwierigkeiten. Die Vorteile der Mehrfunkenzündung werden nämlich nur dann erreicht,
wenn die Zündungen ziemlich gleichförmig und gleichzeitig stattfinden.
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Die Erfin#dung hat nun den Zweck, eine solche möglichst gleichzeitige
und gleichfürmige Zündung in mit ZeitpunktfremdzÜndung arbeitenden, luftverdichtenden
Brennkraftmaschinen herbeizuführen, bei denen gegen En#de des Verdichtungshubes
flüssiger Brennstoff in die sich im Verbrennungsraum drehende Luftlaidung eingespritzt
wird und bei denen wenigstens zwei je aus einer Brennstoffeinspritzvorrichtung
bzw. einem Brennstoffstrahlenbün,del, einer Zündvorrichtung, einem Auslaß- und einem
Einlaßventil bestehen-de Gruppen von Bäriebseleinenten vorgesehen sind. Die Aufgabe,
eine möglichst gleichzeitige Zündung an mehreren Zündvorrichtungen zu erzielen,
wird erfahrungsgemäß am, sichefsten erreicht, wenn dieZündvorrichtungen mit Bezug
auf die eingespritzten Brennstoffstrahlen, dieVentile der Brennkraftmaschine und
die Luftdrehung im Verbrennungsraum an einer bestimmten Stelle angebracht sind.
Es
ist in diesem Zusammenhang schon bekannt, bei der vorstehend umrissenen Gattung
von Brennkraftinaschinen die Strahlenbündel von einer in der Zylinderkopfmitte angeordneten
Stelle aus einztispritzen und, in Drehrichtung der Luftladung gesehen, eine Zündkerze,
einEinlaßventil, eine zweiteZündkerze und ein Auslaßventil im Verhrennungsraum rund
um die Ausspritzste-lle herum anzuordnen. Auf Grund der Luftdreh-ung wird hierbei
die von einem Brennstoffstrahlenbündel beigemischte Brennstoffmenge an dem Einlaßventil,
einer Zündkerze, dem Auslaßventil, der zweiten Zündkerze usw. in der genannten Ordnung
vorbeibewegt. Die von einem zweiten Strahlenbündel beigemischte Brennstoffmenge
wird zunächst an der einen Zündkerze, dann an -dem Auslaßventil, der zweiten Zündkerze
und dem Einlaßventil vorbeibewegt. Die von dem dritten Strahlenbündel beigemischte
Brennstoffmenge -wird an dem Auslaßventil, der zweiten Zündkerze, dein Einlaßventil,
der ersten Zündkerze usw. und die von dem vierten Strahlenbündel beigemischte Brentistoffinenge
an der zweiten Zündkerze, dem Einlaßventil, der ersten Zündkerz#e und dem Auslaßventil
vorbeibewegt. Es ist hieraus ersichtlich, daß von verschiedenen Strahlenbündeln
beigemischte Teilbrennstoffmengen mehr oder minder aufbereitet entzündet werden.
Vor ihrer Entzündun g werden sie ungleichförmig erhitzt, da das Auslaßventil
stark erwärmt und das Einlaßventil dagegen kühl ist.
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Bei anderen bekannten Maschinen hat man versucht, die Gleichförmigkeit
der Erhitzung und Entzündungdadurch zu erzielen, daß die Luftdrehung in zwei entgegengesetzten
Wirbeln erfolgt. Dabei ist edem Teilwirbel je
eine Gruppe von Betriebselementen
zugeordnet.
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Die vorliegende Erfindung bezweokt nun demgegenüber eine möglichst
zufriedenstellende Gleichförmigkeit auch bei Brennkraftmaschirien mit einfacher
Luftuindrehung sicherzustellen. Sie besteht darin, daß die Elemente der einen Gruppe
mit Bezug zu gleichartigen Elementen der anderen Gruppe bzw. Gruppen im Sinne der
Luftdrehung, im Brennraum gegeneinander gleichförmig winkelverschoben und dabei
die Zünd- und Einspritzvorrichtungen sowie die Auslaßventile einer jeden Gruppe
mit Bezug auf einander so angeordent sind, daß die an den Zündvorrichtungen zu entzündenden
Brennstoffstrahlenbündel durch die Drehung des Brennstoff-Luft-Gemisches vor der
Zün-dung an einem Auslaßventil vorbeibewegt werden.
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Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen, gemäß der Erfindung werden
nachstehend an Hand einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Die Figuren beziehen sich auf Brennkraftmaschinen mit zwei außermittigen
und ungefähr tangenti:alen Einlaßkanälen und zwei Auslaßka,nälen. Fig. 1, 2,
5 und 6 sind Draufsichten verschiedenerAusführungsformen und veranschaulichen
schematisch die Lage der genannten Kanäle und der zugehörigen Ventilöffnungen sowie
die Anbringung der Einspritz- und Zündvorrichtungen am Verbrennungsraum. Fi".
3 ist eine Ansicht im Schnitt längs der Linie 3-3 und Fig. 4 eine
Ansicht iiii Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. I. Diese Schnittansiehten haben
nur zur Aufgabe, die Ausführung der Einlaßkanäle sowie die Lage der Zündvorrichtungen
und der Einspritzdüse im Zylinderkopf zu verdeutlichen. Gleiche Teile haben die
gleichen Bezugszeichen.
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Die beiden einander diametral gegenüberliegenden Einlaßkanäle i und:2
we rden durch die in Fi- - 3 dargestellten Ventil,- 1, 2, #esteuert. Die
Kanäle sind so eingerichtet. daß,. inder Draufsicht gesehen, die Verlängerung ihrer
Mittellinien zwischen der 'Mitte und dem Umfang des Zylinders liegt. Bei der e#
zn gezeigten Ausführungsforin liegen sie zu beiden Seiten fder Ebene des Schnittes
4-4 und ungefähr parallel zu dieser Ebene. Der Kanal i kann einen etwas kleineren
Ouerschnitt und eine etwas größere Neigung zur Längsachse des Verbrennungsranines
haben als der Kanal:2. Diese Anordnung hat die Wirkung, daß die Luft, die durch
den Kanal 2 und das Ventil 2, in den Brennratim einströmt, sich unter dem offenen
Ventil i" des Kanals i vorbeibewegt, ohne mit dem letztgenannten Ventil in Berührung
zu kommen, so daß eine bessere Zylinderfüllung und eine stärkere Erwärinung der
Luftströme an der heißen Zylinderwand bzw. eine gute Zylinderkühlung erzielt werden
können. Die Brennstoffeinspritzung erfolgt bei der A.usführungsform gemäß Fig. i
durch die mittig angeordnete Düse 5, in zwei Strahlenbündeln 6 und
7. Zwei Zündkerzen 8 und 9 sind:am Umfang des Verbrennungsraumes
io ungefähr diametral zueinander angebracht.
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Durch die außerinittige Anordnung der Einlaßkanä,le wird in bekannter
Weise eine Drehung der Verbrennungsluft im Verbrennungsraum herbeigeführt. Diese
Drehbewegung kann in gleichfalls bekannter Weise auch mittels eines Schirmventils
oder einer anderen geeigneten Vorrichtung erzeugt werden. Es sei nun angenommen.
daß sich die Luft im Verbrennungsraum entgegen der Bewegungsrichtung des Uhrzeigers
dreht, wie dies durch den Pfeil 21 veranschaulicht ist. Die Auslaßkanäle ii und
1:2 sind ebenfalls diametral angebracht und werden durch
nicht gezeigte
Ventile gesteuert. Aus den Schnittansichten gemäß den Fig. 3 und 4 ist
zu ersehen, daß der- Kolben 13 in bekannter Weise mit einem Kragen 14 und
mehreren Ringen 15 versehen ist. Ferner ist -die von den Zündvorrichtungen
8 und 9 _ eingenommene Lage zu erkennen.
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Die bei-den Brennstoffstmhlen 6 und 7 werden gegen Ende
des Verdichtungshubes des Motorkolbens wenigstens ungefähr in Richtung auf die heißen
Auslaßventile zu eingespritzt. Dadurch wird eine Erwärmung und gegebenenfalls auch
eine Verdampfung der Brennstoffstrahlen erzielt, so daß, wenn die Zündung
an den Kerzen 8 bzw. 9 erfolgt, der Verbrennungsprozeß völlig oder
nahezu völlig gleichförmig Xerläuft. Die an sich bekannte Maßnahme, den Brennstoff
in die Nähe der Auslaßventile zu spritzen und das gebildete Brennstoff-Luft-Gemis,ch,dann
mit Hilfe der sich drehenden Verbrennungsluft zu den Zündvorrichtungen zu befördern,
wird als besonders vorteilhaft angesehen. Dies schl ' ießt nicht aus, Idaß
eine gleichmäßige Zündung und Verbrennung auch dann erreicht werden könnte, wenn
die Strahlen in Richtung zu anderen Stellen im Verbrennungsraum. an denen gleichförmige
Erwärmung und gegebenen ' falls auch Verdampfung stattfinden kann, gespritzt
werden. Wesentlich ist dabei aber, daß in jedem Falle die Brennstoffstrahlen mit
Bezug auf -die Einlaßventile und -bzw. oder die Auslaßventile ungefähr gleichförmig
verlaufen undebenso die Zündvorrichtungen mit Bezug auf gleichartige Ventile gleichförmig
angeordnet sind.
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Die Zündvorrichtungen werden, was an sich bekannt, gleichzeitig oder
mit gegenseitig versetzten Zünd;momenten in Tätigkeit gesetzt, wobei die Versetzung
des Zündmornentes von der Richtung des Brennstoffstrahles und von dem Weg des Gemisches
zur Zündvorrichtung abhängig ist. Eine solche Versetzung des Zündmomentes kann zuweilen
für die Verbesserung der Verbrennun- vorteilhaft sein. Die Wirkung der Zündvorrichtung
ZD wird in an sich bekannter Weise geregelt.
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Es können auch mehr als zwei, z. B. vier Strahlen eingespritzt und
gleichzeitig beispielsweise durch vier Zündkerzen gezündet -,verden.
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Fig. 2 zeigt in gleicher Weise wie Fig. i eine Ausführungsform mit
auf andere Weise gebildeten Gruppen von Ventilen, Brennstoffstrahlen und Zünd::vorrichtungen.
Die Auslaßkanäle ii und 12, liegen hier an der einen Seite des Veribrennungsraurnes
io. Diese Anordnung der Kanäle ist die bei Vergasermotoren übliche. Vier Brennstoffstrahlen
6,
7 und 6", 7a werden mittels der mittig angeordneten DÜse
5 eingespritzt, und die Luft dreht sich in Richtung des Pfeiles 21. Die zwei
Zündkerzen 8 und 9 sind, in der Drehrichtung der Luft gesehen,
je hinter den Auslaßventilen angebracht." Das mittels der Strahlen
6 und 7 erzeugte' Gemisch wird unmittelbar und gleichzeitig,durch
die genannten Zündkerzen gezündet, sobald sich der Brennstoff an den heißen Auslaßventilen
vorbeibewegt hat. Alsdann wird das von den Strahlen 6", 7" herrührende Gemisch gezündet,
nachdem sich dasselbe eine hinreichend lange Strecke gedreht hat.
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Fi-. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Brennstoff
mittels zweier am Umfang des Verbrennungsraumes angeordneter- Einspritzdüsen 5"
und 5b eingespritzt und mittels der in Drehrichtung ebenfalls hinter den
Auslaßventilen angeordneten Kerzen 8 bzw. 9 gezündet wird. Die Brennstoffstrahlen6
und 7 werden in der Richtung der Luftdrehunggeingespritzt, wie dies durch
den Pfeil 2,1 angedeutet ist. Beide Strahlen gehen zuerst an den Ventilen der Einlaßkanäle
i bzw. 2 und dannan den heißen Auslaßventilen der Kanäle ii bzw. 1:2 vorbei, ehe
sie die Zündk:erzen erreichen.
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Fig. 6 zeigt an einem weiteren Beispiel, wie die Strahlen
6 bzw. 7 von den Einspritzdüsen 5" bzw. 5b aus gegen den Luftstrom
(nach dem Pfeil 21) -und in Richtung auf die Ventileder Auslaßkanäle i bzw. 2 zu
in den Verbrennungsraurn io eingespritzt werden können. Die Zündvorrichtungen
8 und 9
sind, in Drehrichtung der Luft gesehen, hinter den Ventilen
der Auslaßkanäle i i bzw. 12 angebracht. Die Anordnung der Einspritzlöcher der Düsen5a
und 5b, die Strahlenrichtung und die Durchschlagskraft der Strahlen6 und
7 sind dabei so gewählt, daß der Breninstoff gleichzeitig an den Zündvorrichtungen
8 bzw. 9 gezündet werden kann.