CH212004A - Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzündung. - Google Patents

Description

  Einspritzbrenukraftmaschine mit Fremdzündung.    Die vorliegende Erfindung betrifft eine  Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzün  dung. Zweckmässig erfolgt dabei die Ein  spritzung des     Brennstoffes    während des  Saughubes der Maschine. Es hat sich gezeigt,  dass eine Ursache des Klopfens bei solchen  Maschinen darin besteht, dass bei gründ  licherer Brennstoffvernebelung und Anreiche  rung der Verbrennungsluft mit     Brennstoff     durch eine einzige     Einspritzdüse    immer noch  im Brennraum, hauptsächlich in der im     Ein-          spritzschatten    nahe der Düsenmündung lie  genden Zone, ein sogenanntes mageres, brenn  stoffarmes Gemisch vorhanden ist.

   Vermut  lich eilt nun, wenn die Zündung in der Zone  mit dem brennstoffreicheren Gemisch an den  Zündkerzenelektroden einsetzt, der Verbren  nungsflamme eine Druckwelle voraus, welche  das hochexplosible     brennstoffärmere        Gemisch     vorzeitig zur Entzündung bringt. Diese Ini  tialzündung verursacht dann ein unerwünsch  tes Klopfen mit seinen an sich bekannten    unliebsamen Begleiterscheinungen. Die An  ordnung von zwei Einspritzdüsen macht .die  scharfe Umlenkung von Brennstoffstrahlen  g o egen die Wand, an welcher die Düse an  geordnet ist, überflüssig.  



  Bei Viertaktmaschinen ist die Anordnung  von zwei Düsen zur     Ein=spritzung        des        Brenn-          stoffes    während des Saughubes, also zu einer  Zeit grosser Unruhe     in    bezug auf .die Luft  und Gemischbewegung im     Zylinder    insofern  günstiger als die     Anordnung    einer einzigen       Düse        mit    einer ,grösseren     Anzahl    gerichteter       Einspritzstrahlen,    als die Einspritzstrahlen  den     g,-samten    Brennraum zur Erzielung  eines     ,

  gleichmässigen        Gemisches    bestreichen.  



  Den obigen     Erkenntnissen    folgend, be  steht die vorliegende Erfindung     darin;,        dass     mindestens zwei     Einspritzdüsen        in    solcher  Anordnung und     Ausbildung        vorgesehen    sind,  dass ihre     Einspritzstrahlen    den gesamten  Brennraum zur     Erzielung        eines    gleich  mässigen     Gemisches        bestreichen.    Es     entsteht         dabei also an keiner Stelle eine Zone mnit  einem mageren Brennstoffluftgemnisch.

   Neben  bei wird durelh die gleichmässigere Anrei  cherung der Verdichlungsluft fmnit Brennstoff  eine günstigere Verbrennung erzielt, was sieh  in der Weise auswirkt, dass die     Brennkraft-          maschine    bei gleich grosser Leistung mit  einem ausserordentlich geringen Brennstoff  verbrauch betrieben werden kann.    Die erzielte     Brennstoffersparnis    ist erheb  lieh.    Vorausbesetzt, dass mindestens zwei Diüsen  vorhanden sind, ist an sich die     Anzahl    der  Düsen und Zündkerzen unbegrenzt. Es kön  nen auch zwei Ditsen und eine Kerze an  geordnet sein.

   Als besonders zweckmässig hat  sich erwiesen, zwei Kerzen und zwei Düsen  anzuordnen, und zwar so, dass jeweils eine,  Kerze und eine Düse auf der Ansauge- lund  Auspuffseite einander gegenüber, und jeweils  eine Kerze und eine Düse unmittelbar neben  einander liegen. Zweckmässig ist dabei wei  terhin jeweils die Kerze auf der einen Seite       gegenüber    der Einspritzdüse auf der andern  Leite derart anzuordnen, dass die Elektroden  von einem Brennstoffstrahl dieser Düse un  mittelbar getroffen werden. Sind dabei Ven  tile vorhanden, so sind Brennstoffstrahlen  beider Einspritzdüsen auch gegen diese Ven  tile gerichtet, welche durch den an ihnen  verdampfenden Brennstoff gekühlt werden.  



       Besonders    zweckmässig gestaltet sich die  Erfindung, wenn die Maschine mit Leicht  brennstoffen, wie Benzin, arbeitet, wobei die  Verdichtung derart zu wählen ist, dass die  Verdichtu gstemperatur unterhalb der Selbst  zündungstemperatur des betreffenden     Leicht-          lbrennstoffes    liegt. so dalss eine Fremdzündung  des entstehenden Gemisches     vorgesehen    sein  kann. Besonders vorteilhaft ist ferner eine  Einspritzung des Brennstoffes während des  Saughubes, des weiteren die Anordnung  zweier zur Zündung des erzeugten Gemisches  dienender Zündkerzen.  



  Auf der Zeichnung ist die Erfindung in  einem Ausfiihrungsbeispiel schematisch dar  gestellt, und zwar zeigen:    Fig. l einen mit einem Ein- und Auslass  ventil, mit zwei Zündkerzen und zwei Ein  spritzdüsen ausgestatteten     Brennkraftmaschi-          nenzylinder    des Beispiels im  Fig. 2 einen Querschnitt durch den Zy  linder nach Fig. 1,  Fig. 3 ein Lineardiagramm für eine Vier  taktmaschine und  Fig. 4 ein Lineardiagramm für eine     Zwei-          ta    ktmaschine.  



  In den Fig. 1 und 2 kennzeichnen a den  Zylinderraum, b und b' je eine Brennstoff  ein spritzdüse, e und e' je eine Zündkerze,  d, d' zwei Einlass- und e, e' zwei Auslass  ventile. Bei demn gewählten Ausführungsbei  spiel liegen die zwei Einspritzdüsen diametral  einander gegenüber, und es sind die     Ein-          spritzdüsen        und    Zündkerzen jeder Zylinder  seite unmittelbar nebeneinander angeordnet  (Fig. 2). Weiterhin liegt jeweils eine Zünd  kerze einer     Einspritzdüse    derart     gegenüber,     dass die     Zündelektroden    der Kerzen von einem  Brennstoffstrahl unmittelbar getroffen wer  den, wie zum Beispiel die Fig. 1. Bezugs  zeichen f, zeigt.

   Weitere Brennstoffstrahlen  sind so über den Brennraum     verteilt,    dass der  ganze Brennraum gleichmässig mit Brenn  stoff versorgt und eventuell auch der     Kol-          hen    durch den aufgespritzten und dort ver  dampfenden Brennstoff gekühlt wird. Wie  die Fig. ? zeigt, erzeugen die beiden     Ein-          spritzdiisen    ein dichtes Netz von sieh kreu  zenden Brennstoffstrahlen,     welches    die     Bil-          elung    von     (lern.        Verbrennungsvorgang    schäd  lich beeinflussenden     Magergemischzonen    aus  schliesst.

   Es können die     Brennstoffstrahlen          sich    kreuzen oder einander treffen. Insbeson  dere erfolgt. die Einspritzung derart, dass die       dein        Einspritzdüsenmündungen        benachbarten     Zonen des Brennraumes wirksam mit Brenn  stoff angereichert     werden.    Durch die Doppel  anordnung der Kerzen wird weiterhin be  wirkt.

   dass die Zündung an zwei gegenüber  liege     nden        Kerzen    gleichzeitig einsetzt und  die     Ezplasions-druckwellen    sich in der     Brenn-          rauniniitte        über    dem Kolben treffen. Auf       diese        Weise    wird der Kolben günstig zen  tral     beansprucht.    Sind zwei Ein-     und    Aus-      lassventile vorgesehen, wie zum Beispiel in  Fig. 2 durch die Bezugszeichen d, d' bezw.

    e, e'; angedeutet ist, so ist Sorge zu tragen,  dass alle vier Ventilkörper     unmittelbar    von       Brennstoffstrahlen    getroffen und durch den  verdampfenden Brennstoff gekühlt werden.  Dies wird dadurch erreicht, dass die Düsen  den Ventilen gegenüber entsprechend an  geordnet werden.  



  Zweckmässig sind Mittel vorgesehen, um  die Brennkraftmaschine in solcher Weise zu  betreiben, dass noch während des Ansauge  hubes, und zwar knapp vor Schluss, bei  Schluss oder mehr oder weniger nach Schluss  der Auslassöffnung, also im. Bereiche des  Schliessens dieser Öffnung eingespritzt wird,  wobei sich die Ein- und die Auslassperiode  zweckmässig weitgehend überschneiden, zum  Beispiel in den Grenzen zwischen 40 bis 140  Kurbelwinkelgraden.  



  Die Fig. 3 zeigt das Diagramm für Vier  taktbetrieb.  



  Es entspricht die Linie X-X zwei vollen  Umdrehungen der Kurbelwelle, den Arbeits  hub I, den Spülhub II, den Ansaugehub III  und den Verdichtungshub IV einschliessend.  To bezeichnet jeweils die obere und Tu die  untere Totlege des Arbeitskolbens. A' kenn  zeichnet das Öffnen und A" das Schliessen  des Auslassers. Entsprechend kennzeichnet E'  das Öffnen und E" das Schliessen des     Ein-          lassers.    Bei Z erfolgt die Zündung durch den  überspringenden Funken.  



  Wie die Fig. 3 zeigt, überschneiden sich  die Aus- und Einlassperiode im Bereiche x  des obern Totpunktes zwischen dem Spül  hub II und dem Ansaugehub III. In dem  Augenblick, in welchem die Auslassöffnung  bei A" geschlossen wird, setzt der     Einspritz-          vorgang    bei S' ein und endigt bei S". Durch  die grosse Übersehneidung x wird eine gute  Spülwirkung erzielt. Ein Verlust an Brenn  stoff ist durch die späte Einspritzung aus  geschlossen. Es kann der Einspritzvorgang  auch später beginnen und früher oder später  endigen, als durch die Fig. 3 angedeutet ist.  Der Grenzfall des Einspritzbeginnes ist ge-    geben, wenn der Einsspritzvorgang unmittel  bar vor dem Schliessen der Auslassöffnung  erfolgt.

   Wie weit dies ohne Brennstoffver  lust möglich ist,     hängt    von der Art des be  nutzten Spülverfahrens ab bezw. davon, wel  chen Weg die eingespritzten Brennstoffteil  chen, durch die Spülluft mitgerissen, von der  Einspritzdüse bis zur Auslassöffnung zu  rückzulegen haben. Wesentlich ist, dass der       Brennstoff    nicht mehr     durch    die geöffnete  Auslassöffnung in den Auspuff gelangen  kann.    Die Fig. 4 zeigt das Diagramm für Zwei  taktbetrieb.  



  In dieser Figur entspricht die Linie X-X  einer Umdrehung der Kurbelwelle und die  Aus- und Einlasszeiten A', A", E', E" wer  den symmetrisch zum     untern    Totpunkt<I>Tu</I>  zwischen Expansionshub I und Verdich  tungshub II zum Beispiel durch den Kolben  gesteuert. Die Brennstoffeinspritzung 8'-S"  vollzieht sich ebenfalls nach Schluss der Aus  lassöffnung, und die     Zündung    erfolgt bei Z.  



  Besondere     Umstände    können es zweck  mässig erscheinen lassen, die     Brennstoffein-          spritz-düsen    zur     Zylinderachse,        vorzugsweise     nach unten geneigt, anzuordnen.

   Als beste  Anordnung hat sich     erwiesen,    dass die  an der Ansaugseite des Zylinders angeord  nete     Brennstoffeinspritzdüse        einen    Winkel  von etwa<B>220'</B> mit der     Zylinderachse    ein  schliesst, während für die auf der Auspuff  seite     liebende    Einspritzdüse eine Wahl zwi  schen 1,5-45' offen     ist.    Eine Neigung von  45' hat sich als     besonders        günstig        erwiesen.     Zweckmässig kann es im     Rahmen    der     Erfin-          dutng    weiterhin sein,

   die     Düsenmündungen     vor dem     Explosionsdruck    und vor der heissen       Explosionsflamme    zu     schützen,        um    das       Spritzbild    der Düsen nach Möglichkeit     stets     genau     gleich    zu halten.

   Dies     geschieht    in       einfacher    Weise dadurch, dass man die  Düsenmündungen so tief unter :dem obern  Kolbentotpunkt     (in    solcher Hubhöhe vordem  innern Kolbentotpunkt) anordnet,     dass    der  Kolben im Augenblick der     Zündung    -die       Düsenmündungen        überdeckt.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremd zündung, gekennzeichnet durch mindestens zwei Brennstoffeinspritzdüsen in solcher An ordnung und Ausbildung, dass ihre Einspritz- strahlen den gesamten Brennraum zur Er zielung eines gleichmässigen Gemisches be streichen. UNTERANSPRÜCHE: 1. Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremd zündung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff wäh rend des Saughubes der Maschine ein gespritzt wird. 2.

   Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremd zündung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leichtbrennstof f eingespritzt wird und die Verdichtung derart gewählt ist, dass die Verdich tungstemperatur unterhalb der Selbst zündungstemperatur des Leichtbrenn stoffes liegt. 3. Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremd zündung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüsen den Kerzen gegenüber derart angeord net sind, dass die Elektroden der letz teren von den Brennstoffstrahlen un mittelbar getroffen werden, um eine wirksame Zündung mit Sicherheit an dieser Stelle zu erzielen. 4.

   Einspritzbrennkraftmasehine mit Fremd zündung nach Patentanspruch und Un teranspruch 3, mit Ein- und Auslassven tilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüsen den Ventilen gegenüber derart angeordnet sind, dass die Ventil körper von den Brennstoffstrahlen un mittelbar getroffen und durch den ver dampfenden Brennstoff gekühlt werden. 5. Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremd zündung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 3 und 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Einspritzdüsen auf der Ansauge- und Auspuffseite des Brennraumes ungefähr diametral ein ander gegenüberliegend und jeweils un- mittelbar neben jeder Einspritzdüse eine Zündkerze angeordnet ist. (i.

   Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremd zündung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dlass die Einspritzdüsen unter einem spitzen Winkel zur Zylin derachse gegen den Zylinderboden ge neigt sind. 7. Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremd zündung nach Patentanspruch und Un teranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüse an der Auspuff seite mit der Zylinderachse einen Winkel von etwa 20' und die Einspritzdüse an der Ansaugeseite einen solchen zwischen 15-45' einschliesst. B.

   Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremd zündung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüsen mündungen in solcher Hubhöhe vor dein innern Totpunkt des Arbeitskolbens am Zylindermantel des Brennraumes an geordnet sind, dass sie im Augenblick der Zündung durch den Kolben abgedeckt werden und so vor dem Explosionsdruck geschützt sind. 9.

   Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremd zündung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 3 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um im Laufe des Ansaugehubes, und zwar im Bereiche des Schliessens der Auslassöffnung einzuspritzen, derart, dass sich die Ein- und die Auslassperiode in den Grenzen zwischen 40 bis 140 Kurbel- inhclgradi.n ül>trschneiden. ;

   v 1.0. Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremd zündung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 3 biss 9, dadurch C#e- kennzeiehnet, dass der Brennstoff derart eiiige,pritzt wird, dass die Brennstoff strahlen sich kreuzen und eine Brenri- stoffanreieherung der Brennraumzone in der Nähe der Düsenmündungen erfolgt.