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Zweitaktbrennkraftmaschine Die Erfindung soll die Aufgabe lösen, Zweitaktbrennkraftmaschinen
mit Brennstoffeinspritzung insbesondere hinsichtlich der Zylinderspülung und des
Brennstöffv erbrauches zu verbessern und den Brennstoffverbrauch derselben demjenigen
gleich starker Viertaktmotoren anzunähern.
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Der bisher trotz der neuzeitlichen Zylinderspülarten bei Zweitaktvergasermotoren
und Zweitaktmotoren mit Brennstoffeinspritzung vergleichsweise hohe Brennstoffverbrauch
ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß ein großer Teil .des Brennstoffes
nicht in der für die Vextbrennung günstigsten Aufbereitungsform in den Verbrennungsraum
gelangt und daß, hauptsächlich bei größeren Zylinderinhalten, sich das brennbare
Frischgas bzw. Frischgasgemisch mit im Zylinder zurückbleibenden Abgasen in einem
Verhältnis mischt, das eine einwandfreie Verbrennung nicht zuläßt, und schließlich,
däß`infolge mangelhafter Gasstromzuführung Frischgase ungenutzt in den Auspuff strömen.
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Wenngleich auch auf Grund genauer Erforschung der Spülvorgänge mit
gewissem Erfolg versucht worden ist, die auf die vorerwähnten Ursachen zurückzuführenden
Verluste möglichst zu verringern, so hat sich doch herausgestellt, daß bei normalen
Zweitaktmotoren dem Bestreben, den Brennstoffverbrauch dem Viertaktmotor gleichwertig
zu machen, ziemlich enge Grenzen gezogen sind.
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Mit größeren Zylinderinhalten werden bekanntlich die Verhältnisse
zunehmend schlechter, und gleichzeitig mgchen sich die damfit verbundenen Begleiterscheinungen,
wie unkontrollierbare
Wärilieentwicklung und starke Ölkohleablagerung,
unangenehm bemerkbar.
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Die Lösung dieser Aufgabe, die bislang den Z-"-`italctlirennl:raftniascliinen
mit Brennstoffeinspritzung und Fremdzündung anhaftenden Mängel .zu beseitigen, besteht
im wesentlichen darin, daß der Brennstoff nach der Einleitung des Frischluftla.devorganges
in schräger Richtung von unten nach oben gegen den Zylindertopf hin eingespritzt
wird.
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Gemäß der Erfindung ist die Richtung der Brennstoffeinspritzung zur
Gewährleistung einer guten Mischung mit Frischluft entgegen der im Zylinderkopf
umgekehrten Frischluftrichtung vorgesehen bzw. wird die Einspritzung gegen den Ladeluftstrom
bewirkt.
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Die zur Zylinderlängsachse schräg in der Zylinderwand angeordnete
Brennstoffeinspritzdüse mündet annähernd `in Höhe der Auspufföffnung in den Zylinder
ein. Zweckmäßig :clineidet sich die Längsachse der Einspritzdüse mit der Zylinderlängsachse
annähernd an der Innenwand des Zylinderkopfes.
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Der Vorteil der Erfindung besteht u. a. darin, daß der Brennstoffstrahl
ohne besondere Anlage gegen den Luftstrom gerichtet ist und damit die beste Gewähr
für eine innige Durchmischung von Frischluft und Brennstoff gegeben ist. Dadurch,
daß der Brennstoff schon im Niederdruckteil eingespritzt wird, kann von teuren Hochdruckpumpen
und besonderen Einspritzdüsen abgesehen werden. Bei kleinen Zylindern ist in der
Regel die kurze Länge des Einspritzstrahles schädlich. Die Erfindung gestattet die
Ausnutzung der vollen Hublänge des Kolbens als Einspritzlänge. Das Einspritzen nach
oben und damit gegen die Frischluft hat weiter den Vorteil gegenüber der bekannten
Einspritzeim-ichtung von oben nach unten, daß ein Niederschlagen des Brennstoffes
nur im Zylinderkopf erfolgt, wo der Brennstoff durch ,die hohe Temperatur desselben
zum @'erdanipfen gebracht wird. Bei einer Einspritzung von oben nach unten schlägt
sich der Brennstoff auf der Kolbenoberfläche nieder und benetzt damit auch die Zvlinderlaufbalin,
was hinsichtlich der Abnutzung derselben schädlich ist.
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Zur Vermeidung voll Einspritzwiderständen soll die Einspritzung in
der Nähe des unteren Totpunktes beginnen, d. li. also, wenn das Altgas bereits im
wesentlichen -den Zylinder verlassen hat und die Frischlufteinströmung ini vollen
Gange ist.
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Die Einspritzeinrichtung kann deshalb als Niederdruckeinrichtung gebaut
sein.
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Diese Verbesserung der Brennstoffeinspritzunb läßt sich insbesondere
bei größeren Zylindereinheiten noch dadurch steigern, dah außer der Kurbelgehäusepumpe
zar mengenmäßigen Vergrößerung der Frischluftladeleistung zusätzliche Frischluftladepumpen
vorgesehen werden. Dadurch wird eine volle Ausnutzung des größeren Zylinderinhaltes
ermöglicht. indem ein Überschuß an Spülmitteln geschaffen wird, mit dem es gelingt,
große Zelindervoltimen einwandfrei zu spülen.
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yWährend mit Vergasermotoren mit Zusatzpumpen stets eine erhebliche
Verschwendung von Brennstoff verbunden ist, ist in diesem Falle mithin eine Brennstoffverschwendung
leicht zu vermeiden bzw. der Verbrauch leicht zu stetern.
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In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die Erfindung in Verbindung
mit einer Allordnung, anwenden, bei der die Frischlufteinführung in 'den Zylinder
über einen mittels Einschnürung des Kolbenmantels am Kolbenkopf gebildeten Kanal
derart erfolgt, daß die eingeführte Luft anfänglich im wesentlichen parallel zur
Zylinderwand aufwärts strömt und nach der Umlenkung und Durchwirbelung ani Zylinderkopf
die Abgase von oben her ausschiebt, wobei dann dieBrennstoffeinspritzung unmittelbar
nach Beginn der erwähnten Durchwirbelung erfolgt bzw. beginnt, wenn sich der Kolben
in seiner unteren Totpunktlage oder nahe derselben befindet.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung an Hand voll zwei Ausführungsbeispielen
scheinatisch veranschaulicht, und zwar zeigen: Fig. i einen Zylinder mit Kolben
nahe der unteren Totpunktlage mit der erfindungsgeinäßen Anordnung der Einspritzvorrichtung
iin Längsschnitt, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Zylinder der Fig. i nach Linie
II-II, Fig. Seine hinsichtlich der FrIschIufteinführung durch einen Kanal am Kolbenkopf
al>goänderte Ausführung.
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i ist der Zylinder mit der Zün#ilccrze 2. 3 ist der Kolben in einer
Stellung, in der er den Auspuffschlitz d. bereits freigegeben hat und die Frischluftkanäle
j öffnet. Die Btennstoffeinführöffnung 6 befindet sich annähernd in der Höhe des
Auspuffschlitzes 4. ; ist die `'orrichtung zur Einspritzung des Brennstoffes, welche
irn beschriebenen Sinne schräg in der Zylinderwand i angeordnet ist, so dal der
Brennstoff in der auf der Zeichnung dargestellten Pfeilrichtung gegen den Zylinderkopf
gerichtet wird, wo er sich mit der Frischluft mischt.
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Die Frischluft kann über einen Kanal 8 in den Zylinder eingeführt
werden, -welcher Kanal am Kolbenkopf durch eine Einschnürung des Kolbenmantels gebildet
ist. Hierdurch -wird die Frischluft anfänglich in der in Fig. 3 # -in gedeuteten
Pfeilrichtung ini wesentlichen parallel zu der Zylinderwand gegen den Zylinderkopf
geführt, wo sich die Frischluftströme
nach der -Umlenkung durchwirbeln,
woraufhin das Frischgas die Abgase von oben nach unten hin ausschiebt: Die Maschine
gemäß der Erfindung kann natürlich in Einzelheiten abweichend von den dargestellten
Beispielen ausgeführt werden, ohne ,aus dem l-' ahmen der Erfindung herauszufallen.
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Der Motor gemäß der Erfindung besteht demzufolge aus einer bestimmten
Ausführung und Anordnung der Spüllufteinführung, der Einspritzvorrichtung, des Auspuffs
und des Kolbens und ihrer Lage zueinander, um durch ein bestimmtes Zusammenwirken
die vorstehend geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine verbesserte Ausnutzung
des Treibstoffs und einen sich daraus ergebenden höheren Wirkungsgrad zu erzielen.
An sich sind die hierzu verwendeten Einzelmaßnahmen bei Brennkraftmaschinen in anderer
Anordnung bekannt; die Erfindung besteht deshalb in der Vereinigung folgender Hilfsmittel
i. Eine Spülung, bei der zwei diametral gegenüberliegende Spülströme längs der Zylinderwand
zum Zylinderkopf hingeführt werden, dort umgelenkt werden und unter Ausschiebüng
der Auspuffgase vom Zylinderkopf nach unten wandern. Zum, Zwecke der Vermeidung
größerer Wirbel können dazu Anordnungen getroffen werden.
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z. Die Anordnung einer Einspritzeinrichtung, die zweckmäßig dem Auspuff
gegenüberliegt und oberhalb der Auspuffschlitzoberkante in solcher Richtung in den
Zylinder mündet, daß der-Brennstoff in den Zwischenraum zwischen den beiden nach
oben geführten Strahlen hineingespritzt wird. Dabei soll die Richtung des Strahles
möglichst zum Zylinderkopf hingehen, um die im Zylinderkopf umgelenkten Frischluftstrahlen
möglichst entgegen ihrer Flußrichtung zu treffen. Wegen der außermittigen Lage der
Einspritzmündung ergibt sich im allgemeinen eine schräg nach oben gerichtete Strahlrichtung.
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3. Der Zeitpunkt für die Einspritzung ist vom unteren Totpunkt ,an
so zu legen, da,ß die Spitzen der umgelenkten Frischluftstrahlen ge@troffen werden
können, und die Einspritzdauer kann unter Verwendung normaler I?inspritzmittel (Niedeldruckeinspritzmittel)
so gewählt werden, daß die ganze Menge der eingeführten Frischluftströme mit Einspritzmitteln
versorgt wird. Die getroffene Einrichtung schließt nicht aus, daß man den Einspritzbeginn
so legt; daß bereits ein geringer Teil dzr Frischluft die Einspritzstelle überschritten
hat, weil doch anzunehmen ist, da.ß ein geringer Frischluftanteil mit den Auspuffgasen
durch die Auspufföffnung entweicht. In diesem Falle wäre es unzweckmäßig, auch diese
Spitze mit Brennstoff zu versorgen. Diese Bedingung wird durch den ,gemäß der Erfindung
gewählten Zeitpunkt, und zwar in der Lage in der Nähe des unteren Totpunktes, besonders
gut erfüllt, wie sich aus Laboratoriumsuntersuchungen ergeben hat. Den Versuchsergebnissen
entspresprechend, wird die Frischgaszuströmung im Zylinder zum Zeitpunkt des unteren
Totpunktes gerade durch den Zylinderkopf umgelenkt, und ganz kurze Zeit danach bewegen
sich die Frischgasströme in einer schnellen Bewegung nach unten. Wird nun als früheste
Grenze zum Zeitpunkt des unteren Totpunktes eingespritzt und wird dabei eng enomm;egi,
daß der Einspritzstrahl, auch eine gewisse Zeit zur Durcheilung seiner Bahn braucht,
so treffen bei den heutigen Verhältnissen die beiden Strahlen, der Fr ischgasstrom
und der Einspritzstrahl, ,genau zum richtigen Zeitpunkt aufeinander. Eine geringe
Wegverlegung des Einspritzpunktes vom unteren Totpunkt von nur io oder 2o Winkelgraden
bewirkt- unter diesen Verhältnissen bereits die Möglichkeit, daß die Spitze des
Frischluftstromes mit Einspritzgut nicht mehr versorgt wird, weil sie bereits von
ihrer Bahn den. Punkt überschritten hat, wo sie mit äem Einspritzstrahl zusammentreffen
müßte. Würde man dagegen die Einspritzung mit dem Auslaßhahn zusammenlegen, dann
würden bei den heutigen Strömungsverhältnissen lediglich das Ende des Frischluftstromes
direkt mit Einspritzgut bespritzt werden können, während die inzwischen an einem
Zusammentreffpunkt vorbeigeströmte Hauptmasse der Frischluft nur auf dem indirekten
Wege mit Brennstoff, z. B. durch die Wirbelung, versorgt werden kann. Das geschieht
darin unter viel weniger günstigen. Umständen gls bei der Anwendung gemäß der Erfindung.
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q.. Die vorstehend unter Nr. 2 erwähnte Lage der Einspritzmündung
ist deshalb wesentlich, um eine möglichst gute Zerstäubung des Brennstoffes in der
Frischluft herbeizuführen. Dies.gelingt am besten, wenn große Geschwindigkeiten
und eine gute Durchwirbelung stattfinden können.