DE832960C - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Bennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung und Fremdzuendung - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung und Fremdzündung Angesichts des steigenden Bedarfs an flüssigen Kraftstoffen ist man seit langem bestrebt, auch die sog. zündunwilligen 051e (Teeröle) motorisch zu verwerten. `'fielekonstruktive und wärmetechnische Vorschläge sind bereits gemacht worden, um die bekannten Dieselmotoren an den Betrieb mit solchen zündunwilligen Kraftstoffen anzupassen. Da wegen Schwierigkeiten bei der Gemischbildung, der konstruktiven Durchbildung des Brennraumes und wegen der hohen Triebwerksbeanspruchung das Verdichtungsverhältnis eines Motors nicht auf das zur Erreichung der für die Zündung des eingespritzten Brennstoffstrahles erforderlichen Lufttemperatur notwendige Mali gesteigert werden kann. sind praktisch folgende Wege eingeschlagen worden:.
• i. Einleitung der Zündung durch Voreinspritzen oder Vorlagern vor den Betriebskraftstoff einer kleinen Menge Zündöl (Zündölverfahren) ; 2. Einleitung der Zündung durch Einblasen einer kleinen in einem Hilfszylinder durch adiabatische Verdichtung erzeugten hocherhitzten Luftmenge (Zündluftverfahren) ; 3. Einlagern einer kleinen Teilkraftstoffmenge in den Verbrennungsraum zur Aufbereitung zeitlich vor der Einspritzung der eigentlichen Betriebskraftstoffmenge (Restspeicherdüse); Erhaltung von Zündkeimen vom vorausgegangenen Verbrennungsvorgang; 5. Aufheizung des Kraftstoffes vor der Einspritzung bis nahe an die Verdampfungstemperatur; 6. Erhöhung der Temperatur der Zylinderluftladung lediglich in einer Zündzone mittels Wärmespeicher; 7. Erhöhung der Verdichtungstemperatur der ganzen Zylinderluftladung durch Aufheizung der gesamten angesaugten Luftmenge; B. thermische Aufbereitung und Verdampfung der während des Kompressionshubes eingespritzten Brennstoffmenge im Verbrennungsraum an ungekühlten Teilen (Tassenkolben), unterstützt durch geeignete Luftführung und Einleitung der. Zündung des so gebildeten Brennstoffdampf-Luft-Gemisches durch einen elektrischen Funken in Totpunktnähe; g. thermische Aufbereitung des Kraftstoffes in einem außerhalb des Brennraumes des Motors angeordneten, durch die heißen Auspuffgase erwärmten Verdampfers und Zündung des angesaugten Brennstoffdampf-Luft-Geniisches durch einen elektrischen Funken.
• .Man erkennt, daß an allen Motorgattungen die Lösung des Problems der Verwendung zündunwilliger Kraftstoffe mit wechselndem Erfolg versucht wurde, wobei nur die unter r., 2., 7. und B. angerührten Verfahren das Anfahren der kalten Maschine gestatten. Die Verfahren nach i., 7. und g. berrötigten einen Hilfskraftstoff.
• Im nachstehenden wird ein Verfahren zur Verwendung der schwerentzündlichen Kraftstoffe in Einspritzmotoren mit Fremdzündung beschrieben. I#'ls ist bekannt, daß die Zündung bei Dieselmotoren im allgemeinen am Strahlrand des eingespritzten Brennstoffstrahles einsetzt, da hier die günstigsten l@edingungen für die Zündung gegeben sind. Am Strahlrand werden nämlich die kleinsten Brennstoffteilchen abgespalten, abgebremst, in der heißen Luft aufbereitet und entzündet. Wie schon eingangs erwähnt, reicht die im Motor praktisch erzielbare Lufttemperatur nicht aus, tun schwer entzündliche Kraftstoffe sicher zu zünden, weshalb in (lern beschriebenen Verfahren das während des Einspritzvorganges am Strahlrand entstehende aufbereitete Kraftstoffgemisch durch einen gesteuerten elektrischen Funken gezündet wird. Dies wird unter Ausnutzung der Strömungsenergie des eingespritzten Brennstoffstrahles wie folgt und in der Zeichnung beispielsweise für eine Zweitaktmaschine dargestellt, erreicht.
• Der Kolben a bewegt sich in Richtung zum oberen Totpunkt und verdichtet im Brennraum b die angesaugte Luft auf das erreichbare Höchstmaß, wobei die Verdichtungsendtemperatur die "Zündtemperatur des Kraftstoffes jedoch nicht erreicht. Der Brennstoff wird mittels der Düse c durch eine der Düsenmündung vorgelagerte zweite injektorartig ausgebildete Düse ein den Brennraum eingespritzt und erzeugt in dem zwischen den beiden Düsen liegenden kleinen Raum d infolge seiner Strömungsenergie nach Art der bekannten Wasserstrahlpumpe ein Druckgefälle zwischen dem kleinen Raum d und dem Brennraum b. Der erfindungsgemäße Gedanke besteht darin, daß der Raum d über einen Kanal f mit dem Hauptbrennraum bin Verbindung steht. Der aus der Düse c austretende Brennstoffstrahl saugt heiße Luft bzw. Brennstoffdampf aus dem Brennraum an, wird mit dieser Luft in der Injektordüse d gemischt, dadurch aufgelockert und tritt so weitgehend aufbereitet in den Brennraum ein. Mittels der Injektordüse wird dadurch eine so gute Zerstäubung und Strahlauflösung erreicht, wie sie sonst nur bei Lufteinblasemotoren erhalten wird.
• \-Lündet der Kanal f brennraumseitig in einer erweiterten Bohrung g, in welcher eine Zündkerze angeordnet ist, wird durch den im Raum d mittels des Einspritzstrahles erzeugten Unterdruck eine Strömung eingeleitet, welche das sich am Strahlrand bildende Brennstoffdampf-Luft-Gemisch während dQs Einspritzvorganges in die Bohrung g und damit in den Zündbereich der dort angeordneten "Zündkerze saugt.
• Im Gegensatz zti dem bisher bekannten Verfahren, bei welchem vor der Einleitung der Zündung stets der ganze Brennstoff eingespritzt wird und verdampft ist, gelingt es, durch das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren die Zündung des Brennstoffstrahles während der Einspritzung einzuleiten, wobei der Druckverlauf im Verbrennungsraum wie bei einem Dieselmotor durch das Einspritzgesetz bestimmt wird.
• Bei großen Zylindereinheiten und hei Brentiraumformen, bei denen die unmittelbare Absaugung des am Strahlrand zunächst erzeugten Brennstoffdampf-Luft-Gemisches zti Schwierigkeiten führt, wird die Einspritzung des Brennstoffes zweckmäßig in mehreren Etappen, beispielsweise durch zwei Pumpenstöße, durchgeführt. Damit wird erreicht, daß der zuerst frühzeitig eingespritzte Kraftstoff während des Verdichtungshubes genügend Zeit zur Gemischbildung hat, welche durch geeignete Luftbewegung unterstützt werden kann. Ein so erzeugtes Gemisch wird darin bei der nachfolgenden Einspritzung des Betriebskraftstoffes in der erfindungsgemäßen Weise angesaugt und in den Bereich der Zündkerze gebracht. Der Ablauf der Hauptverbrennung kann so dem Einspritzgesetz gemäß gesteuert werden.
• Sinngemäß verläuft die Einleitung und der Ablauf des Verbrennungsvorganges, auch wenn der Brennstoff mittels mehrerer Düsen und einer oder mehrerer Pumpen in den Brennraum gebracht wird, wobei eine oder mehrere Düsen in der erfindungsgemäßen Weise arbeiten.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auch eine Teilverbrennung während des Verdichtungshubes herbeigeführt und dadurch die Temperatur der im Zylinder befindlichen Luftladung so weit erhöht werden. daß bei weiterer Steigerung der Verdichtung am Ende des Verdichtungshubes eine Temperatur erreicht wird, die über der dem Verdichtungsverhältnis entsprechenden Temperatur liegt und ausreicht, den nunmehr eitigespritzteii Betriebskraftstoff zti entzünden.
• Der Zeitpunkt der Einleitung der Zündung mittels der Zündkerze wird zweckmäßig von der Bewegung der Düsennadel der Kraftstoffeinspritzdüse abhängig gemacht.
• Um das am Strahlrand abgesaugte Brennstoffdampf-Luft-Gemisch sicher in den Bereich der Zündkerze zti bringen, ist es zweckmäßig, den Kanal f so anzuordnen, daß das abgesaugte Gemisch an der Zündkerze lt vorbeiströint.

Claims (3)

1. PATF\TA\SYY1 CriE:: i. Verfahren zum Betreiben von lirennkraftmaschinen mit Breinistoffeitispritzung und Fremdzündung, dadurch gekennzeichnet, daß der in die für die Selbstentzündung nicht hoch genug verdichtete Brennraumluftladung eingespritzte Brennstoff unter Ausnutzung seiner Striimungsenergie ein Druckgefälle erzeugt, durch welches das während der Einspritzung am Strahlrand gebildete Brennstoffdampf-Luft-Gemisch in den Bereich einer Zündkerze gelangt und dort eine Teilverbrennung eingeleitet wird, welche die Verbrennung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffes bewirkt.
2. 2. Verfahren zum Betreiben von Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung und Fremdzündung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Teilmenge des Brennstoffes ohne Zündung voreingespritzt wird und bei der Einspritzung der Hauptbrennstoffmenge das zuerst vorgebildete Brennstoffdampf-Luft-Gemisch durch das Druckgefälle in Zündkerzennähe gebracht und dort gezündet wird. 3. Verfahren zum Betreiben von Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung und f# remdzündung nach Anspruch t und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff mittels mehrerer Düsen in den Brennraum eingespritzt wird, wobei eine oder mehrere Düsen das Druckgefälle hervorrufen, welches der Zündkerze das zündfähige Gemisch zuführt. .4. Verfahren zum Betreiben von Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung und Fremdzündung nach Anspruch r, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Verdichtungshubes eine Teilkraftstoffmenge, welche das Druckgefälle erzeugt, eingespritzt wird, während der Hauptkraftstoff in der üblichen Weise in der Nähe des oberen Totpunktes eingespritzt wird und sich in der nunmehr über das dein Verdichtungsverhältnis entsprechende Niaß hinaus erwärmten Luftladung entzündet. .
3. 3. Verfahren zum Betreiben von Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung und Fremdzündung nach Anspruch i, 2, 3 und d, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung der elektrischen Zündung durch den Nadelhub der Brennstoffeinspritzdüse gesteuert wird.