DE898824C - Verfahren zum Betriebe einer Viertakt- oder im Gleichstrom gespuelten Zweitaktbrennkraftmaschine mit scheibenfoermigem Verbrennungsraum - Google Patents
Verfahren zum Betriebe einer Viertakt- oder im Gleichstrom gespuelten Zweitaktbrennkraftmaschine mit scheibenfoermigem VerbrennungsraumInfo
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- DE898824C DE898824C DET3321A DET0003321A DE898824C DE 898824 C DE898824 C DE 898824C DE T3321 A DET3321 A DE T3321A DE T0003321 A DET0003321 A DE T0003321A DE 898824 C DE898824 C DE 898824C
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Description
Diie Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor und! ein Verfalhiren zu seinem Betrieb.
Nach <der Erfindiunig wird die Verbrennung •innerhalb 'des MotorenzyJinidlers derart ausgeführt,
daß kein Klopfen eintritt, und zwar uniabhängig von der Oktianr o>der Cetanzahl des verwendeten
Treibstoffes, der Flüchtigkeit des Treibstoffes innerhalb eines großen Bereiches, dem Konipressiionsgrad,
dem Trei'bstoff-Luft-Misehungsverhältniis und der Dichte des Treibstoff-Luft-Gemisches,
das zur Anwendung gelangt. Es geschieht dies dadurch, daß der Treibstoff daran gehindert
wird, sich in ausreichender Menge innerhalb des Verbrennungsraumes mit demjenigen Teil der Luft
zu mischen, der in der Regel das sogenannte Endgas bilden würde, so daß in dieser Endgaszone
kein brennbares Gemisch vorhanden ist unid dlie vorrückende Flammenfront nur unbrennbares Gas
abschließt und verdichtet. Nach der bevorzugten Ausfühirungsforim der /Elrfinidiung wird mit Treib- ao
stoff nicht gemischte Luft oder zur Aufrechterhaltiung der Verbrennung nicht genügend Treibstoff
enthaltende Luft An die Verbireninunigskammer eingeführt und beim Verdichtungshub komprimiert.
An einem Punkt nahe dem Vorderende der Kolbenhalhn wird Treibstoff in diese komprimierte
Luft unter solchen Bedingungen gespritzt, daß er sich ganz oder zum Teil plötzlich verflüchtigt O'der
■in Dampf verwandelt und so am Ort. diar Zikcdiiingi und litti einer verhältnismäßig kurzen, Entfernung
vom Einspritzpunkt ein brennbares Treibstoff-'dampf-Luft-Gemiscih bildet, Dde Menge und1 Richtang
der Treibstoffeinspnitzung während dlieser Zeitspanme von. dem Eiinispnitzen bis' zur Zündung
WiiTd so bemessen, daß der Treibstoff sich nur Mit einer örtlich begrenzten Menge der Luft innerhalbdes
Verbrennungsraumes mischt. Dieser erste kleine
ίο Teil von eingespritztem Treibstoff bildet edm lokalisiertes
brennbares Gemisch, .das sofort mittels Funken oder anderen geeigneten Mitteln, die eine'
Flaimmenfront erzeugen, entzündet wird. Das Einspritzen des Treibstoffes wird während des Restes
der Eiinspnitzzeit in eine enge Zone oder Zonen der Verbrennungskammer unmittelbar vor der
Flammenfront in ihrer Brenninichtung fortgesetzt.
Infolge des vorstehend beschriebenen Vorgangs wird jedes brennbare Treibstoff-Luft-Gemisch, das
innerhalb das Zylinders zur Verbrennung gelangt, so rasch nach seiner Biildung verbraucht, daß es
stets durch imchtbrennbares Gas, und zwar entweder durch Luft oder Vierbrennungsprodukte oder
beides 'gepuffert ist. Hierdurch wird die Biilidung hochkompnimierter und erhitzter Endgase, die aus
brennbarem Traihstoff-Luft-Gemisoh bestehen, vermieden, und ein Klopfen ist unmöglich.
Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, die bevorzugte Ausffihirungsformen darstellt.
Fig. ι ist eine schematische Darstellung eines Motorzylinders mit Zubehör einschließlich Treib-,stoffeinspritzsystem;
Fig. 2 ist eine echematische Hotfi zontalansicht, im Zylinder der Fig. 1 nach oben gesehen; sie zeigt
die Lage der Zündkerze und der Treibstoffdüse und die Art der Verbrennung im Verbrennungsraum;
Fig. 3 ist eine Horizontalansicht einer anderen Ausfühnungsform, in ähnlicher Darstellung wie
Fiiig·. 2;
Fig. 4 ist eine Horazontalansicht. ähnlich. Fig. 2 und betrifft eine weitere Ausführungsfonm;
Fig. 5 ist eine Horizontalansicht ähnlich Fig. 2 und zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 zeigt ein typisches, von dem Motor gemäß vorliegender Erfindung erhaltenes Indikatordiagramm,
das aufgezeichnet list auf Indikatordiagramme eines üblichen Ottomotors, der mit zwei
verschiedenen Treihstoffen betrieben wird.
In Fig. I ist 10 der Motorzylinder, in der Kolben und 12 (die Pleuelstange, die zu der üblichen, in
der Figur nicht dargestellten Kurbelwelle geht. Der Zylinderkopf ist mit geeigneten öffnungen
versehen, die .durch ein Einlaßventil 14 und ein Auslaßventil 15 !gesteuert werden, und mit einer
Öffnung zur Aufnahme einer Zündkerze 16, die an ein Zündsystem üblicher Bauart; angeschlossen- ist.
Eine Treibstoffeinspritzdüse 20 reicht durch eine passende öffnung in den Zylinderkopf ; wie
aus 'der Fig. 2 hervorgeht, ist ihre Richtung derart, daß das Einspritzen innerhalb des Verbnennuingsraumes
im allgemeinen tangential erfolgt.
Treibstoff aus einer geeigneten Lieferquelle oder einem Behälter 2.1 wird 'durch die Leitung 22 durch
die Treibstoffpumpe 23 abgezogen, die in üblicher Weise -vom Motor angetrieben wird. Die Treibstoffpiumpe
preßt den flüssigen oder verflüssigten Treibstoff unter einem Druck von etwa 34 bis
408 Atmosphären durch die Leitung 24 im einen Sammeltank 25, ,aus dem er durch die Leitung 26
zur Einspritzdüse 20 gelangt. Bei einem Injektor-Piumpenaggregat können viel- höhere Drücke von
his- zu 2720 bis 340O' Atmosphären verwendet werden. Die Leitung 26 enthält ein Rückschlagventil
27 und kann mit einer geeigneten Heizvorrichtung ausgestattet sein, die als eine elektrische
Heizschlange 28 dargestellt ist.
In Fig. 2 ist das Einlaßventil 14 mit einem Schirm 34 versehen; letzterer ist so angebracht, daß
die eintretende Luft in tangentialer Richtung geleitet wird und eine Wirbelbewegung der Luft
innerhalb des Verbrennungsraumes erzeugt, so wie es durch die Pfeile 33 angedeutet ist. Beim Betrieb
des Motors wird eine Partie Luft, die nicht mit Brennstoff vermischt ist oder weniger Brennstoff
enthält, als zur Unterhaltung der Verbrennung nötig ist, beim Saughub des- Kolbens 11 in den
Zylinder gezogen.
Niahe bei, und zwar im allgemeinen etwas vor idem oberen Totpunkt des- Kolbenhubs, wie er in
Fig. ι durch die gestrichelte Linie 18 angedeutet ist, wird Treibstoff aus der Düse 20 im die in
Wirbelbewegiung befindliche Liuft im allgemeinen tangential zum Verbrennungsraum (Fig. 2) und
etwas nach oben gerichtet (Fig. 1) eingespritzt, um den Rand der eingespritzten B,renns,toffwolke nahe
an die Elektroden der Zündkerze 16 heranzubringen. Der Treihstoff ist so fein zerstäubt ond
befindet sich bei einer solchen Temperatur und unter einem .solchen Druck, daß er sich sofort verflüchtigt
O'der sehr rasch in Dampffonm übergeht, und der entstehende Treibstoffdampf wird mit der
wirbelnden Luft innig zu einem brennbaren Gemisch vereinigt, und zwar nachdem der Treibstoff
nur eine kurze Strecke von- der Düse aus zurückgelegt hat und etwa innerhalb der Zeit, in der 'das
entstandene Treibstoffdampf-Luft-Gemisch die Zündkerze 16 erreicht.
Gerade in dem Augenblick oder kurz bevor die erste Partie des eingespritzten Treibstoffes die
Gegend der Zündkerze 16 erreicht (und innerhalb dieser Zeit hat er mit der wirbelnden Luft das genannte
brennbare Treibstoff dampf-Lu ft-Gemisch gebildet), zündet ein Funke an den- Elektroden der
Zündkerze 16 dieses Gemisch und erzeugt eine Flammenfront, wie sie bei 38 angedeutet ist. Wie
in Fig. ι und 2 gezeigt ist, sind die Lage der Zündkerze 16 einerseits und die der Düse20' nebst
der Form des von ihr ausgespritzten Brennstoffes andererseits !derart aufeinander abgestimmt, daß
sich die Elektroden der Zündkerze zwar innerhalb, des brennbaren Treibstoffdampf-Lufti-Gemiisches
befinden, mit unverdampften flüssigen Treibstoffteilchen jedoch nicht in Berührung kommen, wodurch
die Zündung dieser ersten Partie des ein-
tretenden Treibstoffes sichergestellt ist. Die Vefbrennuingswänrne führt zu einer raschen Ausdehnung
des Gemisches «od der brennenden Produkte, wodurch die Flammenfront 38 eine Gestalt annimmt,
wie ede z. B. in Fiig. 2 gezeugt ist.
Die Zündkerze 16 ist von der Einspritzdüse 20 genügend weit entfernt, daß die Bildung des brennbaren
Traibstoffdampf-Luft-Gemiisches auf dem Weg, den, der eingespritzte Treibstoff zurücklegt,
möglich i,st, während zu gleicher Zeit die Zündkerze 16 siich nahe genug an der Düse 20 befindet,
daß die Ansammlung irgendwelcher beachtlicher Mengen von brennbarem Gemisch im Vefbren-'
nungsraum vor 'der Zündung verhindert wird. Bei der hier gezeigten Maschine, bei der ein. Zylinder
miit einem Bohrungsdurchmesser von, 8,26 cm verwendet wurde, wurden gute Ergebnisse mit einem
Winkel 29 von etwa 310 bis 90'0', vorzugsweise von, etwa 30 his 450 erreicht, der von. ,den Radiien zur
zo Zündkerze 16 und zur Spitze der Düse 20 gebildet wird. Im allgemeinen kann gesagt werden, daß
der erwähnte Winkel 29 größer als etwa 200 und kleiner als etwa 1350' sein, soll. Auf diese Weise
wird das Brenmstoffdämpf-Luft-Geniisch fast eofort nach seiner Bildung entzündet, bevor der eingespritzte Treibstoff überhaupt' Gdegenheit findet,
sich in irgendeinem wesentlichen Bereich das Verbrennungsraumes mit Luft zu mischen. Infolgedessen
wird brennbares Treibstoffdampf-Luftr Gemisch nur innerhalb einer örtlich begrenzten
Zone des Verbrennungsraumes um die Zündkerze 16 herum erzeugt, und dieses Gemisch ist umgeben
(und gepuffert von nicht brennbarer Luft oder Gas auf der einen Seite und von eimern nicht brenubaren
reichen Gemisch auf der anderen Seite.
Beim praktischen: Laufenlassen des Motors kann mit dem Einspritzen des Treibstoffes bei einem
Winkel bis zu 75°' vor dem oberen Totpunkt' begonnen werden. Der Winkel kann z. B. 48° sein
bei maximaler Leistung, bei 'der praktisch die gesamte Luft innerhalb des Verbrenniungsriaumies verbraucht
werden soll. Wo weniger Leistung verlangt wird, kann der Beginn der Treibstoffeinsprdtzung
bei dem oberen Totpunkt oder sogar bis zu 200 dahinter liegen. Bei kleineren Leistungsansprüchen
kann die Einspritzung noch beträchtlich vor dem oberen Totpunkt eingeleitet und dann, abgeschnitten
werden, so daß nur der Teil der Luft verbraucht wird, 'der zur Lieferung der verlangten Leistung
erforderlich ist.
Während des weiteren Verlaufs desjenigen Teils des Vendichtungs- oder Verbrennungstaktes oder
beider, der in die Zeitspanne der Brennstoffeinspritzung fällt, Wiird weiterer Brennstoff in Ridhr
tung der Flammenfront 38 eingespritzt und mit frischen Mengen der wirbelnden Luft vermischt,
so daß' sich brennbares Gemisch von Treibstoffdampf und Luft bildet, das entzündet wird und
verbrennt, sowie es die Flaimmenfront erreicht. Es ist ersichtlich, daß 'dieses weitere Brennstoff-Luft-Gemisch
fast so schnell verbrennt' wie es gebildet wird und daß dem unverbrannten Treibstoff keime
Gelegenheit bleibt, sich· über dian, ganzen Verbrennungsraum hin zu verteilen. Die ersten Teile des
Treibstoff-Luft-Gemisches, die an. der Flammenfront rasch verbrannt wurden, werden; zu unbrennbaren
Abgasen, die die Wirbelbewegung im Zylinr der herum weiter mitmachen, so wie es bei 40 angedeutet
ist. Selbst wenn daher die Treibstoffeinspritzzeit so lange ausgediehnit wird, bis praktisch
alle Luft im Zylinder verbraucht ist, ist doch noch der letzte Teil des gebildeten brennbaren Treibistoffgernisches
durch einen Puffer unbrennbarer Abgase begrenzti.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungisform der vorliegenden' Erfindung, die im Betriebsmaßstab und
bei Versuchen: sehr zufriedensteltenid" gearbeitet hat. Ein normaler CFR-Motor, das ist ein Prüfmotor'
der Cooperation Fuel Research USA., mit einem einzigen Zylinder mit einer Bohrung von 8,26 cm
wurde so abgeändert, daß eine Einspritzdüse 20' eingebaut wurde, durch die, wie bei 42 angegeben,,
Treibstoff in praktisch tangentialer Richtung zum Verbrennungsraum eingespritzt wurde. Eine Zündkerze
16' war mit ihren Elektroden praktisch an der Peripherie des Verbrennungsraumes angeordnet,
wobei der zwischen den Radien nach der Spitze der Düse 2io( und nach der Mitte der Zündkerze
16' eingeschlossene Winkel 29' etwa 450 betrug. Der Motor war mit dem üblichen Auslaßventil
15' und einem Einlaßventil 14' ausgerüstet, das einen. Schirm 34' von i8o° trug, dessen Emden
praktisch, auf einem Radius des Verbrennungsraumes lagen; hierdurch wurde die Luft innerhalb
des Verbrennungsraumes in der durch die Pfeile 33' angedeuteten. Richtung in eine wirbelnde Bewegung
versetzt.
Bfai dieser in Fig. 3: dargestellten. Ausfühnungsform war die Einspritzvorrichtung derart, daß auf
der Innenseite nach der Mitte der Verbrennungskammer zu ein durchdringender Kern zerstäubter
Treibstioffteilchen 43 und auf der an die Zylinderwand angrenzenden. Außenseite ein Nebel sehr fein
verteilter oder versprühter Teilchen 44 entstand. Der umgebende Nebel verdampfte schnell und
mischte sich mit der beniacbbarten wirbelnden Luft; letztere lenkte einen Teil 'des, bei 45 angedeuteten
Dampf-Luft-Gemisches nach 'den Elektroden der Zündkerze 16' hin ab; Die Zündkerze lag so· innerhalb
des umgebenden Kernis des brennbaren Treibstoffdampf-Luft-Gamisches, geriet aber mit den
eindringenden Teilchen von flüssigem Brennstoff in keiner Weise in Berührung.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird zwar der Treibstoff tangential in der Riehtung
,der Luftwirbelbewegung eingespritzt, doch ist dies kein wesentliches Merkmal der Erfindung.
Er kann auch z. B. radial oder quer zur Luftbewegiung oder sogar gegen letztere gerichtet eingespritzt
werden.
Bei einer nach der Erfindung in bestimmten Augenblicken, erfolgenden diskontinuierlichen
Funkenbildung an den Zündkerzenelektroden ist eine sorgfältige Abstimmung des- Zeitpunktes der
Funkenbildung auf den der Einspritzung erfbrderlieh. Bei der in; Fig. 3 dargestellten Bauweise, bei
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der die Einspritzung in der Richtung der Luftwirbelbewegung erfolgt, soll sich 'der Fiuinke an
den Zündkerzenelektroden in einem Zeitpunlct bilden, der einem Abstand von etwa 4 bis ro°,
vorzugsweise! etwa 6°, der Kurbelwinkelbewegung nach Beginn der Treibstoffeinsp niitzung entspricht.
Bei Einspritzung quer ziur O'der gegen die Richtung der Luftwirbelbewegung beträgt der Abstand!
dar Fnnkenibiildunig gewöhnlich etwa 10 bis 20I0'
ίο nach dem Einspriitzeni.
Der bei Verbrennungsmotoren verwendete Magnet- ader Spiuilenzündstirom arbeitet recht ziufriadenstdlend
und läßt eine' Funkentoleranz, die das Erfordernis genauer Einstellung der Funkenbildung
im Vergleich zum Zeitpunkt der Einspritzung als kritischen Faktor beseitigt; es kann
aber .auch gewünschtenfalls ein kontinuierlicher Funke von ziemlich langer Dauer verwendet
werden. Der kontinuierliche Fiunke kann während 'das ganzen Arbeitsspiels dauern, wobei z. B·. ein
kontinuierlicher Funfcentyp zur Anwendung gedangt, wie er bei Treibstoffhrennersysitemen verwendet
wind. Doch kann diese Anordnung leicht mit idem Lauf -des Motors synchronisiert werden,
so daß 'der Funke nur eine bestimmte Zeit idler Veribrennungsphase andauert und während des
restlichen Taktes abgeschaltet iist.
Um idiie gewünschte relative Bewegung zwischen der Luft und1 idem eingespritzten Treibstoff
während dar Veribrennungsphase ziu erzielen, können die in der Fig. 4 und 5 dargestellten Abänderungen
getroffen werden; bei diesen bewegt sich der Birennstoffainspriitznaum fortschreitend und
systematisch durch den Verbrennungsraum, uim verschiedene Treibstoffmengen mit verhältnisrmäßig
!unbewegter oder nicht gerichteter wirbelnder Luft au vermischen.
Fig. 4 zeigt eine Ansftihrungsform, bei der das Treibstoffeinspiritzsystem und weitere Teile' das
Motors die gleichen sein können wie bed den oben beschriebenen Fig. 1 bis 3, nur daß in diesem Fall
die Treifos toffeinspritzdüse 50 zentral ζητη Zylinder oder Verbrennungsraum gelegen ist. Luft kann
durch ein übliches Einlaßventil 51 eingeführt werden, das ein einfaches Ventil ohne Schdrm oder
sonstige Vorrichitung zur Lufitdurchwiirbelung sein kann. Die Einspritzdüse besitzt mehrere im Umkreis
angeordnete öffnungen, durch die der Treibstoff in feinen Bändern oder Strahlen, voneinander
getrennt -und zeitlieh aufeinanderfolgend, während der ganzen iEjinspritzzeit eingespritzt wird.
Der Treibstoff wird, wie angegeben, ziunäohst in die enge oider begrenzte Zone 52 eingespritzt, wo
er wenigstens zum Teil plötzlich verdampft und sich in dieser bestimmten Zone mit der Luft vermischt
und nahe bei den Elektroden ider ZündL kerze 53 ein brennbares Treibstoff-Lufti-IGemischi
bildet. Dies wind sofort durch die Zündkarze entzündet, die Filiammenfronten auf einander entgegengesetzten
Seiten des schmalen Bandes bildet, so wie es bei 54 und 55 gezeigt ist. Sofort darauf wird
eine zweite Menge Traibstoff aus der nächstliegenden Öffnung eingespritzt und bildet nebenan ein
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Treibstoffgemisch 56, das sofort durch die Flatnmenfronit 54 entzündet wird. In schneller und regal- g5
mäßiger Folge wird Treibstoff aus den weiteren, in Abständen voneinander angebrachten öffnungen
in nahe aneinandergrenzende Zonen rings um den Verbrennungsraum herum eingespritzt, SO' daß die
Flammenfront in der Richtung des Pfails 57weiterrückt. Es ist also ersiiichtliidh, .daß Treibstoff in
schmalen Bändern unmittelbar vor die vorrückende Flammenfront gespritzt lund das entstehende Treibstoffgemisch sofort durch. Verbrennen verzehrt
wind, bevor der Treibstoff überhaupt Gelegenheit hat, sich sonstwo mit Luft zu mischen als in seiner
begrenzten Zone.
Sitatfc daß man die Flammenforont in nur einer Richtung um den Verbrennungsraium herum in der
oben beschriebenen Weise vorrücken' läßt, kann man auch die beiden getrennten Flammenfronten
54 und 55 in entgegengesetzten Richtiungen vorrücken lassen. Es· geschieht dies durch gesteuertes
Einspritzen von Treibstoff aus paarweise angeordneten Öffnungen, die auf einander gegenüber-
liegenden Seiten bezüglich der ersten örtlich begrenzten VerbrennungSiZone 52, oder im Voraus ziu
den beiden Flammenfronten angebracht sind, während sie sich durch den Verbrennungsraum bewegen.
So wird Trieibstoff zunächst in die begrenzte g0 Zone 52 eingespritzt. Unmittelbiar danach werden
zwei Treibstoffstrahlen gleichzeitig oder äußeret rasch -auf einander folgend in die Zoneiii 56 und 59
eingespritzt, und in dieser Aufeinanderfolge wird weiter eingespritzt, während sich die beiden
Fliammenfronten in entgegengesetzten Richtungen durch den VerbTennungsraum bewegen, bis praktisch
alle Luft verbraucht oder die verlangte Leistiung erzielt ist. In diesem Fall sind! die TreifostO'ffeinspnitzöffnungen
der Düse so' angeordnet, daß sie in zwei Wendeln nach unten gehen, die sich in entgegengesetzten Richtungen von der Anfangsöffnung aus erstrecken und daß sie mit Schiebern
zum aufeinanderfolgenden Öffnen und Sehließen der öffnungen versehen sind. Hierbei liegen die
Elektroden der Zündkerze zwischen der Düsenspitze und der Zyldnderwand gegenüber der ersten
öffnung der Düse, die bei jedem Zyklius zu öffnen ist.
Fdg. 5 zeigt eine weitere Ansführiungsform der Erfindung, bei der dieeTreibstoffidüse6o auf einer
Seite 'des· Zylinders liegt rand mit mehreren im Abstand voneinander angebrachten öffnungen versehen
ist, duröh die örtlich' begrenzte Treibstoffstrahien aufeinanderfolgend über bestimmte Teile
des Verbrennungsraumes gespritzt werden. Zunächst wird der Treibstoff in die Zone 61 gespritzt, wo
er durch die Zündkerze 62 sofort entzündet wird. Diann wird Brennstoff aus der zweiten öffnung in
die begrenzte Zone 63 vor die Fliammenfront 64 gespritzt, die sich idiuirch die Verbrennung dn der
Zone 61 bildet. Danach wird Brennstoff in rascher Aufeinanderfolge aus· 'den anderen öffnungen eingespritzt,
wodurch in den anderen Segmenten des Verbrennungsraumes eine örtlich begrenzte Verbrenniung
hintereinander erfolgt, so daß sich die
Flamimenfront, tum die Treifstoffdiise als Aclbse herum, in Richtung des Pfeils 65 bewegt, 'bis entweder die gesamte Luft verbraucht oder zur Erzielung
der verlangten Leietiumg ausreichender Treibstoff eingespritzt ist. Gegebenenfalls kann eine
zweite Zündkerze 67 verwendet werden, um gleichzeitig oder praktisch gleichzeitig die Verbrennung
in der örtlich begrenzten Zone 68 und in der Zone 61 beginnen zu lassen. Die Flammenfronten 64
und 69 drehen sich dann, mit der Einspritzdüse als Achse, aufeinander zu.
Fig. 6 zeigt bei A ein typisches Druck-Volutmen-Indifeatordiiagraimim,
erhalten mit eimern CFR-Motor mit einem einzigen; Zylinder mit eimer Bohrung von 8,26 cm; der Motor wurde so abgeändert,
daß er die Kennzeichen der vorliegenden Erfindung trug, wie sie oben beschrieben und in
den Fig. 1 bis 3 dargestellt sind.
Dieses Diagramm wurde erhalten bei einer Verdichtung von io, einem absoluten Kampreissoordruck
von 152,4 cm Hig land Miit Normalheptian miit einer CFRM-Oktanaahl Nlull als Kraftstoff. Bei dem
Lauf zeigten sich keine Zeichen von Klopfen. In der Fig. 6 ist bei B ferner das Druck-Voliumm-Indikatordiiagramim
der gleichen Maschine für normalen Ottomotorbetrieb eingezeichnet, wobei Normalheptan als Kraftstoff ohne Kompressor
bei maximaler Verdichtung zur Erlangung des Anfangsklopfens verwendet wurde. Dieses Diagraimm
wurde bei einer Verdichtung von etwa 4,3 erhalten.
In Fig. 6 ist bei C auch das Druck-Voluimen-Indiikatordiagramm dies gleichen Motors gezeigt,
wobei Isooktan imiit einer CFRM-OktanzahI 100 als Kraftstoff verwendet und nach dem üblichen Ottoprozeß
ohne Kompressor mit anfänglichem Klopfen bei einer Verdichtung von 7,8 gearbeitet wurde.
Die Erfindung wurde oben in ihrer Anwendung beim Viertaktmotor bes'dhnieben. Sie ist jedoch
auch beim Zweitaktmotor anwendbar. Für diesen ist sie sogar ganz besonders gut geeignet, weil dabei
das Brennstoffgemiseh. nicht vorher gebildet zu werden braucht, so daß 'der Siaughuib des Viertaktbetriebes
entbehrlich ist. Ein Zweitaktmotor kann
z. B. mit Lufteinliaßöffnungen zur Einführung der Liuift in bestimmter Richtung versehen werfen, die
sich gerade über dem Ende des Kolbenwegs für jedes Zylinderende befinden, wodurch die Luft; in
wirbelnde Bewegung versetzt: werden kann, wie es oben im Zusiammenhang mit iden Fig. 1 bis 3 beschrieben ist. Auslaßventile können an entgegengesetzten
Enden des Zylinders zur Ableitung der Auspuffgase vorgesehen sein.
Der Motor gemäß der Erfindung hat mit' einer ganzen Reihe von Brennstoffen von ganz verschiedener
Art und Veridiampfbarkeit gute Ergebnisse geliefert, darunter mit Benzinsorten; mit einer
CFRM-Oktianzahl von etwa 20 bis über 100, normalem Heptan, Isopentan, Isooktan, Getan, alphiabeta-Methylnaplhthalin,
Karosan, Benzol, Diesel- oder Gasöl, Methylalkohol und sogar leichtem Schmieröl. Alle Brennstoffe, die leichter als Gasöl
waren, arbeiteten sehr zufriedenstellend ohne Verwendung der Heizvorrichtung 28 zum Vorheizen
des von der Brennstoffleitung zur Einspritzdüse geleiteten, Brennstoffes.
Claims (5)
- Patentansprüche:I. Verfahren zum Betriebe einer mit Luftverdichtung oder Verdichtung eines nicht zündfähigen Gemisches arbeitenden Viertiakt- oder im Gleichstrom gespülten Zweitaktbreininkriaftmasdhine mit scheibenförmigem Verbrennungsraum, bei der gegen Ende des Verdichtungstaktes in die Luft bzw. das Gemiisch durch eine Einspritzdüse flüssiger Kraftstoff eingespritzt lund das hierbei gebildete Gemisch durch Zeitpunktfriemidzündung, beispielsweise eine Zündkerze, gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei geregelter, mm die Achse des scheibenförmigen Brenniraumes kreisförmig wirbelnder Ladung der erste Teil des in die wirbelnde Ladung eingespritzten und die Ladung etwa über einen Radius des Brennraumes durchdringenden iKraftstoffes sofort unter Bildung einer Fiammenfront an der nahe gelegenen Zündvorrichtung sowie die anschließend in nachfolgende Teile der wirbelnden Ladung unmittelbar vor die Flammenfront eingespritzten Kraftstoff-•menigen jeweils von dieser fortschreitend gezündet werden, so daß sie im wesentlichen sofort verbrennen, oder daß bei ungeregelter, nicht kreisförmig wirbelnder Ladung und in der Zylinderachse angeordneter Einspritzdüse ein Kraftstoffstrahil in Riichtung auf die am Rande des Zylinders angeordnete Zündvorrichtung uinter Bildung einer Flamimenfront eingespritzt wird und weitere Kraftstoffistrahlen absatzweise auf einer oder beiden Seiten der Fiammenfront eingespritzt werden, -so daß diese um die Achse des Brennraumes herumstreicht, oder daß bei ungeregelter, nicht kreisförmig wirbelnder Ladung und; am Zylinderrand angeordneter Einspritzdüse die Einspritzung mit einem oder zwei Strahlen in Richtung auf eine oder zwei symmetrisch zu einer dbrch die Düisenspitze und Zylinderachse gelegten Eibene angeordneten Zündvorrichtungen beginnt, wodurch eine oder zwei voneinander getrennte Fliammenfronten erzeugt werden, und daß weitere Kraftstoffstrahlen vor die Flammenfront' bzw. -fronten absatzweise eingespritzt werden, so daß diese den Brennraum durchstreicht bzw. durchstreichen.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei, geregelter, um die Achise ides scheibenförmigen Birennraumes kreisförmig wirbelnder Ladung der Kraftstoff tangential zum Brennraum in Richtung des Luftwirbels eingespritzt wird und daß das aus der ersten lElim- ispritzung stammende zündfähige Gemisch nach 30 bis 6oi° Wiirbeldrehung, von der Einspritz-.Stelle aus gerechnet, gezündet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff in Form eines Sprühkegels mit einem durchdringenden Kern-teil auf der Rückseite des Luftwirbels gegenüber diiesem. Wirbel «und «der Wirbdaohise und mit eimern Nebelteil auf «der anderen« Seite «des Sprühkegels gegenüber «der Zylinderwand eingespritzt wird, so «daß das aus dein, ersten Sprühnebelteil schnell gebildete zündfähige Gemisch, leicht gezündet wird.
- 4. VieritiaktbrennkraftmiaiS chine mit Lnfteinlaß- und LuftTCrdi'chtungsTOrrd'C«htunigen oider Zweitaktbrennkraftrniasch'iine- «mit LufteinJaß lunid Luftiaiuslaßvorrichtiungen für ; Gleich'S'troinsprühung, «die einen Zylinder mit hin ■und her gehenden Kolben und einen scheibenförmigen Verbrennungsraum,. eine Einspritzdüse, die flüssigen Kmftetoff gegen Ende des VerdiohtUiigstalites dm Luft einspritzt, und eine Zeitipunktfremdzündung, z. B. eine Zündkerze, zum Zündein «des gebildeten Gemisches enthält, gekennzeichnet durch eine Vo«rriichtuag zur Erzeugung eimer geregelte! kreisförmigen Wirbelbewegung der Luft um die Achse des seheibenförmiigen VerbrennungS:r.aiumes, eine' Düse zum Einspritzen des Kraftstoffes in die Wirbelluft, so daß er diese etwa über einen Raidiuis des B'renniiaumes. durchdringt, eine Zeitpunktfremdzündung nahe «der Einspritzdüse, die so eingestellt ist, daß sie den ersten Teil des zündfähigen Gemisches unter Bildung einer Fliaimmenfront zündet, «und weiter «gekennzeichnet 'durch «die Einspritzung jeweils weiterer Kraftstoffimengen in Machfolgende Teile der Wirbelluft vor «der Flammenfront, «so 'daß sie -von «dieser fortschreitend gezündet werden' und lim wesentlichen sofort, verbrennen, oder gekennzeichnet durch eine Vorrichtiumig zur Erzeugung einer nicht kreisförmig wirbelndem Bewegung /der Luft, eine in der Zylinderachse angeordnete Kraftstoffeinspiritzdüisie, eine Zeitpunktfremidziünidung am Rande des Zylinders, eine Vorrichtung zum Einspritzen eines Kraftstoffstirahls +0 .aus «der Düse in Richitumg auf die Zeitpunktfremdzündung, «die so; eingestellt is«t, daß sie das entstehende zündfähige Gemiisch sofort unter Bildung einer Flairnmienfront zündet, und wobei die Einspritzvorrichtung so konstruiert ist, daß sie anschließend weitere Kraftistoffistrahlen absatzweise auf einer oder beiden Seiten der Fliammenfront einspritzt, so daß diese um die Achse des Verbrennungsriaumes herumstreicht, oider gekennzeichnet «durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer nicht kreisförmig wiirbeln- «den' Bewegung der Luft, eine am Rande des Zylinders angeordnete Kraftstoffeinspriitzdüse, eine Vorrichtung zum Einspritzen eines oder zweier Kraftistoffstrahlen in Richtung auf eine oder zwei symmetrisch zu einer durch die Düsenspitze und Zylinderaohse gelegten Ebene angeordneten Zaiitpunktfremdzündungen, wobei «diese so eingestellt sind, daß sie das oder die zündfähigen Gemische sofort unter Biidung einer oder zweier getrennter Flammenfronten zünden, und wobei die Einspritzvorrichtung so konstruiert ist, «daß sie anschließend weitere Kraftstoffs.trahlen absatzweise vor der oder den Flaimrnenfrointen einspritzt, so daß diese den Verbirennuingsraium durchstreichen.
- 5. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 4 in ,der ersten Ausführunigsform, da- «durch gekennzeichnet, «daß die Düse am Rande des Zylinders angeordnet und so eingerichtet ist, daß sie in allgemein tangentialer Richtung zum VerbreriiniungiSiriaium einspritzt und daß die Zaitpuiriktfremdzündung eine ebenfalls «am Randes «das Zylindens angeordnete Zündkerze is.t, idie etwa 30' bis 6o° der Wirbeldrehung wirbelabwärtis hinter «der Düse liegt.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1032024B (de) * | 1952-06-23 | 1958-06-12 | Texaco Development Corp | Brennkraftmaschine |
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