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Fremdzündende, gemischverdichtende Brennkraftmaschine Die Einspritzung
des Kraftstoffes in den Verbrennungsraum von gemischverdichtenden Brennkraftmaschinen
mit Fremdzündung erfolgt mit erheblichen wärmewirtschaftlichen Vorteilen unmittelbar
in den Verbrennungsraum. Hierzu dienen Einspritzpumpen und -düsen, die den Kraftstoff
mit einem Druck von ioo at und mehr während der Ansauge- und Verdichtungszeit in
den Verbrennungsraum hinein zerstäuben. Um die Einspritzpumpe entbehrlich zu machen,
ist es bereits bekannt, bei Dieselmaschinen .den Kraftstoff unter geringemDruck
über einRückschlagventil in regelbarer Menge einem Kraftstoffvorlageraum, der durch
einen Kanal mit dem Zylinder und durch einen zweiten Kanal mit einer über einen
Drosselkanal mit dem Zylinder verbundenen Kammer in Verbindung steht, während des
Saughubes zuzuführen und durch den Druckunterschied zwischen Zylinder und Kammer
während .des Verdichtungshubes zu einem kleinen Teil in die letztere einzublasen,
während der größere Teil des Kraftstoffes durch die Drucksteigerung, welche durch
die Verbrennung des in die Kammer eingespritzten Kraftstoffteils in dieser stattfindet,
aus dem Vorlageraum in den Verbrennungsraum im Zylinder gedrückt und dabei durch
die aus der Kammer über den Drosselkanal austretenden heißen Verbrennungsgase zerstäubt
und entzündet wird.
Eine derartige- Einrichtung ist zur Verwendung
bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung nicht ohne weiteres geeignet. Denn da in
der Kammer gezündet werden müßte, müßte auch die gesamte Gemischaufbereitung in
der -Kammer liegen, d. h. die Kammer müßte den Hauptteil des Verbrennungsraumes
enthalten. Hierbei würden dann Schwierigkeiten entstehen, z. B. dadurch, daß die
Kammerwände zu eng sind, um ein Niederschlagen des Kraftstoffes an den Wänden mit
Sicherheit zu verhindern.
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Für den Betrieb von fremdzündenden gemischverdichtenden Brennkraftmaschinen
ist bereits vorgeschlagen worden, die über den Drosselkanal mit dem Zylinder verbundene
Kammer als H1auptverbrennungsraum zu verwenden und zu diesem Zweck den die Kammer
mit dem Kraftstoffvorlageraum verbindenden Kanal hinsichtlich seines Strömungswiderstandes
so zu bemessen; ;daß- der dm Vorlageraum vorgelagerte Kraftstoff während des Verdichtungshubes
in ganzer Menge in die Kammer hineinzerstäubt, sich dort mit der über den Drosselkanal
einströmenden Luft mischt und danach in der Nähe des inneren Totpunktes in bekannter
Weise durch einen in der Kammer angeordneten Zünder gezündet wird. Das Einblasen
des Kraftstoffes erfolgt hierbei während,des ganzen Arbeitshubes und die Verbrennung
innerhalb der Kammer, welche den gesamten-Verbrennungsraum enthält. Eine derartige
besondere Verbrennungskammer mag bei kleineren Einheiten belanglos sein, für größere
Einheiten ist es jedoch vorteilhaft, .die Verbrennung im Zylinder durchzuführen.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Zylinder den Hauptverbrennungsraum
bildet und mit der Kammer über einen weiteren Kanal verbunden .ist, in dem sich
ein Rückschlagventil befindet, so draß die Kammer während der Verdichtungs- und
Verbrennungsdrucksp-itze Druckgas aufspeichert; und daß ferner zu Beginn der Einblasung
ein im Drosselkanal angeordnetes Steuerventil geöffnet wird, so daß Kraftstoff aus
dem Vorlageraum in den Verbrennungsraum zerstäubt, vernebelt und vergast wird, wonach
dieses Gemisch in bekannter Weise durch einen im Zylinder angeordneten Zünder gezündet
wird.
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Bei dieser Anordnung beträgt das Verhältnis des Inhalts der Kammer
zum Gesamtverbrennungsraum etwa 1/1o bis 140. Das Kammersteuerventil wird bei Beginn
der Einspritzzeit mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch geöffnet. Auch kann das
Steuerventil baulich mit dem Rückschlagventil vereinigt werden, (wodurch sich Druckgasschußkanal
und überladekanal vereinigen.
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Die Wirkung der Erfindung ist so, daß der bei der vorhergehenden Verdichtung
und Verbrennung in der Kammer über das Rückschlagventil aufgespeicherte Gasdruck
nach Öffnen des Kammersteuerventils in den Hauptverbrennungsraum ausbläst und dabei
durch Einwirkung auf die kammerseitige Mündung des Kraftstoffvorlagebehälters den
in bekannter Weise vorgelagerten Brennstoff in ebenfalls bekannterWeise über die
verbrennungsraumseitige Mündung des Kraftstoffvorlagebehälters zerstäubt. Dabei
kann die Wirkung dieses Zerstäubers durch venturiartige Gestaltung des Brennstoffschußkanals
gefördert werden, ebenso durch. die Richtung der Zerstäubungsmündung in bezug auf
den Druckgaskanal. In manchen Fällen ist eine Aufteilung der Zerstäubungsöffnung
in mehrere Bohrungen vorteilhaft.
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Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel in vereinfachter Darstellung
für eine Viertaktbrennkraftmaschine im Schnitt, Abb.2 den Verlauf der zugehörigen
Druckkurven im Zylinder (ausgezogen) und in der Kammer (gestrichelt) ; Abb.3 und
4 sind die entsprechenden Darstellungen für eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit
-pneumatischer Steuerung.
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Mit dem Zylinder a ist die Kammer b durch den Drosselkänal
c und den Kanal y verbunden, von denen ersterer durch das .mittels des Kipphebels
w betätigte Steuerventil x, letzterer durch das Rückschlagventil z gegen den Zylinder
abgesperrt werden kann. Die Zuleitung des Kraftstoffes erfolgt über das Regelventil
h und das Rückschlagventil i zu
dem Vorlagebehälter g, welcher mit dem Drosselkanal
c durch die Bohrungen d und f in Verbindung steht, die beiderseits der Drosselstelle
in diesen ausmünden: Ferner ist ein Zünder u in der Wandung des Arbeitszylinders
a angebracht.
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Der Kolben im Zylinder a (Abb. i) befindet sich im inneren Totpunkt,
die Einspritzung ist beendet und das Rückschlagventil z geöffnet, so daß Verbrennungsgase
durch den Kanal y in ,die Kammer b strömen. Beim Auswärtsgang des Kolbens schließt
das Rückschlagventil z: Die entsprechenden Druckvorgänge sind in dem Schaubild (Abb.
2) dargestellt: Der Druck in der Kammer b (gestrichelte Linie) bleibt annähernd
auf der beim Schließen des Rückschlagventils z erreichten Höhe, während der Druck
im Hauptraum (ausgezogene Linie) während des Dehnungshubes auf den Dehnungsdruck
abfällt. Bei Beginn des Ansaugens oder kurz danach wird das Kammersteuerventil x
durch den Kipphebel w, welcher auch das Einlaßventil betätigt, nach Überwindung
eines entsprechenden Spieles v angehoben. Das -in der Kammer b aufgespeicherte
Druckgas strömt durch den Drosselkanal c aus und belastet über die kammerseitige
Mündung d den Kraftstoff, welcher im Vorlagebehälter g vorgelagert ist. Dadurch
wird dieser aus der verbrennungsraumseitigen Mündung f herauszerstäubt und durch
den Druckgasstrahl, welcher aus dem Kammerhals c heraustritt, vernebelt und vergast.
Bei Beendigung des Ansaugehubes und Rückkehr :des Kipphebels w wird auch das Kammersteuerventil
x gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig mit dem Saugventil geschlossen; die Einspritzung
ist beendet. Der Druck in der Kammer b ist annähernd auf den Außenluftdruck bzw.
den Druck im Zylinder a abgesunken.
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Es folgt nunmehr die Verdichtung im Zylinder und sobald die Drucksteigerung
,beginnt, öffnet
das Rückschlagventil z, so da-ß ein Druckausgleich
zwischen Zylinder a und Kammer b eintritt. Durch die Zündkerze u erfolgt
dann die Zündung und danach die Wiederholung des Vorganges wie beschrieben.
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Die in Abb. 3 dargestellte Ausführung für Zweitaktbrennkraftmaschinen
unterscheidet sich von der vorbeschriebenen durch die pneumatische Öffnung des Steuerventils
x. Zu diesem Zweck ist der Zylinder a über eine Leitung t mit einem Steuerzylinder
q verbunden, in welchem sich ein Steuerkolben y mit Schließfeder s befindet. Durch
die Leitung t wird der Druck im Zylinder a auf den Raum unter dem Steuerkolben
y übertragen. Dieser ist verhältnismäßig groß bemessen, so daß schon bei geringer
Drucksteigerung im Zylinder die Belastung des Kolbens r die Schließfeder s des Kammersteuerventils
x überwindet und dieses öffnet. Alle übrigen Vorgänge entsprechen denjenigen, wie
sie bei der Viertaktbrennkraftmaschine oben beschrieben sind und die das Schaubild
in Abb. 4 darstellt.
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Die Vorlagerun:g des Kraftstoffes in dem Vorlageraum g erfolgt in
bekannter Weise über ein Rückschlagventil i durch Gefällhöhe, eine einfache Zubringepumpe
oder einen z. B. von einer Kurbelkastenpumpe mit geringem Druck belasteten Brennstoffbehälter.
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Die Regelung erfolgt ebenfalls in bekannter Weise durch Drosselung
des Brennstoffzulaufs mit Hilfe des Regelventils k.