DE840781C - Verfahren zum Betriebe von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Betriebe von Brennkraftmaschinen Das Verfahren betritit eine mit Selbstzündung arbeitende schnell laufende Kolbenmaschine, bei welcher der zur Verbrennung kommende Kraftstoff ähnlich wie beim Dieselmotor erst kurz vor dem oberen Totpunkt in den Arbeitszylinder eingeblasen wird. Unterschiedlich dem Dieselmotor gegenüber ist bei diesem Verfahren, daß der Kraftstoff nicht in flüssigen Zustand dosiert und vor das Einblaseventil gefördert wird, sondern in bereits zerstäubtem Zustand hoch verdichtet wird, um knapp vor dem oberen Totpunkt eingeblasen zu werden.
• Bei einer bekannten Ausführung soll eine ähnliche Wirkung erzielt werden, die jedoch eine besondere Kurbelwelle zum Antrieb des Kompressors erfordert. Der direkte Kurbeltrieb ermöglicht es nicht, die Ladung innerhalb der erforderlich kurzen Zeit und ohne Zwzschenluftbehälter in den Arbeitszylinder zu bringen. Durch das Fehlen eines Abschlußventils konnte diese bekannte Bauart nicht zufriedenstellend arbeiten. Diese Mängel sind bei der Erfindung behoben, und das neue Arbeitsverfahren sichert besonders für kleine schnell laufende Motoren eine zeitlich kurze und exakte Förderung des Kraftstoffes unter gleichzeitig guter Gemischbildung im Brennraum sowie eine sichere Zündung auch bei Teillasten. Zur Ausübung des Verfahrens sind für den Antrieb des Kompressors eine Reihe von grundlegenden Vorgängen notwendig, um mit einem einstufigen Kompressor ohne Sa.mmelluftbehälter die Bedingungen der Kraftstoffförderung eines Dieselmotors zu erfüllen. Die durch Anlenkung einer Nebenpleuelstange an der Hauptpleuelstange eines Motors sich ergebende Voreilung ist nicht neu, sie aber für die steuerliche Zusarrunenarbeit des Einblasevorganges nutzhar zu machen, ist ein Merkmal der Erfindung und beruht auf einer Reihe voll Untersuchungen und den sich daraus ergebenden zusätzlichen Einrichtungen. Dazu gehört beispielsweise die Führung und Richtung des einzublasenden Gemisches in den Brennraum des Arbeitszylinders.
• Einen möglichst kleinen schädlichen Raum des Kompressors zu erzielen ist sehr wesentlich, weil eine hohe Verdichtung gefordert wird. Der Anlenkpunkt der Nebenpleuelstange an der Hauptpleuelstange bildet bei dem Verfahren die Grundlage für eine kürzeste Einblasezeit. Das Fördervolumen des Kompressors an Saugluft muß zu dem zu fördernden Kraftstoff in solchem Verhältnis stehen, daß das sich bildende Gemisch ohne Gefahr der Selbstentzündung hoch verdichtet werden kann. Um die Verdünnung- des Schmieröls zu vermeiden, muß das sich aus eventuellem Niederschlag des Gemisches bildende Lecköl abgeführt werden, wozu der Kompressorkolben Zeit besonderen Rillen versehen ist. Um den Einblasezeitpunkt getrau einzuhalten, ist der Federdruck auf das Einblaseventil von außen einstellbar. Im Zusammenwirken dieser Einzelheiten wird mit dem neuen Verfahren ein einfach herzustellender Dieselmotor geschaffen, dessen Drehzahl, insbesondere für den Zweitakt, wesentlich erhöht wird, wobei es möglich ist. Kraftstoffmengen von i bis a cmm einzublasen. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel an einem Zweitaktmotor im Schnitt.
• Im Zylinderblock 1 befindet sich der Arbeitskolben 2 und der Kolben 3 des Luftkompressors. Die Bewegung der beiden Kolben erfolgt über die Kurbel .l, Pleuelstange 5 und Nebenpleuelstange 6. Im Zylinder sind, wie beim Zweitakt üblich, Auslaßschlitze 7 und Spülschlitze 8 angeordnet. Der Einla15 der Frischluft in die Kurbelkammer erfolgt durch das Filter 9 und wird durch die Membran 1 o gesteuert. Während der Abwärtsbewegung der beiden Kolben wird die in der Kurbelkammer t 1 befindliche Luft auf etwa o,4 atü verdichtet, um gegen Hubende mittels der Schlitze S den Arbeitszylinder zu spülen und zu laden. Im Zylinderkopf 12 ist das Einblasventil13 angeordnet, welches als Nadel- oder Flachsitzventil ausgebildet ist und mittels Hebels 1 4 auf den erforderlichen Öffnungsdruck einstellbar ist, nachdem dieser Hebel auf die Feder des Ventils einwirkt. Das Einlaßventil des Kompressors ist 'mit 15 bezeichnet und sitzt lieben dem Einblaseventil. Bei der Abwärtsbewegung des Kompressorkolbens 3 streicht die einströmende Luft an dem konischen Nadelventil 16 vorbei und nimmt von dem bei 22 zulaufenden Kraftstoff eine von der Reguliernadel 17 zu beeinflussende Menge all Kraftstoff mit. Weiter ist in dem Kompressorkolben eitre schräg eingearbeitete Rille 20 vorgesehen, welche gegen Hubende mit dem Leckölanschluß 21 in Verbindung tritt. Die Wirkungsweise ist, von der gezeichneten Kolbenstellung ausgehend, folgende: 2o' vor dem oberen Totpunkt des Arbeitskolben 2 befindet sich der Kompressorkolben 3 bereits in seinem oberen Totpunkt. Damit ist auch die Einblasung des Kraftstoffes beendet, deren Einzelheiten weiter unten eingehend erläutert werden. Im Arbeitszylinder setzt die Entzündung des Kraftstoffes an der heißen Ladeluft ein und treibt den Kolben arbeitsverrichtend abwärts. Bei dieser Abwärtsbewegung saugt der Kolben 3 des Kompressors Frischluft an, und der bei der konischen Reguliernadel 16, 17 lagerhde Kraftstoff wird dabei mitgerissen und zerstäubt. Der Vorgang ist zwar ähnlich einem Vergaser, doch ist die Zusammensetzung Luft-Kraftstoff so gewählt, daß Luftmangel besteht. Dieser Luftmangel ist :totwendig, weil die Einblasung der Ladung eine hohe Verdichtung erfordert, welche im anderen Fall zur Entzündung im Kompressor führen würde. Nach Beendigung des Ausdehnungshubes wird der Arbeitszylinder von der aus den Spülschlitzen 8 einströmenden Frischluft geladen. Die beiden Kolben bewegen sich aufwärts. Der Kolben 2 verdichtet die über ihm befindliche Luftladung, der Kolben 3 das angesaugte Luft-Kraftstoff-Gemisch. Der Kompressorkolben 3 eilt dem ArbeltSk011)e71 2 voraus, und die Voreilung ist genau bestimmt. Da eine zu frühe Förderung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Brennraum 18 des .'#rbeitszylinders zu Zündungsschwierigkeiten führt, ergibt si;li hieraus eine sehr knapp bemessene Zeit für die Einblasung. Um nun für diesen Vorgang den nötigen i#berdruck gegenüber dem Kompressionsdruck: im Arbeitszylinder zu erreichen, ergibt sich weiter ein äußerst kleines Kompressionsraurnvolumen für den Kompressor. Somit unterliegt die Bewegung des Kompressorkolbens einem Zwang, der eine von der üblichen Winkelgeschwindigkeit der Kreisbewegung einer Kurbel abweichende Bewegung notwendig macht. Es muß der Kompressorkolben gegen seinen oberen Totpunkt zu sich schneller bewegen, als dies sonst bei direktem Kurbeltrieb der Fall wäre. Das für den erforderlichen Einblasedruck geforderte Verdichtungsverhältnis, das sich hieraus ergebende Hubvolumen des Kompressors und der hierzu kurze und schnell vom Kompressorkolben zurückzulegende Weg sind Forderungen, welche von der Anlenkung der Nebenpleuelstange zu erfüllen sind, tun im Arbeitszylinder eine gesteuerte Zündung wie im Dieselmotor zu erreichen. Mit der Fortsetzung der nun eingehend beschriebenen Verdichtung der Ladung im Kompressor nähert sich der Kolben dem geforderten Einblasedruck und befindet sich bei Beginn der Einblasung der Arbeitskolben etwa 33' vor O. T. Nachdem der Kolben 3 bereits im oberen Totpunkt angelangt ist, wenn der Arbeitskolben 20' vor O. T. ist, so erfolgt die Einblasung innerhalb 13 Kurbelgraden. Da hier wie auch bei Druckeinspritzung eitle Berührung des Kraftstoffes mit gekühlten Wandflächen zu vermeiden ist und die Verteilung des Kraftstoffes zwecks Einleitung der Zündung planmäßig vor sich gehen muß, wird der Sitz des Einblaseventils flach oder konisch ausgeführt, gegebenenfalls auch mit durch die Form des Brennraumes bestimmten Abweichungen. Von nicht unwesentlicher Bedeutung für

  eine sichere Entzündung d('s KritftstoITcs hei Teil-

  lasten des Motors ist chic, "ewissc Suhiclitung der

  Ladung, welche unter den) , Einflul5 des Kanals i g

  steht. 1)icser Kanal nuindet in die obere Zone der

  im Kaniprcs,ionsrauni 18 Befindlichen Luft. Es muß

  vermieden )werden, d@11@ der mit Luft citizehlasenc

  Kraftstoff bei Teillast zu einer völligen 1)urch-

  niischutig der Ladeluft im Brennraum 18 führt, weil

  sonst eine 1:ntzünclun@@ infolge Luftüherschusses

  nicht mehr möglich wird. F_; t)iul') also die Ein-

  1>lasun@ üh,i- dcii Kanal i o so gehalten sein, d111)

  1)e1 'f,illast ztmächst eine iirtli;Iic Geniischbildun-

  und Zündeiig ,intr,tcn k11111), 2111 welcher anschlic

  I'end der weiter fc)Ien(I, Kraftstoff verbrannt wird.

  1)icscs neu, arlr,itsvei-fitlii-,n ermöglicht es, einen

  Zweitaktinotcir finit kl,incii Ahinessungen zu bauen,

  bei welchem c11, innere Gemischbildung innerhalb

  der geforderten kuricii Zcit für eine vollkommene

  Verbrennung noch @ni,reic ht.

Claims (1)

1. PAT13NTANSPRUCHE: i. Verfahren zum Betriel)(' voii Brennkraft- ma,chincn, bei well- heu der kurz vor der oberen "I'otpnnktlagc des .-\i-l)citsknll)ens einzuführende Ki-:iftstol-f durch Ill'ciiiil)i-(#ssion,wärinc entzündet \iii-d, dadurch dal-# der je Huh cinzuführeiidc Kraft,toff von c;ncin bei Z,#i-citakt- inotctrcii mit Kurbeli(ellengcschwindigkcit utid bei Vici-t@iktitiotcir(-n finit h@dber Kurbclwellen- g(',eIm"indigk('it allgetl'I@'l@ell('n K(ill)ciil:onipr(`,- sor als ein überfettes, nicht zündfälliges Kraft- stoff-I-uft-Gemisch angesaugt und verdichtet wird und dieses Gemisch von dem gegenüber dem Arbeitskolben voreilenden Kompressor- koll)en mit einem stets höher als der Arbeits- zylinderdruck liegenden Druck über ein feder- belastetes Nadelventil in den Brennraum des Arbeitszylinders eingeblasen wird. a. Brcnnkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekenn- zeichnet, daß zur Erhaltung eines zeitlich stets gleichbleibenden Einblasezeitpunktes die Span- nung der das Einblasenadelventil belastenden Feder mittels eines Hebels (1.l) veränderlich ist. ;. Breinikraftmas.chine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Zylinder des Einblasekom- preSsors unmittelbar neben dem Arbeitszylinder angeordnet ist und der Kolben des Kompressors in an sich bekannter Weise durch ein Neben- pleucl vom Hauptpleuel aus angetrieben wird. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, da- durch gekennzeichnet, daß die im Arbeitszylin- der auf Selbstzündungstemperatur verdichtete Luft so über dem Kolben gelagert ist und das mit grccl(#r Geschwindigkeit vom Kompressor in d,11 Brennraum eingeblasene Gemisch in einem oder mehreren Kanälen (i9) so geführt wird, dal5 der Kraftstoff auch bei Teillast 11o; h zur I?ntzünching und Verbrennung gelangt.