DE852621C - Verfahren zum Betriebe von mit Luftverdichtung, Einspritzung fluessigen Kraftstoffesgegen Ende des Verdichtungshubes und Selbstzuendung arbeitenden Brennkraftmaschinen - Google Patents

Verfahren zum Betriebe von mit Luftverdichtung, Einspritzung fluessigen Kraftstoffesgegen Ende des Verdichtungshubes und Selbstzuendung arbeitenden Brennkraftmaschinen

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DE852621C
DE852621C DESCH5496A DESC005496A DE852621C DE 852621 C DE852621 C DE 852621C DE SCH5496 A DESCH5496 A DE SCH5496A DE SC005496 A DESC005496 A DE SC005496A DE 852621 C DE852621 C DE 852621C
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DE
Germany
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pump
air
compression
piston
chamber
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Expired
Application number
DESCH5496A
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English (en)
Inventor
Ernst Schmollinger
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Individual
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M67/00Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2720/00Engines with liquid fuel
    • F02B2720/25Supply of fuel in the cylinder
    • F02B2720/251Fuel supply by high pressure gas
    • F02B2720/252Fuel supply by high pressure gas with air pump fixed to engine cylinder; high pressure air being taken from the atmosphere or from an engine cylinder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

  • Verfahren zum Betriebe von mit Luftverdichtung, Einspritzung flüssigen Kraftstoffes gegen Ende des Verdichtungshubes und Selbstzündung arbeitenden Brennkraftmaschinen Die bekannten Verfahren zum Betrieb von mit Luftverdichtung, Einspritzung gflüssigen.Kraftstoffes gegen Ende des Verdichtungshubes und Selbstzündung arbeitenden Brennkraftmaschinen bestehen im wesentlichen darin, daß die in dien Arbeitszylinder durch den Kolben eingesaugte oder in anderer Weise eingebrachte Ladeluft hoch verdichtet und dadurch stark erhitzt wird. Der Kraftstoff wird gegen Ende des Verdichtungshubes unter geeignetem Druck in die Ladeluft im Arheitszylinder oder in einen davon abgezweigten Teil in einer besonderen Vorkammer eingespritzt und durch die heiße Luft gezündet. In jedem Fall wird die gesamte Ladeluftmenge auf den zur Zündung notwendigen hohen Enddruck gebracht. Hohe Verdichtungsdrücke ergeben zwangsläufig hohe Verbrennungsdrücke, und diese erfordern sehr starke und stabile Kons.trulctionsteile, wie Zylinder, Triebwerk, Lager, Schwungmassen., Gehäuse. Das führt natürlich zu einem hohen Eigengewicht des Motors.
  • Die Erfindung schlägt demgegenüber ein Verfahren zum Betriebe dieser Brennkraftmaschinen vor, das im wesentlichen darin beruht, däB die Ladeluft im Arbeitszylinder des Motors annähernd auf den bei Vergasermotoren üblichen Enddruck (Verdichtungsverhältnis etwa i : 5 bis i : 8) verdichtet und eine geringe Frischluftmenge,die in einer vom Verdichtungsraum des Arbeitszylinders vollkommen getrennten Verdichtungskammer hochverdichtet (Verdichtungsverhältnis etwa i :2o bis 1 :24) wurde, zur Zündung des Kraftstoffes in einer Vorkammer verwendet wird. Der Inhalt der Vorkammer wird in .an sich bekannter Weise durch den darin auf-.tretenden Überdruck durch einen oder mehrere Drosselkanäle in den Verdichtungsraum des Arbeitszylinders übergeschoben und darin unter wesentlich niedrigeren Drücken als bisher vollständig verbrannt.
  • Infolge dieser Herabsetzung der Verbrennungsdrücke können die Konstruktionsteile und somit der ganze Motor so leicht gebaut "werden, wie es bisher nur bei Vergasermotoren möglich war.
  • Die Verdichtung der zur Zündung des Kraftstoffes dienenden Frischluft erfolgt vorteilhaft durch eine zwangsläufig mit .dem Kolben des Arbeitszylinders gekuppelte Luftpumpe.
  • Zwei Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung in einem Längsschnitt durch einen Arbeitszylinder veranschaulicht.
  • Bei beiden Anordnungen enthält der vom Zylinderkopf i abgedeckte Arbeitszylinder den Arbeitskolben 3. Im Zylinderkopf i ist seitlich die als Einspritzraum und Zündkammer dienende Vorkammer 4 angeordnet. 5 ist eine Einspritzdüse. Gemäß Fig. i ist in der Seitenwandung des Arbeitszylinders 2 eine zur Zylinderachse parallel laufende Bohrung 6 vorgesehen, die den Arbeitsraum einer Luftpumpe mit dem Pumpenkolben 7 bildet. Der Pumpenraum 6 ist gegen den Zylinderkopf i hin durch einen Einsatz 8 abgeschlossen und weist -seitlich eine Einlaßöffnung9 auf, die den Pumpenraum mit der Außenluft verbindet.
  • Der Einsatz 8 enthält eine axiale Bohrung, die den Pumpenraum 6 m-it einem Kanal io verbindet, der vorzugsweise tangential in die Vorkammer 4 einmündet.
  • Der Pumpenkolben 7 weist eine Kolbenstange oder einen Stößel i i auf, mittels deren er zwangsläufig vom Arbeitskolben 3 gesteuert wird.
  • In der axialen Bohrung des obenerwähnten Einsatzes 8 ist das Einblaseventtil 12 untergebracht, das auf den zu erreichenden Verdichtungsdruck eingestellt ist.
  • Die Vorkammer 4 ist in irgendeiner an sich bekannten Weise, z. B. in einem zweiteiligen Einschraubstopfen, ausgebildet.
  • Unter der Annahme, daß die Fig. i einen Zwei--taktmotor zeigt, wirkt die erfindungsgemäße Anordnung folgendermaßen: Der Arbeitskolben 3 ist in der oberen Totpunktlage gezeichnet, während der Pumpenkolben 7 den oberen Totpunkt überschritten hat und sich auf dem Rückwege befindet. Die Stellungen entsprechen also dem Beginn des, Arbeitstaktes. Der Arbeitskolben 3 wird durch die sich ausdehnenden Verbrennungsgase nach unten gedrückt, zugleich bewegt sich auch der Pumpenkolben 7 infolge seiner Kupplung mit dem Arbeitskolben nach unten. Sobald die Oberkante a des Pumpenkolbens 7 unter die Oberkante b der Lufteinlaßöffnung öder -Öffnungen 9 gelangt und diese Öffnung freilegt, strömt Frischluft im Sinne des eingezeichneten Pfeiles in den Pumpenraum 6.
  • Bei dem darauffolgenden Hochgehen des Pumpenkolbens 7 wird die Luft in dem Raum zwischen der oberen Stirnfläche des Pumpenkolbens 7 und dem Einblaseventil i2, welcher die vom Verdichtungsraum des Arbeitszylinders getrennte Verdichtungskammer gemäß der Erfindung bildet, so hoch verdichtet, daß sie eine Temperatur von etwa 75o° C erreicht.
  • In dem Arbeitszylinder 2 wurde inzwischen in der üblichen Weise die Spülung mit Frischluft durchgeführt und die im Zylinder befindliche Luft durch den Arbeitskolben 3 in dem bei Vergasermotoren üblichen Verdichtungsverhältnis verdichtet.
  • Ehe der Arbeitskolben 3 den oberen Totpunkt erreicht, wird die im Pumpenraum 6 verdichtete, heiße Luft über das Einblaseventil 12 und den Kanal io in die Vorkammer geblasen und bringt einen Teil des durch die Einspritzdüse 5 eingespritzten Kraftstoffes zur Entzündung.
  • Die Verbrennungsgase und der restliche Kraftstoff werden :durch den in der Vorkammer auftretenden Überdruck durch einen oder mehrere Drossel: kanäle 13 in den. Verdichtungsraum des Arbeitszylinders 2 eingeblasen, wo der Kraftstoff in der im Zylinder befindlichen Luft vollkommen verbrennt und infolge des Druckanstieges des Arbeitskolben 3 nach unten drückt.
  • Dieses Arbeitsspiel wiederholt sich in entsprechender Weise beim Zweitaktmotor bei jeder Kurbelwellenumdrehungeinmal, beim Viertaktmotor bei jeder zweiten Umdrehung.
  • In Fig. 2 ist i wiederum der Zylinderkopf, der den Arbeitszylinder 2 mit dem Arbeitskolben 3 abdeckt. 4 ist die Vorkammer, 5 die Einspritzdüse.
  • In der Seitenwandung des Arbeitszylinders 2 ist auch hier eine zur Zylinderachse parallel laufende Bohrung 6 vorgesehen, die jedoch diesmal im Zylinderkopf i fortgesetzt ist. Diese Fortsetzung der Bohrung bildet den. Pumpenraum 6' einer Luftpumpe mit dem Pumpenkolben 7'.
  • Der Pumpenraum 6' ist durch eine Querbohrung 14 mit der Vorkammer 4 verbunden. Auf gleicher Höhe mit der Querbohrung 1:4 liegt die Einlaßöffnung 9, die den Pumpenraum 6' mit der Außenluft verbindet. Der Raum zwischen der Querbohrung i4 bzw. der Lufteinlaßöffnung 9 und dem oberen Ende des Pnmpenraumes 6' bildet den Verdichtungsraum 15 der Luftpumpe.
  • Der Pumpenkolben 7' besitzt ebenso wie der Pumpemtkolben 7 in Fig. i eine Kolbenstange i i, mittels deren er in geeigneter Weise bewegt wird.
  • Im Pumpenkolben 7' ist eine Bohrung 16 vorgesehen, die, von der verdichtungs&eit,igen Stirnfläche des Pumpenkolbens 7' ausgehend, zuerst axial verläuft und dann in einen Querteil übergeht, derart, daß die Bohrung 16 den Verdichtungsraum 15 von einem bestimmten Zeitpunkt vor Erreichen, des oberen Totpunktes, ab mit der zur Vorkammer 4 führenden Querbohrung 14 verbindet. In Fig. 2 sind der Arbeitskolben 3 und der Pumpenkolben 6' in ihrer oberen Totpunktlage zu Beginn der Verbrennung dargestellt.
  • Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist wiederum, einen Zweita'ktbetrieb vorausgesetzt, folgende: Nachdem der Arbeitszylinder 3 im Wege der Spülung mit Frischluft gefüllt ist und der Pumpenkolben 7' Frischluft durch die Einlaßbohrung 9 eingesaugt hat, bewegen sich die beiden Kolben nach oben, dem oberen Totpunkt zu. Dabei wird die Luft im Arbeitszylinder 2 wieder auf den bei Vergasermotoren üblichen Enddruck, die Luft im Verdichtungsraum 1 5 der Luftpumpe dagegen hoch verdichtet.
  • Vor Erreichen des oberen Totpunktes wird der Verdichtungsraum 15 der Luftpumpe über die Bohrung 16 des Pumpenkolbens 7' mit der zur Vorkammer 1 führenden Querbohrung 14 verbunden, so daß die hochverdichtete, heiße Luft aus, dem Verd.ic.htungsrauin i 5 in. die Vorkammer :4 strömt, wo sie den in diesem Augenblick eingespritzten Kraftstoff teilweise zur Entzündung bringt. Die Verbrennungsgase und der restliche Kraftstoff werden durch den Überdruck in der Vorkammer 4 über einen oder mehrere Drosselkanäle 13 in den Verdichtungs- und Verbrennungsraum des Arbeitszylinders 2 eingeblasen, wo der Kraftstoff in der Ar:beitszylinderluft vollständig verbrennt und dien Arbeitskolben 3 nach unten drückt.
  • Es sei noch besonders, hervorgehoben, daß die verhältnismäßig kleine, hier zur Verwendung gelangende Vorkammer beim Betrieb sehr schnell erhitzt wird und so eine sichere Zündung des Kraftstoffes gewährleistet ist, ohne daß der Einbau einer Glühkerze notwendig wäre. Der Motor muß natürlich bei Einstellung auf Leerlauf angelassen werden. Der Wegfall einer Glühkerze kommt am meisten bei Landmaschinen zur Geltung, wo die Anordnung einer Batterie für die Glühkerze umständlich bzw. praktisch unmöglich ist.
  • Verwendung können alle Kraftstoffe, wie Benzin, Dieselöl. Traktorenöl usw., finden.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betriebe von mit Luftverdichtung, Einspritzung flüssigen Kraftstoffes gegen Ernie des Verdichtungshubes und, Selbstzürndung arbeitenden Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeluft im Arbeitszylinder annähernd auf den tei Vergasermotoren üblichen Enddruck verdichtet und eine geringe, in einer vom Verdichtungsraum des Arbeitszylinders vollkommen getrennten Verdichtungskammer hochverdichtete Frischluftmenge zur Zündung does in eine Vorkammer eingespritzten Kraftstoffes verwendet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung der zur Zündung.des Kraftstoffes dienenden Frischluft durch eine zwangsläufig mit d,em Arbeitskolben. gekuppelte Luftpumpe erfolgt.
  3. 3. Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, dadurch ge.-ken:nzeichneR, daß in der Seitenwandung des Arbeitszylinders (2) eine Luftpumpe angeordnet ist, deren mit der Außenluft verbundener Pumpenraum (6) parallel zur Zylinderachse liegt und den mit dem Arbeitskolben (3) zwangsläufig gekuppelten Pumpenkolben (7) enthält (Fig. i).
  4. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenraum (6) über eine axiale Bohrung eines seinen Verdichtungsraum abschließenden Endeinsatzes (8), der ein auf den zu erreichenden Verdichtungsdruck eingestelltes Einblaseventil (12) enthält, mit einer im Zylinderkopf (i) seitlich angebrachten Vorkammer (4), in die der Kraftstoff eingespritzt wird, über einen Zuleitungskanal (io) in Verbindung steht.
  5. 5. Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkopf (i) in Fortsetzung einer in der Seitenwandung des Arbeitszylin,ders (2) vorgesehenen, zur Zylinderachse parallelen Bohrung (6) eine Luftpumpe ausgebildet ist, deren Pumpenraum (6') über eine Einlaßöffnung (9) mit der Außenluft verbunden ist und den mit dem Arbeitskolben (3) zwangsläufig gekuppelten Pumpenkolben (7') enthält (Fig.2).
  6. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenraum (6') über eine, mit der Lufteinlaßöffnung (9) auf gleicher Höhe liegende Querbohrung (14) mit einer im Zylinderkopf (i) angebrachten Vorkammer (4) in Verbindung steht und ferner der Pumpenkolben (7') eine Bohrung (16) enthält, die, von der verdichtungsseitigen Stirnfläche des Pumpenkolbens ausgehend, zuerst axial verläuft und dann in einen Querteil übergeht, derart, daß die Bohrung (16) des Pumpenkolbens den durch den Abstand der Querbohrung (14) bzw. der Lufteinlaßöffnung (9) vom Ende des Pumpenraumes (6') bestimmten Verdichtungsraum (15) der Luftpumpe zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vor Erreichen der oberen Totlage mit der Querbohrung (14) und der Vorkammer (4) verbindet.
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