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Drehschiebersteuerung für Einspritzbrennkraftmaschinen Bei der Gestaltung
von Steuerköpfen für Verbrennungskraftmaschinen ist es in erster Linie wichtig,
Maßnahmen. für eine gute Vorbereitung und Verteilung des Luft-Kraftstoff-Gemisches
und eine rasche Durchzündung vorzusehen. Es ist bekannt, zu diesem Zweck eine Verwirbelung
der Ladung durch geeignete Formung der Einlaßkanäle und der Einlaßorgane hervorzurufen.
Es sind insbesondere für Einspritzmotoren Lösungen bekannt, die eine im wesentlichen
um die Achse des Zylinders rotierende Luftbewegung im Innern des Verbrennungsraumes
hervorrufen. Eine Lösung der Aufgabe, die alle Erfordernisse einer guten Füllung
und Gemischverteilung berücksichtigt und konstruktiv einfach ist, ist im Patent
879 184 beschrieben. Gegenstand der Erfindung ist eine weitere Verbesserung
jenes Erfindungsgedankens. Die Maßnahmen der Erfindung sollen eine Erhöhung der
die Drehbewegung der Ladung erzeugenden Wirkung und eine Verbesserung der Gemischentflammung
bewirken.
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In der Zeichnung (Abb. i bis 3) ist die Erfindung dargestellt. In
einem Steuerkopf werden die Kanäle a von einem genau oder annähernd um.die Achse
des Zylinders sich drehenden Schieber i gesteuert. Ein oder mehrere Steuerkanäle
a sind dabei so gerichtet, daß die durch den oder die Kanäle strömenden Gase eine
in Umfangsrichtung des Zylinders 3 liegende Geschwindigkeitskomponente erhalten.
Die Anordnung nach A'bb. i ist eine beispielsweise Ausführungsform. Der Drehschieber
ist
hier als kalottenförmiger Schieber ausgebildet. Er kann ebenso auch als Flachschieber
oder kegelförmiger Schieber gestaltet werden. Die in Umfangsrichtung des Zylinders
laufende Geschwindigkeitskomponente des Einlaßstroms verursacht den Drall der im
Zylinderkopf befindlichen Ladung.
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Es ist bekannt, daß ein während des Ladehubs in der Ladung erzeugter
Drall über den Verdichtungshub hinaus während der Gesamtverbrennung und auch noch
während des Dehnungshubs fortbesteht. Vorbedingung hierfür ist natürlich, daß am
Ende des Ladehubs der Drall eine hinreichende Stärke besitzt. Man kann nun gemäß
der vorliegenden Erfindung die drallerzeugende Wirkung des Ladestroms dadurch erhöhen,
daß man die Drehrichtung des Schiebers entgegen der beabsichtigten Drallrichtung
wählt. Die Wirkung dieser Einrichtung wird durch Abb. 2 erläutert. Die Abbildung
zeigt den Drehschieber i in .der abschließenden Phase der Einlaßsteuerung, 2 ist
der Einlaßkanal, 3 der Verbrennungsraum des Motors. Die Drehrichtung des Schiebers
ist der Umfangskomponente 5 der Eintrittsgeschwindigkeit 6 entgegengerichtet. Es
ist leicht ersichtlich, daß während des Abschlusses des Kanals durch den Schieber
i der eintretende Gasstrom an der rückwärtigen Kanalwand angedrückt wird und damit,
der Neigung derselben folgend, eine Anlenkung in Richtung des Zylinderumfangs erfährt.
Bei umgekehrter Drehrichtung des Schiebers würde der Gasstrom während der Schließungsphase
keine Führung im Kanal 2 besitzen und annähernd in Richtung senkrecht zur Schieberebene
im Zylinder einströmen.
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Auch während der Eröffnungsphase des Schiebers ergibt die der Schieberdrehrichtung
entgegengesetzte Drallrichtung des Einströmkanals günstige Strömungsverhältnisse.
Wie Abb. 3 zeigt, paßt sich die Vorderwand des Kanals 2 der natürlichen Richtung
des eintretenden, durch die öffnende Kante des Schiebers i abgelenkten Gasstroms
an. Dadurch wird der Durchflußwiderstand .des Gasstroms herabgesetzt. Man kann also
mit der erfindungsgemäßen Anordnung den notwendigen Drall des eintretenden Gasstroms
mit einer verhältnismäßig geringen Neigung des Einlaßkanals und mit geringen Strömungsverlusten
erreichen.
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Die Anordnung kann aber noch mit einem weiteren Vorteil verbunden
sein. Der Zweck der Drallerzeugung in der Ladung ist ja unter anderem der, die relative
Geschwindigkeit zwischen Ladeluft und dem durch die Kraftstoffdüse eingeführten
Kraftstoffstrahl zu erhöhen, um damit einerseits die Verdampfung des Kraftstoffes
zu fördern, andererseits aber auch ein möglichst großes Luftvolumen dem eintretenden
Kraftstoffstrahl zuzuführen. Verwendet man im Sinne der hier beschriebenen Anordnung
eine in der hohlenAchse des Drehschiebers angeordnete Kraftstoffdüse, die als Lochdüse
mit im wesentlichen radialer Spritzrichtung ausgebildet ist, so kann die relative
Geschwindigkeit zwischen Kraftstoffstrahl und Ladung dadurch erhöht werden, daß
die Düse selbst um ihre Längsachse entgegen der-Drehrichtung des Ladungsdralls in
Drehung versetzt wird. Die Drehbewegung der Düse wird dabei von der Schieberdrehbewegung
abgeleitet. Während bei einem Drehschieber, der sich in gleicher Drehrichtung wie
der Ladungsdrall bewegt, eine Bewegungsumkehr zwischen Schieber und Drehdüse vorgenommen
werden muß, ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine unmittelbare Kupplung zwischen
Drehdüse und Schieber, also eine konstruktiv einfache Lösung möglich.
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Neben .der gemischverbessernden Wirkung des Ladungsdralls wird dieser
aber auch angewandt, um eine rasche Entflammung der Ladung nach der Zündung zu bewirken.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme ist etwa gleich der Summe aus der Brenngeschwindigkeit
und der Gasgeschwindigkeit. Ist für die Fortdauer der Zündung an der Zündstelle
durch längere 'Funkendauer oder aber durch rasche Folge mehrerer Funken (sogenannte
Mehrfunkenzündung) Sorge getragen, so wird durch die Drallbewe-gung der Ladung der
Zündstelle stets neues brennbares Gemisch zugeführt und damit die Flammenfront vergrößert.
Die Geschwindigkeit der Durchzündung wird dadurch erhöht. Um diese Wirkung im vollen
Maße ausnutzen zu können, rnuß natürlich die Zündkerze oder sonstige Zündeinrichtung
möglichst in der Zone größter Ladungsgeschwindigkeit, also etwa am Umfang des Brennraumes,
angeordnet werden. Die der Erfindung entsprechende Anordnung der Kraftstoffzuführung
8 (Abb. i) in der Mitte des Brennraumes 3 sorgt dabei gleich für eine zweckmäßige
Gemischbeschaffenheit in der Zündzone. Dies. kann, insbesondere bei reichen Gemischen,
eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffes auf den Umfang des Zylinders
sein, wie sie durch Zapfen-oder Tellerdüsen, durch Mehrlochdüsen mit zahlreichen
Löchern auf dem Umfang oder aber durch drehende Düsen, wie sie oben beschrieben
wurden, erreicht wird; es kann aber auch (bei armen Gemischen) eine lokale Gemischanreicherung
in Zündkerzennähe sein, die durch einen in die Nähe der Zündkerze gerichteten Kraftstoffstrahl
erzeugt werden kann. Die Abb. i zeigt die Zündkerze 7 in einer der Erfindung entsprechenden.
Lage. Statt einer Zündkerze können naturgemäß auch mehrere Kerzen am Umfang des
Brennraumes angeordnet werden. Es ist unter Umständen möglich, einen Teil der Kerzen
erfindungsgemäß am Umfang des Brennraumes anzuordnen, während die übrigen an anderer
Stelle, z. B. ebenfalls in der hohlen Schieberachse 9, untergebracht werden. Durch
eine derartige Anordnung kann räumlichen Unterbringungsschwierigkeiten Rechnung
getragen werden, oder es wird der Vorzug der erfindungsgemäßen Kerzenanordnung mit
demjenigen der zentralen Kerzenanordnung vereinigt.