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Fördervorrichtung, insbesondere für den Brennstoff von Kolbenbrennkraftmaschinen
In einem früheren französischen Patent hat der l?rfinder den Vorschlag gemacht,
an der Innenwand eines Maschinenzylinders mindestens eine quer zu den Erzeugenden
des Zylinders zweckmäßig über den ganzen Umfang desselben verlaufende und durch
ein Loch in der Zylinderwandung an die Außenluft führende Nut vorzusehen, die vorteilhaft
einen Tiefpunkt aufweist, an dem dann eben das Loch gebohrt ist.
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In diesem älteren Patent handelt es sich darum, durch diese an der
.lußenseite des Zylinders ausmündende Nut den Niederschlag von Asche, Schlamm und
Verdünnungsprodukten auszuscheiden. der sich an den ZvlinderNvandungen von Brennkraftmaschinen
absetzt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun liauptsächlich neue Gesamt-
oder Teilanwendungen der erwähnten Mittel sowie zu diesem Zweck bestimmte Vorrichtungen.
Eine dieser neuen Anwendungen besteht darin, die zum Mündungsloch der Nut austretenden
Produkte zwecks Verbrennung wieder in die Kraftmaschine zurückzuleiten. Anstatt
das C)1 zu verdünnen, erfüllt auf diese Weise der unverbrannte Brennstoffüberschuß
einen nützlichen Zweck.
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Eine weitere Anwendung, die gegebenenfalls in Verbindung mit der ersteren,
sonst aber auch allein möglich ist, besteht darin, die dynamische Energie und Wärmekraft
eines Gasstrahles, der aus einem Zylinder durch ein Wandungsloch desselben austritt,
zur Speisung einer Brennkraftmaschine auszunutzen. Der erwähnte Gasstrahl kann von
der Gasmasse ausgehen, die im Zylinder während des Entspannungs- oder auch während
des Verdichtungshubes vorhanden ist.
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Ein für diesen Zweck bestimmtes Mittel besteht darin, das Wandungsloch,
gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Filtervorrichtungen, an eine
Saugstralilpumpe
anzuschließen, in die eine Speiseleitung der Brennkraftmaschine einmündet. Es kiinnen
heispielsweise ebensoviele Saugstrahlpumpen vorgesehen sein, wie die Brennkraftinaschine
Zylinder aufweist, wobei die Mündungsseite jeder Saugstrahlpumpe an den Verbrennungsraum
des zugehörigen Zylinders angeschlossen ist. Eine solche Saugstrahlpumpe erfüllt
also die Aufgabe eines Injektors und kann unmittelbar in den Verbrennungsraum ausmünden,
wenn das Gasabzapfloch, an das sie angeschlossen ist, dem Zylinder angehört, der
in der Zündfolge unmittelbar zunächstliegt.
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Erfolgt alsdann der Brennstoffeinlaß, der auch während des Einlaßhubes
möglich ist, am Ende oder zumindest während des Verdichtungshubes, so liegt in diesem
Falle das Gasabzapfloch an einer verhältnismäßig dem Zylinderkopf nahen Stelle der
Zylinderwand, um einen ausreichenden Einlaßdruck zu gewährleisten. Es ist alsdann
zweckmäßig, in etwas größerem Abstande vom Zylinderkopf mindestens eine zweite Nut
vorzusehen, die zur Ausscheidung des überschüssigen Brennstoffes und der Verunreinigungen
dient. Das Mündungsloch dieser zweiten Nut ist alsdann zweckmäßig ebenfalls an die
in die Saugstrahlpumpe mündende "Zuleitung angeschlossen.
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jede Saugstrahlpumpe kann aber auch mit dem zugehörigen Zylinder über
das Einlaßventil dieses Zylinders in Verbindung stehen.
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Es kann ferner auch nur eine einzige, an die einzelnen Zapflöcher
angeschlossene Saugstrahlpumpe vorhanden sein, die in den Einlasstutzen der Brennkraftmaschine
ausmündet. Zwischen die zu speisenden Zylinder und die Gasabzapflöcher in den einzelnen
Zylindern kann auch ein beispielsweise umlaufender Verteiler geschaltet sein.
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Eine weitere Anwendung, gegebenenfalls im Verein mit der einen oder
der anderen oder auch finit beiden vorerwähnten Anwendungen zugleich, besteht im
großen und ganzen in der vollständigen oder teilweisen Ausnutzung der besagten Mittel
zwecks Beschickung eines Arbeitszylinders mit jedem gewünschten gasförmigen oder
flüssigen und gegebenenfalls mit festen Brennstoffteilchen geschwängerten Strömmittel,
um den einwandfreien Betrieb der Kraftmaschine zu gewährleisten und namentlich diese
mit Brennstoff zu beschicken, das Klopfen zu bekämpfen, die Zylinder und die Kolben
sauber zu halten, besonders bei sehr staubiger, beispielsweise Sandenthaltender
Atmosphäre usw., d. h. ein derartiges Strömmittel in den Zylinder einer Brennkraftmaschine
o. dgl. durch eine Zylinderwandbohrung einzuführen, die zweckmäßig in eine quer
zu den Erzeugenden der Zylinder und vorteilhaft schräg zu diesen verlaufende Nut
einmündet. Handelt es sich bei diesem Strömmittel um einen Brennstoff, so kann dieser
im Zylinder selbst zur Verwendung kommen und alsdann ganz oder teilweise die in
den Zylindern zu verpuffende Brennstoffladung bilden, doch ist es besonders vorteilhaft,
diesen Brennstoff in eine Nut einzuführen. die mit einer an die Einlasseite der
Maschine oder an einen anderen Zylinder angeschlossenen Auslaßöffnung versehen ist.
Die mit dient alsdann hauptsächlich zur Vorwärmung des Brennstoffes und gegebenenfalls
als 'rerdampfungsmittel bei flüssigem Breclttstoff.
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Bei zum Spülen de: Zylinders bestiittttltenl (lasförmigem oder flüssigem
Strömcuittel ist die Hitttrittsöffnung zweckmäßig im olleren Teil des Zylinders
ausgebohrt, und mindestens eine Rückgewinnungsnut ist alsdann im unteren Zylinderteil
vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist es, diese Eintc-ittsöfttiulig in eine -Nut
der ollen umschriebenen Art einmünden zu lassen. Findet die Einspülung statt, während
die Nut voni Kolben verdeckt ist,
dann erfolgt eine .\Ilspülung des letzteren
durch einen Umfangsstrahl oder -stronc. fas Spülmittel I:ann aufgefangen, gefiltert
und wieder verwendet werden, so dali es atif diese Weise itii geschlossencti Kreislauf
umläuft.
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Die Einführung des Brennstoffes oder sonstigen Strömmittels kann einfach
durch Schwerkraftwirkung erfolgen, beispielsweise von einem Behälter mit gleichbleibendem
Stand aus unter der Wirkung des Unterdruckes, der im Zylinder während des Saughubes
entsteht. Sie kann auch, weint es sich uni einen Brennstoff handelt, durch irgendeine
übliche Einspritzpumpe finit veränderlicher bzw. änderbarer Voreilung bewirkt werden.
Es ist ferner möglich, zwischen eine Quelle des einzuführenden Strömmittels und
die einzelnen zu beschickenden Zylinder einen Verteiler, beispielsweise einen Drehschieber
o. dgl. einzuschalten, der selbstverständlich im Gleichlauf mit der Kraftniaschine
angetrieben wird.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. i veranschaulicht schematisch im Längsschnitt durch die Kurbelwellenachse
eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Speisevorrichtung in ihrer Anwendung
bei einer vierzylindrigen Viertaktkraftmaschine; Fig. 2 ist ein entsprechender Schnitt
durch die Achse eines Zylinders; Fig.3 ist eine entsprechende Draufsicht; Fig. q
und 5 zeigen im größeren blaßstabe und im Längsschnitt ein an der Speiseleitung
allzubringendes Rückschlagventil bzw. eine Saugstralilspeisepumpe; Fig.6 veranschaulicht
in schematischer Draufsicht eine andere Ausführungsart der erfindungsgemäßen Speisevorrichtung;
Fig. 7 stellt in ähnlicher Ansicht wie Fig. 6 eine dritte Ausführungsmöglichkeit
der erfindungsgemäßen Speisevorrichtung dar; Fig. ä zeigt im Schnitt eine Ausführung
eines Rohranschlusses; Fig.9 zeigt schematisch im Querschnitt einen Zerstäuber;
Fig. to ist ein Schnitt entsprechend der Linie \-X in Fig.9; Fig. i i ist die Draufsicht
eines Sammelringes, und Fig. 12 ist ein radialer Teilschnitt dieses Sanitnelringes
Fig.
13 stellt in @il11lliclier _lnsicht wie I# ih. 1 2 eine Abwandlung des Sammelringes
dar.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i bis ,4 besitzen die einzelnen
Zylinder i einer beliebigen Brennkraftmaschine an ihrer Innenwand je eine Nut oder
Rille 2, die in einem gewissen Abstand über der vom Kolben am Ende des Entspannungshubes
eingenommenen Stellung liegt, wie dies bei den beiden mittleren Zylindern zu sehen
ist. jede Nut ist derart ausgebildet, daß ihre Projektion auf die Zylinderachse
sich über einen Kolbenwegabschnitt erstreckt, der größer ist als die eigentliche
Breite der Nut, und daß deren in bezug auf die Verbrennungskammer 3 am nächsten
und am weitesten gelegenen Stellen mit der Zylinderaußenseite durch Leitungskanäle
4 und 5 in Verbindung stehen, die durch die Zylinderwand hindurchgebohrt sind. jeder
Kanal 5 ist über eine Rohrleitung 6 mit einer Einspritzdüse 7 verbunden, die im
Kopf des ihm in der Zündfolge unmittelbar folgenden Zylinders eingebaut ist, während
die einzelnen Kanäle 4 durch Leitungen 8 mit einer üblichen, vorteilhaft mit einstellbarer
Voreilung arbeitenden Speisepumpe g verbunden sind. Diese Pumpe steht über eine
Rohrleitung io und einen Absperrhahn i i mit einem Speisebehälter 12 in Verbindung
und wird von der Kurbelwelle der Kraftmaschine aus über ein Zahngetriebe 13 angetrieben.
An jeder Leitung 8 ist ferner ein Rückschlagventil 14 beliebiger Bauart vorgesehen,
beispielsweise ein Ventil gemäß Fig. 4.
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Wenn also irgendein Kolben während seines Entspannungshubes die Nut
2 aufzudecken beginnt, wird der von der Pumpe 9 in diese Nut geförderte sowie der
an den Zylinderwandungen entlangfließende und in die Nut gelangende unverbrannte
Treibstoff unter der Wirkung des Gasdruckes während des Entspannungshubes durch
den Kanal 5 und die entsprechende Rohrleitung 6 gefördert und gelangt in den Zylinder,
in den diese Rohrleitung 6 mündet und der sich in der Verdichtungsphase befindet.
Auf diese Weise wird ein erheblicher Teil des unverbrannten Treibstoffes rückgewonnen,
der sonst das 01 im Gehäuse verdünnen würde. Ferner wird der Treibstoff erhitzt
und ganz oder teilweise verdampft.
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In der .lbwandlung gemäß Fig. 6 ist jeder I\'anal 8a an die \liiiidtiiig
einer Satigstrahlpumpe 1; (Fig. 5) angeschlossen. während am anderen Ende dieser
Saugstrahlpumpe die Leitung 6a mündet, die voni Zylinder kommt, der zündfolgemäßi@g
jenem "Zylinder vorausgeht, an dem diese Saugstrahlpumpe eingebaut ist. An der Einschnürung
dieser Saugstrahlpumpe mündet ein kleiner Kanal 18, der ein Rückschlagventil 14a
von der in Fig. .4 veranschaulichten Art enthält, und die Kanäle 18 der einzelnen
Saugstrahlpumpen 17 sind im I'arallelschluß über Leitungen 8a und einen diesen gemeinsamen
Absperrhahn i i11 mit einem Behälter ig mit gleichbleibendem Stand verbunden.
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Die Arbeitsweise unterscheidet sich insofern von derjenigen der Ausführungsform
gemäß Fig. i als der ganze Treibstoff aii der Einschnürting der Saugstrahlpumpen
einströmt, wobei die Leitungen 6a die heißen, mit rückgewonnenen Produkten geschwängerten
(rase und die Leitungen 8a den vom gleichbleibenden Stand ig angekommenden frischen
Treibstoff heranführen. Die durch die Leitungen 811 und die Satigstrahlpumpen 17
strömenden Gase erzeugen nämlich in diesen Saugstrahlpumpen 17
einen Unterdruck,
der die Bildung des Gasgemisches gewährleistet. In diesem Falle kommt es nicht nur
zur lZückgewinnung von Treibstoff, sondern auch zur Ausnutzung der kinetischen Energie
der den rückgewonnenen Treibstoff mitführenden Gase, um mittels der Saugstrahlpumpen
17 eine bessere Zerstäul>ung und Vermischung zu gewährleisten.
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In einer nicht dargestellten Abwandlung dieser Anordnung sind die
Saugstrahlpumpen an die Mündungslöcher der Nuten angesetzt, wodurch in den Saugstrahlpumpen
'heißere Gase bei erhöhtem Druck verfügbar werden.
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Anstatt die Mündungen der Saugstrahlpumpen 17 an die Rohrstutzen anzuschließen,
ist es in beiden Fällen auch möglich, dieselben an zugehörige, an den Zylinderköpfen
eingebaute Einspritzdüsen anzuschließen.
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In allen Fällen sind Rückschlagventile von der in Fig. 4 dargestellten
oder jeder anderen Bauart an rlen Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Zylindern
angeordnet.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 laufen die einzelnen an die Nutenausmiindutigen
angeschlossenen Leitungen 6c in einem gemeinsamen Sammelstutzen 25 einer Saugstrahlpumpe
17c zusammen, an deren Einschnürung ein mit einem Absperrhahn 27 versehenes Rohr
26 mündet. Das Rohr 26 ist an einen Zerstäuber 28 beliebiger Bauart angeschlossen,
wobei dieser am Auspuffrohr 29 ,eingebaut ist, um von diesem beheizt zu werden.
Die Speisung -des Zerstäubers mit Treibstoff erfolgt auf irgendeine bekannte Weise.
Zu diesem Zweck ist im vorliegenden Beispiel ein Lufteinlaßrohr 3o dargestellt,
das in den Zerstäuber 28 einmündet. In das Ende des Rohres 3o reicht ein Tauchrohr
31 hinein, das mit einem Regulierhahn 32 versehen ist und von einem Behälter mit
gleichbleibendem Stand 33 ausgeht. Die gemeinsame Saugstrahlpumpe 17c mündet an
der Einschnürung eines Venturirohres 34, das mit dem Einlaßrohr 35 der Brennkraftmaschine
verbunden ist. Im vorliegenden Falle wird also, wie zu sehen ist, die Energie der
aus den Nutenmündungslöchern der Zylinder austretenden Gase ausgenutzt, um den Sog
im Zerstäuber 28 zu verbessern, während der unverbrannte Treibstoff wie in den anderen
Fällen rückgewonnen wird.
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Die Leitungen 6c brauchen nicht unbedingt in einem gemeinsamen Sammelstutzen
zusammenzulaufen. sondern können, wie in Fig. 6, mit verschiedenen Saugstrahlpumpen
verbunden sein, die im Parallelschluß am Zerstäuber. liegen und je einen Zylinder
speisen.
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In Fig. 7 ist auch ein Anfahrts- oder Startvergaser 37 zu sehen, der
unmittelbar in das Venturirohr 34 mündet.
Ohne Rücksicht auf die
Bauart und namentlich im Falle wassergekühlter Brennkraftinaschinen besteht zwischen
der Nut eines Zylinders und der Außenseite desselben eine federnde Verbindung, wie
sie beispielsweise in Fig. 8 dargestellt ist. Ein radial durch den Wassermantel
42 hindurchführendes Loch 41 mündet in die Nut .43. In der Außenwand 44 des Zylinders
ist gegenüber der \ ttteiimündung eine weite Gewindebohrung vorgesehen diese dient
zum Einschrauben eines lZohranschlusses 45 unter Einschaltung einer Dichtung 46
zwischen eine Schulter des Rohranschlusses tnid die Außenseite des Zylinders 44.
In einer Ausbohrung47 des Rohranschlusses45 ist unter sanfter Reibung ein hohler
Stößel 48 eingesetzt, dessen breiter gehaltener Kopf 49 unter Zwischenschaltung
eines die Nutenmündung 41 umgebenden Dichtungsringes 5o an der Außenfläche des Mantels
42 anliegt. Zwischen dem Stößelkopf 49 und dem Rohranschluß 45 ist ein Federglied
eingesetzt. Dieses besteht zweckmäßig aus Federscheiben 52, die den Kopf 49 gegen
den Mantel 42 pressen und gleichzeitig gegen eine Lagerpfanne 53 drücken, die eine
um den Stößel 48 herum in einer Ausnehmung des Rohrverbindungsstückes eingesetzte
Dichtungseinlage 54 einspannt.
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Die Fig.9 und io veranschaulichen einen Zerstäuber, der zur Anwendung
kommen kann, wenn der Treibstoff unmittelbar in einen Zylinder eingespritzt werden
soll. Dieser Zerstäuber besitzt eitlen Ringkörper 55, der von einem Kanal 56 durchzogen
ist, einen Rohranschluß 57, durch den der Kanal 56 hindurchführt, und eine gewisse
Anzahl längs des Kanals 56 verteilter Löcher 58, von denen jedes sowohl nach außen
zu als auch in der Umlaufrichtung innerhalb des Kanals 56 geneigt verläuft. An den
Rohranschluß 57 ist ein Rohr angeschlossen, das der Zuleitung eines Gemisches von
aus einer Nut entweichender Heißgase und von Treibstoff dient. Es ist klar, daß
die Einführung in den Zylinder an verhältnismäßig weit auseinanderliegenden Stellen
erfolgt und zu verschiedenen Zeitpunkten einsetzt.
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In dem bereits erwähnten älteren Patent ist zur Ausscheidung des sich
an den Innenwänden der Zylinder oder der Kolben irgendeiner Maschine absetzenden
Niederschlages vorgeschlagen, wenigstens die eine der miteinander in Berührung stehenden
Flächen zweier gegeneinander beweglicher Teile (Kolben, Zylinder) mit mindestens
einer Nut zu versehen, die von dem im Zylinder enthaltenen Strömmittel wenigstens
dann bestrichen wird, wenn sie der durch die Zylinderwand gebohrten Auslaßöffnung
gegenübertritt und bevor diese Öffnung vom Kolben aufgedeckt wird. Die Fig. i i
bis 13 veranschaulichen Abwandlungen für diesen Zweck geeigneter Mittel.
Diese bestehen hier in einem Sammel- oder Kollektorring 103, der in Fig. ii in Flachansicht
und in Fig. 13 im Schnitt dargestellt ist. Dieser Ring weist eine kreisförmige Nut
oder Rille io4 auf, und dessen oberer Rand kann gegebenenfalls (Fig. 12) mit Auskerbungen
Tos versehen sein, um den Austritt des Niederschlages und sonstiger Verunreinigungen
zu gestatten. Derartige Ringe können auch mehrere Rillen nebeneinander aufweisen.
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Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung keineswegs auf die
dargestellten und beschriebene» Einzelheiten, die nur beispielsweise angegeben sind.
So ist es namentlich möglich, mehr als eine Nut innerhalb eines Maschinenzylinders
vorzusehen. wobei jede einzelne Nut sich alsdann Tiber einen Teil des Zylinderumfanges,
filier den ganzen Umfang oder auch darüber hinaus erstrecken kann. Desgleichen kann
auch eine einzige Nut über mehr als eine VVindung, über einen vollen Kreis oder
über weniger als einen vollen Zylinderumfang verlaufen. Gegebenenfalls können mehrere,
alsdann sehr feine Nuten mit ein und derselben Öffnung in der Zylinderwand zusammen
w-irl:en, welches atlcli die Aufgabe derartiger Nuten sein mag: Verdampfung von
Treibstoff, Spülung des Zylinders und des Kolbens usw. Verschiedene Brennstoffe
können in ein und denselben Zylinder durch zwei oder mehrere Nuten oder selbst durch
ein und dieselbe Nut gleichzeitig oder nacheinander eingeführt werden.
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Im Falle einer Zweitaktmaschine können wohl die oben beschriebenen
_\nordnungen zur An-,vendung gelangen, doch können die von den Nuten ausgehenden
Abzugsleitungen auch zum Einlab eines getrennt angeordneten Verdichters führen.
Bei einer -Maschine init im Gehäuse erfolgender Verdichtung können die erNvähnten
Nuten auch an der Einlaßseite des Gehäuses ausmünden.