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Zweitaktbrennkraftmaschine mit Luftspülung, Brennstoffeinspritzung
und Fremdzündung Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitaktbrennkraftmaschine
mit Luftfpülung, Brennstoffeinspritzung und Fremdzündung, bei der die Spritzdüse
in einer von Zylinder-,vand und Zylinderkopf gebildeten Ecke des Brennraumes angeordnet,
schräg zur Zylinderachse nach unten geneigt ist und im breiten Kegel während des
Einwärtshubes abspritzt, bei der ferner die Zündkerze an einer der Spritzdüse gegenüberliegenden
Seite des Zylinderkopfes angeordnet ist.
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Bei einer bekannten Maschine der angegebenen Art wird der Brennstoff
mit so breitem Strahl in den Zylinder eingespritzt, daß der Brennstoffkegel einen
möglichst großen Teil des Zylinderraumes ausfüllt. Dadurch sollen die Brennstoffteilchen
schon vom Beginn des Einspritzens an mit der gesamten im Zylinderraum befindlichen
Frischluft in Berührung gebracht und zu einem zündfähigen Gemisch vermengt werden.
Eine auf diese Weise stattfindende Brennstoffaufbereitung läßt sich jedoch insbesondere
bei höheren Drehzahlen nicht immer im wünschenswerten Maße verwirklichen, da eine
über den ganzen Zylinderraum sich erstreckende innige Vermengung der Brennstoffteilchen
mit der Frischluft wegen der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit nur schwer möglich
ist. Dies hat zur Folge daß, insbesondere bei Teillasten, im Zündzeitpunkt kein
einheitlich beschaffenes, leicht entzündbares Gemisch den Zylinderraum ausfüllt,
sondern lediglich ein solches, dessen Zusammensetzung örtlich verschieden ist. Dadurch
bleibt es mehr oder weniger dem Zufall anhei.mgestellt, ab die Zündkerze im Zündzeitpunkt
von einem Gemisch umgeben ist, das auf jeden Fall leicht gezündet werden kann.
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Bei einer anderen bekannten Viertaktbrennkraftmaschine, die gleichfalls
nach dem Einspritzverfahren arbeitet, ist die. Zündkerze neben der Einspritzdüse
angeordnet. Diese unmittelbare Nachbarschaft zwischen Zündkerze
und
Einspritzdüse hat zur Folge, daß die Zündkerze im Zündzeitpunkt von einem mit Brennstoff
überreicherten Gemisch umgeben ist. Da auch solche Gemische erfahrungsgemäß schwer
zu zünden sind, ist man gezwungen, auch bei diesen Maschinen auf eine restlose Aufbereitung
des eingespritzten Brennstoffes zu einem einheitlich beschaffenen Gemisch hinzuwirken.
Wenn auch zur Bildung eines solchen Gemisches bei der Viertaktbrennkraftmaschine
mehr Zeit zur Verfügung steht, als es bei Zweitaktbrennkraftmaschinen der Fall ist,
so ist doch nicht zu vermeiden, daß sich hin und wieder Zündschwierigkeiten bemerkbar
machen.
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Um diese Unsicherheit in den Zündverhältnissen auszuschalten, weist
die Erfindung einen neuen, bisher noch nicht erkannten Weg, der es ermöglicht, daß-
die Zündkerze, ungeachtet der örtlich verschiedenen Gemisch-Zusammensetzung, stets
von einem Gemisch umgeben ist, das sich rasch und sicher zünden läßt.
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Dies wird dadurch erreicht, daß die Spritzdüse derart gegenüber der
Zündkerze ausgerichtet ist, daß die Zündkerze unmittelbar im Bereiche des vom Spritzkegel
gebildeten Randwirbels liegt. Dieser Randwirbel tritt als Begleiterscheinung während
des Einspritzens des Brennstoffes auf, indem er sich am Umfang des Spritzkegels
in Form eines rinzförmigen Kranzes ausbildet. Wie die Erfahrung zeigt, besteht der
Randwirbel aus einem leichtentziüldlichen Brennstoff-Luft-Gemisch, in dem ein erheblicher
Teil des eingespritzten Brennstoffes in bereits verdampftem Zustande enthalten ist.
Durch die Erfindung gelingt es nun, dem Randwirbel eine derartige Lage im Zylinderraum
zu erteilen, -daß er unmittelbar an die Zündkerze heranreicht und diese mit zündfähigem
Gemisch umgibt. Dies wird dadurch wesentlich begünstigt, daß der Randwirbel nach
seiner Entfaltung verhältnismäßig stabil bleibt, d. h. in seiner ihm zugeordneten
Stellung im Zylinderraum verharrt. Außerdem behält er auch bis zum Zündzeitpunkt
seine geschlossene Form bei, so daß die Zündung schlagartig über seinen ganzen Bereich
einsetzt und sich sodann auf das übrige Gemisch überträgt. Diese durch die Erfindung
ermöglichten sicheren Zündverhältnisse wirken sich insbesondere für den Teillastbetrieb
der Maschine äußerst vorteilhaft aus. In diesem Falle ist es nämlich infolge der
eingespritzten geringeren Brennstoffmengen noch schwieg iger, auf dem Weg der Durchwirbelung
des Brennstoffes einen Zustand herbeizuführen, bei dem die Zündkerze im Zündzeitpunkt
von einem leicht entzündlichen Gemisch umgeben ist. Dieser Mangel wird durch die
Erfindung behoben, weil die Bildung des Randwirbels und seine Stellung zur Zündkerze
auch bei diesem Betriebszustand der Maschine im vollen Umfange aufrechterhalten
bleibt. Da sich schließlich die gewünschte Lage des Randwirbels im Zylinderraum
durch die Erfindung in denkbar einfachster Weise, nämlich lediglich durch eine bestimmte
Stellung der Spritzdüse zur Zündherze, herbeiführen läßt, erübrigt sich ein zusätzlicher
baulicher Aufwand, so daß der einfache Aufbau der Maschine gewahrt bleibt.
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Eine Zweitaktbrennkraftmaschine tnit den Merkmalen gemäß der Erfindung
ist auf der Zeichnung schaubildlich dargestellt. Es zeigen: Fig. i einen Längsschnitt
durch den Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine und Fig. 2 einen entsprechenden
Längsschnitt in abgeänderter Ausführung.
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Beim :-Iusführungsbeispiel nach Fig. i ist die Einspritzdüse 2 in
eine Ecke des Zylinderkopfes 3 gesetzt und schräg zur Zylinderachse 7_ nach unten
geneigt angeordnet. Die Zündkerze .4 ist in bestimmter Entfernung c von der Spritzdüse
2 im Boden 5 des Zylinderkopfes 3 eingesetzt. Der Zylinderkopf 3 ist in üblicher
Weise auf den Zylinder 7 aufgesetzt, in dem der Arbeitskolben ä läuft. Der Brennstoff
wird in einem breiten Kegel eingespritzt. Der Strahlkegel setzt sich hierbei aus
drei durch den Einspritzvorgang bedingten Zonen zusammen, nämlich der Kernzone
X, der Mantelzone NI und der Randwirbelzone W. Während die Kernzone IL aus
einem überreicherten, die Mantelzone J7 aus einem armen Brennstoff-Luft-Gemischbestehen
und infolgedessen schwer entzündlich sind, enthält die Randwirbelzone TV ausschließlich
ein Gemisch, das sich leicht entzünden läßt. Die Einspritzdüse 2 ist derart gegenüber
der Zündkerzte .4 ausgerichtet, daß der Randwirbel W an die Elektroden der Zündkerze
.I heranreicht.
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Fig.2 zeigt eine weitere Ausbildung der Brennkraftmaschine, bei der
der Boden 5 des Zylinderkopfes 3 mit einer Höhlung 9 versehen ist, in die die Elektroden
der Zündkerze 4. hineinragen. Diese Höhlung 9 fängt einen Teil des Randwirbels W
ein, so daß das zündfähige Gemisch zwangsläufig an die Elektroden gelangt.
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Tauchen nun die Elektroden der Zündkerze 4 in das Gemisch des Randwirbels
W ein, was durch entsprechende Ausrichtung der Spritzdüse :2 gegenüber der Zündkerze
.1 leicht zu erreichen ist, und läßt man in diesen Bereich des Randwirbels einen
Zündfunken überspringen, so kann das im Zündzeitpunkt i vorverdichtete Gemisch in
sicherer Weise gezündet und die Verbrennung in rascher Aufeinanderfolge
eingeleitet
werden. Da sich die Lage des Randwirbels W im Zylinder 7 erfahrungsgemäß nur wenig
mit der Drehzahl oder der Belastung,der Maschine ändert, kann die Lage der Zündkerze
4 ,unmittelbar aus der Lage des Randwirbels W bestimmt und die Zündungdamit über
den gesamten Belastungsbereich der Maschine sichergestellt werden.
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Durch die Ausführung nach Fig. 2 läßt sich die Sicherheit der -Zündung
noch besonders steigern. Das zündfähige Gemisch des Randwirbels W wird in diesem
Fall in der Höhlung 9 zusammengehalten und auf diese Weise dem störenden Einflusse
etwaiger Strömungen entzogen.