DE562724C - Einspritzbrennkraftmaschine mit Verdichtung einer Luftladung und mit Fremdzuendung - Google Patents

Description

Es besteht das Bedürfnis nach einer Brennkraftmaschine, die einem Benzinmotor gleichwertig ist, aber mit billigerem und nicht feuergefährlichem Brennstoff betrieben werden kann, die außerdem keinen Vergaser und keinen hohen Verdichtungsdruck für die Entzündung des Brennstoft-Luft-Gemischs benötigt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgeschlagen worden, in Brennkraftmaschinen die Brennstoffeinspritzung zusammen mit einem verhältnismäßig niedrigen Verdichtungsdruck und elektrischer Zündung" zu verwenden. Der Brennstoffstrahl sollte fein verteilt gegen die Zündvorrichtung gespritzt werden und gleichzeitig mit der Einspritzung die Betätigung der Zündvorrichtung stattfinden. Bisher konnten jedoch die Schwierigkeiten nicht überwunden werden, die sich der Entzündung des Brennstoff-Luft-Gemisches bei allen Belastungen der Maschine entgegenstellten.

In der Brennkraftmaschine nach der Erfindung wird der Brennstoff ebenfalls unmittelbar mit der Luftladung gemischt, und eine der üblichen, hinsichtlich des Zündzeitpunktes beherrschbaren Zündvorrichtungen, z. B. eine Funkenkerze, bringt das Gemisch zur Entzündung. Die Misch- und Zündeinrichtungen sind aber so getroffen, daß bei allen Belastungen mit Sicherheit Zündung stattfindet, und daß außerdem bei allen Belastungen der höchste mittlere Druck über dem Kolben eintritt; der mit dem jeweils verwendeten Brennstoff erreichbar ist.

Die angegebenen Ziele werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Luftladung in an sich bekannter Weise während des Verdichtungshubes eine geordnete Drehbewegung ausführt, daß der Brennstoff einer zusammenhängenden Teilmenge der Luftladung allmählich beigemischt wird, und daß die Zündvorrichtung derart angeordnet und der Zündzeitpunkt so eingestellt sind, daß die Zündung beim Vorbeistreichen der mit Brennstoff beladenen Teilmenge der Luftladung an der Zündvorrichtung erfolgt.

Für die Wahl des Zündzeitpunktes ist erfindungsgemäß die Umlaufgeschwindigkeit der sich drehenden Luftladung und die Richtung der Brennstoffeinspritzung in der Weise von Einfluß, daß die Zündung dann erfolgt, wenn eine der Leerlaufleistung entsprechende Brennstoffmenge nach dem Vermischen mit Luft an der Zündvorrichtung vorbeistreicht. Bei Vollast ist die Dauer für die Brennstoffeinspritzung erfindungsgemäß so geregelt, daß jeder Teil der sich drehenden Luftladung nur einmal durch einen Brennstoffstrahl hindurchgeht und gleichmäßig Brennstoff erhalten hat, bevor die Verpuffung des Gemisches stattfindet.

Wenn der Brennraum kreisscheibenförmig

ausgebildet ist, dann soll der Brennstoffstrahl in Richtung einer Sehne eingespritzt werden.

Die Brennraumwand und die Zündvorrichtung, die außerhalb des Brennstoffstrahls liegt, werden gegen Berührung mit schlecht zerstäubten Brennstofftropfen geschützt. Dies läßt sich durch einen am Kolben, an - der Zylinderwand oder am Zylinderdeckel vorgesehenen Vorsprung oder Ring erreichen.

Es können auch ein oder mehrere Einspritzvorrichtungen zusammen mit einer oder mehreren Zündvorrichtungen vorgesehen sein. Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele.

Abb. ι zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung. Abb. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Brennraum dieser Maschine.

Abb. 3 und 4 zeigen senkrechte Schnitte durch den Brennraum zweier anderer Ausführungsformen der Brennkraftmaschine nach der Erfindung.

Abb. 5 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Zylinderkopf einer vierten Ausführungsform.

Abb. 6 und 7 zeigen waagerechte Schnitte durch Brennräume von Brennkraftmaschinen nach der Erfindung.

In allen Abbildungen bezeichnet 1 den Zylinder, 2 den Kolben, 3 den Zylinderdeckel, 4 die Brennstoffeinspritzdüse, 5 das Lufteinlaßventil, 6 das Auspuffventil und 9 die Zündvorrichtung. Der Brennraum ist als Umdrehungskörper gestaltet.

Bei den Maschinen nach den Abb. 1 und 2 sind das Brennstoffeinspritzventil 4, das Lufteinlaßventil 5 und das Auspuffventil 6 im Zylinderdeckel angebracht. Das Lufteinlaß-Ventil ist mit dem Schirm 7 versehen, der sich etwa über den halben Umfang des Ventiltellers erstreckt. Der Kolben trägt ein gegen den Zylinderdeckel gerichtetes und wie die Zylinderwand gekrümmtes Schild 8. Neben dem Schild 8 ist die elektrische Zündkerze 9 in der Brennraumwand eingesetzt. Ungefähr gegenüber der Zündkerze befindet sich die Brennstoffeinspritzdüse 4.

Der Schirm 7 des Ventils 5 führt die Luftladung derart in den Brennraum ein, daß sie eine Drehbewegung ausführt und längs des Schildes 8 an der Zündkerze vorbeistreicht. Der Brennstoff wird mit Hilfe einer Pumpe gegen Ende des Verdichtungshubes in die sich drehende Luftladung in Richtung auf das Kolbenschild 8 durch die Düse 4 fein verteilt eingespritzt. Das Schilds verhindert, daß Brennstofftropfen an die gekühlte Zylinderwand gelangen. Die Zündkerze 9 wird so eingesetzt, daß ihre vor dem Befeuchten mit Brennstoff zu schützenden Teile hinter der inneren Kante des Schildes 8 liegen; unzerstäubte Brennstofftropfen können dadurch von der sich drehenden Luftladung nicht gegen diese Kerzenteile getragen werden. Die Zündkerze zündet, sobald die mit Brennstoff beladene Luftmenge an der Zündkerze vorbei streicht.

Bei der Ausführungsform nach der Abb. 3 ist, im Unterschied zu der eben beschriebenen Ausführungsform, das Schild 8 am Zylinderdeckel angebracht. Die Abb. 4 zeigt eine in die Zylinderwand eingesetzte Brenn-Stoffeinspritzdüse.

Bei Brennkraftmaschinen nach den Abb. 1 bis 4, unter Umständen auch bei solchen nach der Abb. 7, kann die Brennstoffeinspritzung derart geregelt werden, daß die Einspritzung bei einer für alle Belastungen gleichen Kurbelstellung aufhört und um so früher beginnt, je höher die Belastung steigt. Bei Vollast durchschneidet ungefähr die gesamte sich drehende Luftladung den Brennstoffstrahl. Die Zündung wird so eingestellt, daß sie stattfindet, wenn der zuletzt eingespritzte, der Leerlaufleistung entsprechende Teil der Brennstoffladung an der Zündkerze vorbeistreicht. '

Die Abb. 5 und 6 veranschaulichen eine Maschine, bei der es zweckmäßig ist, die Einspritzung des Brennstoffs für alle Belastungen in derselben Kurbelstellung zu beginnen und um so später zu beenden, je höher die Belastung steigt. Die Zündkerze nimmt in bezug auf die Einspritzdüse eine andere Lage im Brennraum ein als in den Abb. 1 bis 4, sie ist neben der Einspritzdüse 4 angeordnet und ragt durch eine Aussparung in dem ringförmigen Kragen 8 des Kolbens in den Brennraum hinein. Dieser Kragen ist an Stelle des Schildes 8 in den vorhergehenden Abbildungen vorgesehen und verhindert, daß Brennstofftropfen an die gekühlte Zylinderwand gelangen. Die Einspritzdüse 4, das Lufteinlaßventil 5 mit dem Schirm 7 und das Auspuffventil 6 sind im Zylinderdeckel angebracht. Der Brennstoff wird durch die Düse 4 in einem oder mehreren Strahlen in die sich drehende Luftladung so eingespritzt, daß die anze oder annähernd die ganze Brennstoffladung in die vom Kragen 8 gebildete Schale am Kolben gelangt.

Der erste Teil der Brennstoffladung entspricht der Leerlaufleistung. Die Zündkerze zündet, wenn die mit diesem Teil der Brennstoffmenge beladene Luft an der Zündvorrichtung vorbeistreicht.

Wenn der Brennstoff nur in einem Strahl eingespritzt wird, so muß die Umlaufgeschwindigkeit der Luftladung verhältnis-

mäßig hoch sein, damit die Mischung rechtzeitig vor Eintritt der Verpuffung durchgeführt ist und, falls nötig, verhindert wird, daß Brennstofftropfen mit der gekühlten Zylinderwand in Berührung kommen.

Wenn man die Einspritzung auch bei mäßiger Luftumlaufgeschwindigkeit vornehmen will, so vermehrt man die Zahl der Einspritzstellen oder läßt, wie in Abb. 7, mehrere Strahlen aus der Düse 4 austreten. Die Einspritzung findet dann unter Umständen während, einer kleineren Anzahl von Kurbelgraden als die Einstrahleinspritzung statt. In Abb. 7 wird nur eine der so entstehenden Gemischwolken unmittelbar durch die Zündkerze 9 entzündet, es lassen sich jedoch auch mehrere Zündkerzen anordnen.

Die Durchführung der neuen Vorschriften ist nicht an Maschinen der beschriebenen Ausführungsformen gebunden. Z. B. kann die Zündvorrichtung in einer Lage zwischen den in den Abb. 2 und 6 dargestellten angeordnet sein. Die Brennstoffeinspritzung wird dann so geregelt, daß die Einspritzung der Leerlaufbrennstoffmenge in einer Kurbelstellung zwischen Beginn und Ende der Vollastbrennstoffladung geschieht. Weitere Abänderungen können sich auf das Kolbenschild oder den ringförmigen Kragen 8 und auf die Zündvorrichtung beziehen. Der Kolbenkragen kann z. B. durch einen an der Zylinderwand befestigten Ring ersetzt werden, der in der inneren Kolbenlage die Wand des Brennraums bildet.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ι . Einspritzbrennkraftmaschine mit Verdichtung einer Luftladung auf eine unter dem Zündpunkt des Gemische liegende Höhe und mit Zeitpunktfremdzündung, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftladung in an sich bekannter Weise während des Verdichtungshubes eine geordnete Drehbewegung ausführt, daß der Brennstoff einer zusammenhängenden Teilmenge der Luftladung gegen Ende des Verdichtungshubes allmählich beigemischt wird, und daß die Zündvorrichtung derart angeordnet und der Zündzeitpunkt so eingestellt sind, daß die Zündung beim Vorbeistreichen der mit Brennstoff beladeiien Teilmenge der Luftladung an der Zündvorrichtung erfolgt.
2. 2. Einspritzbrennkraftmaschine nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündzeitpunkt mit Rücksicht auf die Brennstoffeinspritzrichtung und die Umlaufgeschwindigkeit der sich drehenden Luft derart abgestimmt ist, daß die Zündung erfolgt, wenn eine der Leerlaufleistung entsprechende Brennstoffmenge nach dem Vermischen mit Luft an der Zündvorrichtung vorbeistreicht.
3. 3. Einspritzbrennkraftmaschinen nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für Vollast die Brennstoffeinspritzdauer so geregelt ist, daß jeder Teil der sich drehenden Luftladung nur einmal durch einen Brennstoff strahl hindurchgeht und gleichmäßig Brennstoff erhalten hat, bevor die Verpuffung des Gemischs stattfindet.
4. 4. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum kreisscheibenförmig ausgebildet ist, und daß der Brennstoffstrahl in Richtung einer Sehne eingespritzt wird.
5. 5. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung gegen unmittelbare Berührung mit schlecht zerstäubten Brennstofftropfen geschützt ist.
6. 6. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung in oder nahe der Wand des Brennraums liegt und durch einen am Kolben, an der Zylinderwand oder am Zylinderdeckel vorgesehenen Vorsprung oder einen Ring, der nahe der Kolbentotpunktlage den Brennraum umschließt, geschützt ist.
7. 7. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einspritzvorrichtungen und Zündvorrichtungen vorgesehen sind. ¹Qo

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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