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Verfahren zum Vermindern des Klopfens bei Verbrennungskraftmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eineVorrichtung, die bezwecken,
das sogenannte Klopfen in den Zylindern von Verbrennungsmotoren zu vermeiden.
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Es ist bekannt, daB Verbrennunzsinotoren beim Arbeiten oft Neigung
zu dem sogenannten Klopfen zeigen. Diese Erscheinung ist auf verschiedene Umstände
zurückzuführen, deren wichtigster das veränderliche Belastungsverhältnis ist. Es
kann z. B. ein
Betriebsstoff, der unter gewissen Arbeitsbedingungen
sich als zufriedenstellend erweist, unter anderen Belastungsverhältnissen bedeutendes
Klopfen verursachen. Manche Betriebsstoffe andererseits, die sich sonst als sehr
vorteilhaft zeigen, sind in manchen Motoren bei einem verhältnismäßig hohen Kompressionsgrad
unter Belastung nicht in zufriedenstellender Weise verwendbar. Einige aus Petroleum
erzeugte Betriebsstoffe z. B. haben derartige Eigenschaften, daß sie keine höhere
Arbeitsverdichtung in Motoren als 4. Atm. vertragen, ohne zum Klopfen zu führen.
Solche schon bei niedriger Verdichtung oder niederem Druck entflammbaren Brennstoffe
arbeiten in einem Motor glatt und verursachen keine Schwierigkeiten, solange die
Verdichtung im Zylinder die vorgenannte Grenze nicht überschreitet. Läuft der Motor
ohne Belastung, so ist der in der Saugleitung herrschende Druck ziemlich niedrig
im Vergleich zur Außenluft, denn die darin gemessenen Drucke betragen manchmal nur
4/1o Atm. Ist der Motor für ein Verdichtungsverhältnis von 5 : i gebaut, dann würde
die Kompression, die tatsächlich in den Zylindern auftritt, in einem solchen Falle
5 X '/1o Atm., d. h. 2 Atm. betragen, woraus ersichtlich ist, daß für den betreffenden
Brennstoff noch eine weite Sicherheitszone bis zum Eintritt des Klopfens besteht.
Aber selbst wenn der Motor für eine Verdichtung von 8 : i gebaut wäre, würde die
Kompression im Zylinder bei vorerwähntem Druck in der Saugleitung 3,2 Atm. betragen,
und es besteht keinerlei Gefahr, daß Klopfen eintritt. Wird der Motor belastet und
das Drosselventil entsprechend weit geöffnet, so wird der in der Saugleitung herrschende
Druck entsprechend erhöht werden und Klopfen würde eintreten, selbst bei einem Verdichtungsgrad
5 : i im Motor, sobald die Belastungsbedingungen derartig werden, daß der in. der
Leitung herrschende Druck einen Wert von $/1o Atm. annimmt. Und dieselben Verhältnisse
würden hei einem Motor mit einem Verdichtungsgrad 8 : i eintreten, sobald der Leitungsdruck
11, Atm. erreicht.
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Es ist bekannt, in die Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine zusammen
mit dem Brennstoff Wasser einzuführen, wobei die Menge des Wassers durch ein Ventil
bemessen wird, welches durch den in dem Einlaßsammelrohr herrschenden Druckunterschied
betätigt wird. Es ist ferner auch bekannt, zwei Brennstoffe gesondert in den Maschinenzylinder
einzuführen, wobei die Menge eines jeden durch mechanische Mittel geregelt wird.
Der Gebrauch eines Ausdehnungskörpers zur Regelung der Zuführung eines einzigen
Brennstoffes ist ebenfalls bekannt. Gemäß der Erfindung köxinen Motoren olii.(-Schwier
igkeiten unter veränderlichen Verhältnissen mit Benutzung von leicht entflanmbar
en Betriebsstoffen dadurch betrieben werden, daß das Klopfen verhindernde Betriebsstoffe
selbsttätig zur richtigen Zeit und im erforderlichen Maße zugeführt werden.
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Gemäß der Erfindung wird ein leicht entflammbarer Brennstoff als Grundbetriebsstoff
verwendet, z. B. Petroleum-Kohlenwasserstoffe, gewöhnliches Benzin oder Kerosin
oder Mischungen davon. Die Zufuhr de Brennstoffes erfolgt ganz nach Wunsch durch
einen Vergaserstrahl. je nachdem es der Motor verlangt, wird dann zusätzlich ein
Betriebsstoff zugeführt, mit dessen Hilfe das sogenannteKlopfen verhütet wird. Als
solches Mittel mag z. B. ein Alkohol oder eine zyklische Verbindung oder eine Aminverbindung
oder Jod enthaltende Petroleum-Kohlenwasserstoffe dienen, wobei besagtes Mittel
gemäß der bei Vergasern üblichen Art und Weise in Gestalt eines Strahles eingeführt
wird. Die Zuführung eines solchen Betriebsstoffes wird selbsttätig so geregelt,
daß sie zur gegebenen Zeit und in der erforderlichen Menge erfolgt, wobei die Belastungsbedingungen
des Motors und dementsprechend die öffnungsweite des Ventils sowie der relative
in der Einlaßleitung herrschende Druck die Größen darstellen, die für die Zuführung
des das Klopfen verhindernden Betriebsstoffes maßgebend sind und diese beeinflussen.
Durch die Erfindung wird eine neue technische Wirkung insofern erzeugt, als es möglich
ist, in sehr wirkungsvoller Weise einen das Klopfen verhindernden Brennstoff zuzuführen
und gleichzeitig sowohl den Brennwert zu erhalten als auch das Klopfen zu beseitigen.
Die Kraftent-,vicklung in der Maschine ist nicht wie bei den bekannten Einrichtungen
gestört, beispielsweise durch Wasser, welches keinen Brennwert hat und nur in geringem
Maße das Klopfen verhindert. Ferner ist bei der Erfindung die Zuführung des leicht
entflammbaren Brennstoffes und des das Klopfen verhindernden Brennstoffs in Abhängigkeit
voneinander gebracht. Die Maschine läuft gewöhnlich reit leicht entflammbarem Brennstoff
und nur, wenn es nötig ist, mit das Klopfen verhinderndem Brennstoff. Hierdurch
wird der verhältnismäßig teure, das Klopfen verhindernde Brennstoff gespart. Das
Brennstoff-Luftverhältnis der der Maschine zuzuführenden Mischung wird nicht gestört,
weil entgegen dein bisher gebräuchlichen Verfahren jeder Zunahme des das Klopfen
verhindernden Brennstoffs eine-,ebenso . große Abnahme des leicht entflammbaren
Brennstoffs entspricht und umgekehrt. Der volle Kraftwerf des das
Klopfen
verhindernden 13reiltistufts wird eiltwickelt, weil er mit der nötigen Luftmenge
verbrannt wird.
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Nicht brennbare Stolte, beispielsweise Jod o. dgl., können insofern
Verwendung finden, als Lösungen solcher Stoffe in brennbaren Flüssigkeiten als das
Klopfen verhindernde Brennstoffe zu dein Verfahren gebraucht werden können.
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Vorrichtungen, die sich für (;ie .@usfiilirttng des Verfahrens eignen,
sind in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt
durch eine Ausführungsform einer der fi.rfitidutig entsprechenden Vorrichtung, Abb.2
einen ähnlichen Schnitt durch eilio andere Ausführungsform der Vorrichtung. In der
Abb. i bedeutet A die Einlaß- oder Saugleitung, die zu den Zylindern eines ("nicht
dargestellten) Verbrennungsmotors führt. Eine Drosselklappe B sitzt auf der Welle
a. die einen Hebel trägt, dessen äußeres Ende drehbar mit einer Antriebsstange h
verbun -den ist, die in bekannter Weise von Hand oder durch Fußschalthebel betätigt
wird.
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Zwei Durchlässe C und D gehen zur Hinlaßleitttng. EineDüseE in einem
dieserDurchlässe führt leicht entflammbaren Brennstoff zu, z.B. gewöhnliches Benzin,
mittels eines der bekannten SchwimmergehäuseF, während eine zweite Düse G im anderen
Durchlasse D allgebracht ist, durch welche der das Klopfen verhindernde Aetriebsstoff
aus einer Schwilninerkammer H zugeführt wird, wobei dieser Stoff aus Alkohol oder
einem anderen der oben aufgeführten Mittel bestehen kann. Drosselklappen I und J
sind in den Durchlässen auf den Wellen c bzw. d befestigt, wobei diese Wellen in
den Wänden der Durchlässe C und D gelagert sind. Außerhalb der Durchlässe sitzt
auf der Welle c ein Hebel e und auf der Welle d ein Hebel f. Beide
sind drehbar mit einer Stange g verbunden, die mit einer Stellmutter h zur Veränderung
der Stellung der Drosselklappen gegeneinander ausgestattet ist.
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Ein luftdichtes, ausdehnbares Gehäuse oder Balgen K wird von einer
Stütze getragen und gewöhnlich durch eine darin angebrachte verstellbare Feder i.
in ausgedehntem Zustande gehalten. Es steht durch ein Rohr j in Verbindung mit der
Einlaßleitung, und zwar an einer jenseits der Drosselklappen gelegenen Stelle. Das
ausdehnbare Gehäuse oder Balgeil -i ist ferner mit der Stange g verbunden, durch
die die Klappen 1 und J betätigt werden.
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Wenn die Teile die durch ausgezogene Linien angedeuteten Stellungen
einnehmen, läuft fier Motor ganz ohne oder nur unter sehr geringer Belastung. Die
Drosselklappe B ist geschlossen, und der in der Einlaßleitung Herrschende Druck
ist verhältnismäßig niedrig. Der Balgen K befindet sich dementsprechend in einer
durch die ausgezogenen Linien all-1.edeuteten Stellung, in welcher die Drosselklappe
J geschlossen ist, so daß die das iilopfen verhindernde Flüssigkeit nicht eingezogen
wird, während andererseits Klappe I offen gehalten wird, durch die leicht entflannnharer
Brennstoff eingezogen wird, so daß der Motor allein mit diesem betrieben wird.
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Wird die Drosselklappe B bei Belastungserhöhung geöffnet, so wird
der in der Einlaßleitung herrschende Druck gleichfalls erhöht finit der Folge, ilaß
der Balgen K entsprechend unter der Wirkung der Feder i sich ausdehnen kann, wie
in der gestrichelten Stellung angedeutet; infolgedessen wird Klappe I entsprechend
geschlossen, während andererseits Klappe J geöffnet wird. Die Folge davon ist, claß
der -Motor null mit einer Mischung, bestehend aus dem Grundbetriebsstoff und dein
Lias Klopfen verhindernden Betriebsstoff gespeist wird, und zwar hängt das Mischungsverhältnis
voll den bezüglichen Stellungen der Klappen I und J ab, die bei irgendeiner gegebenen
Einstellung von dem Druck im Einlaß oder von den Belastungsverhältnissen des Motors
abhängen.
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In der in Abb. :a dargestellten Ausführungsform ist die Einlaßleitung
mit einer Drosselklappe B, die in irgendeiner bekannten Weise betätigt werden kann,
sowie mit einem Venturirohr L und einem' Lufteinlaß 1z1 versehen. Zwei Düsen
N und O, die ihrerseits von Schwimmerkammern F und H gewöhnlicher Ausführung gespeist
werden, beliefern das Venturirohr L.
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Ein leicht entflammbarer Brennstoff wird durch die Düse 1V zugeführt,
während ein das Klopfen verhindernder Betriebsstoff, z. B. Alkohol oder ein Anilin
oder Jod enthaltendes Benzin, durch die Düse o zugelassen wird, wobei in einer Führung
gleitbar angebrachte Nadelventile j und la vorgesehen .sind zwecks Regelung der
Düsen N und O. Die -vorerwähnten Ventile sind mit einem doppelarmigen Hebel verbunden,
der auf einer in der Rohrwandung gelagerten Welle m befestigt ist. Die Größe der
Ventile ist so gewählt, daß für irgendeine Stellung des Hebels die Zufuhr von einer
oder der anderen Düse oder von beiden so ausfällt, daß sie für den zu erreichenden
Zweck gerade genügend , g ,roß ist. Auf dem einen nach außen herausragenden Ende
der Welle in ist ein Hebel n.
angebracht. Eine Stange mit einer Stellmutter
p ist drehbar mit dem Ende des Hebels ia sowie mit dem beweglichen Ende des Balgens
P verbunden. Der Balgen P wird von dem Vergaserkörper getragen und hat
ein
Rohr O, durch das sein Inneres mit dem Einlaßrohr an einem Punkte in Verbindung
gebracht wird, der jenseits der Motordrosselklappe B liegt.
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Die Seiten des Ballgens sind hei q drehbar und haben gezahnte Arme
r, die etwa parallel sind, wenn der Balgen ausgedehnt ist, wie in Abb. 2 gezeigt.
Die Feder R umfaßt die Arme und hält den Balgen unter gewöhnlichen Umständen ausgedehnt.
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Falls gewünscht, kann auf der Seite des Vergasers ein Hilfsluftventil
S angebracht werden.
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Beim Einstellen der Vorrichtung verfährt man so, daß der Motor angelassen
urid voll. belastet wird, bis er sich vollständig erwärmt hat, wobei die Drosselklappe
weit geöffnet ist. Die Feder R wird nach außen bewegt zu dem Zwecke, den Balgen
P weit geöffnet zu halten. Die Stellmutter p wird dann gedreht, um allmählich die
Düse 0, durch «-elche der das Klopfen verhütende Betriebsstoff zugeführt wird, zu
schließen und gleichzeitig Düse t1 I, durch die der Grund'betriebsstoff eingelassen
wird, zu öffnen, bis ein Punkt erreicht ist, an welchem sich Klopfen einstellt,
was anzeigt, daß der Anteil an leicht entflammbarem Betriebsstoff zu groß ist. Die
Spannmutter muß dann in entgegengesetzter Richtung gedreht werden, bis das Klopfen
aufgehört hat. Wenn man dann den belasteten Motor anläßt, während die Drosselklappe
fast vollständig geschlossen ist, muß die Feder R auf den Armen r nach innen geschoben
werden, und zwar jedesmal tun einer. Zahn. Die Drosselklappe wird nach jedesmaliger
Änderung in der Stellung der Feder aus der Schlußstellung in die Offenstellung bewegt.
Anfänglich wird der Motor kein Klopfen zeigen, gleichgültig, in welcher Stellung
sich die Drosselklappe befinden mag; das Klopfen wird jedoch beginnen, sobald die
Feder einwärts bewegt wird, während die Drosselklappe teilweise geöffnet ist. Sobald
diese Erscheinung sich bemerkbar macht, muß die Feder R wieder nach außen bewegt
werden, und zwar gerade weit genug, um hörbares Klopfen zu verhindern.
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Das Luftventil s wird in gewöhnlicher Weise eingestellt wie bei jedem
automatischen Luftventilvergaser mit fest eingestelltem Strahl.
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Sind diese Einste11ungen in richtiger Weise vorgenommen worden, so
wird der Motor gerade mit einer genügenden Menge von dem das Klopfen verhindernden
Betriebsstoff gespeist, und zwar unter verschiedenen Arbeitsverhältnissen. Sind
die Arbeitsbedingungen derart, daß der Druck in der Saugleitung niedrig ist, so
wird der Balgen zusammengezogen und die Nadelventile entsprechend eingestellt, damit
das Gas vollständig oder fast vollständig aus Benzin besteht. Sind die Bedingungen
der Belastung so, daß die Drosselklappe geöffnet ist und daß verhältnismäßig hohe
Drucke in der Einlaßleitung herrschen, ,wird der Balgen ausgedehnt mit der Folge,
daß die Stellung der Nadelventile entsprechend verändert wird zu dem Zwecke, größere
Mengen des das Klopfen verhindernden Betriebs= stoffes einzulassen.