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Schwerölkraftmaschine mit Strahlzerstäubung des Brennstoffes in einem vom Arbeit- zylinder abgeschnürten Verdichtungsranme.
Gegenstand der Erfindung ist eine Ölkraftmaschine, insbesondere für schwer verdampfbare Brennstoffe mit Strahlzerstäubung des Brennstoffes während des Verdichtungshubes in einem vom Zylinderraum abgeschnürten Verdichtungsraum. Maschinen dieser Art sind nach dem bisherigen Stande der Technik entweder Glühkopfmasehinen oder Vorkammerdieselmaschinen. Bei der Glühkopfmaschine wird der Brennstoff in der Regel während des Saughubes in den Glühkopf eingelagert, um die erforderliche Zeit zur Verdampfung und Gemischbildung zu gewinnen. Derartige Maschinen lassen hohe Ver- dichtungsdrüeke nicht zu, da Frühzündungen vermieden werden müssen.
Bei Glühkopfmaschinen, bei denen der Brennstoff kurz vor Ende des Verdichtungshubes eingespritzt wird, kann man, ohne Gefahr von Frühzündungen, den Dichtungsdruck erhöhen. Jedoch sind auch in diesem Falle der Steigerung der Verdichtung durch die verminderte Festigkeit des Glühkopfes infolge seiner Erhitzung Grenzen gezogen.
Bei der Vorkammerdieselmasehine, bei der der Brennstoff am Ende des Verdichtungshubes in eine gekühlte Vorkammer eingespritzt wird, kann die Verdichtung beliebig hoch getrieben werden. Die Vorkammer ist aber so klein gehalten, dass nur ein geringer Teil des Brennstoffes in der Vorkammer die zur Verbrennung erforderliche Luft vorfindet, während die Hauptmenge des Brennstoffes in dem Verdichtungsraum des Zylinders zur Verbrennung kommt. In der Vorkammer findet zunächst eine Teilverbrennung statt, durch die der unverbrannte Brennstoff in den Verdichtungsraum des Zylinders hineinzerstäubt wird, wo er verbrennt. Derartige Maschinen erfordern aber sehr hohe Drücke, um die Selbstzündung schwer entflammbarer Brennstoffe zu erreichen.
Die Maschine nach der Erfindung steht zwischen Glühkopfmasehine und Vorkammerdieselmaschine, was die Drücke anbetrifft. Entsprechend einem Verdichtungsverhältnis von etwa 1 : 8 bis 1 : 10 liegen die Verdichtungsenddrüeke etwa bei 15-25 Atm. Die hohen Drücke der Dieselmaschinen sind entbehrlich, da die Zündung durch einen Glühkörper erfolgt. Die durch den verminderten Druck verursachte Verlangsamung der Gemischbildung wird ausgeglichen durch die Aufteilung der Luft in zwei Ströme von grosser Wirbelenergie und die Bildung des Gemisches in zwei Stufen mit Hilfe des Glühkörpers. Dieser Glühkörper ist eine mit Zwischenraum in den Verbrennungsraum eingehängte Glocke, in der der gesamte Brennstoff gegen Ende der Verdichtung durch eine Pumpe hineingeworfen wird.
Die Einführungsöffnung für den Brennstoff ist derart zur Halsöffnung angeordnet, dass nur ein Teil der Luft mit dem Brennstoffstrahl in den Glühkörper eintritt und mit diesem ein Vorgemisch von Gas und Luft bildet, das erst durch die um den Glühkörper herumströmende restliche Luft zum zündfähigen Fertiggemisch vollendet wird.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Zylinder einer Viertaktmasehine. Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Zylinder einer Zweitaktmaschine.
Gemäss Fig. 1 ist der wassergekühlte Zylinder 1 durch einen wassergekühlten Kopf 2 abgedeckt, in dem zwei Ventile 3 zur Regelung des Lufteinlasses und des Auspuffes angeordnet sind. Der Kolben 4 füllt in seiner obersten Totpunktlage den Zylinderraum 5 fast voll aus. Der Verdichtungs-und Verbrennungsraum 6 ist daher ganz in den Zylinderkopf 2 verlegt und von dem Zylinderraum 5 durch eine
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förmiger Glühkörper 8 mit Zwischenraum 9, 10 derart eingehängt, dass die Halsöffnung 7 teilweise durch den Glühkörper abgedeckt wird. In den Glühkörper wird der gesamte Brennstoff mittels einer Brenn- stoffdüse 12 durch eine Öffnung 11 hineinzerstäubt.
Die Öffnung 11 liegt so zu der Halsöffnung 7 und ist dem Brennstoffstrahl so angepasst, dass der unmittelbare Zutritt der Luft in das Innere des Glühkörpers 8 gesperrt ist. Die Luft kann nur durch den Strahl hindurch in den Glühkörper hineingelangen. Die in den Verbrennungsraum einströmende Luft wird daher unterteilt. Der eine Teil strömt durch den freien Halsquerschnitt zwischen Glühkörper und Zylinderwand, trifft auf den Strahl, durchbricht ihn und wird mit diesem in den Glühkörper hineingeworfen. Dieser Luftteil bildet mit dem Brennstoff ein Vorgemisch von Gas und Luft, das aber noch nicht zündfähig ist. Der zweite Teil der Luft strömt um den Glühkörper herum und trifft vor der Eintrittsöffnung 11 mit dem Vorgemisch zusammen, das durch diese restliche Luft zu einem zündfähigen Fertiggemisch vollendet wird.
Der erste. Teil des Luftstromes erfährt durch die teilweise Abdeckung der Halsöffnung 7 eine Drosselung und nimmt infolgedessen eine grosse Geschwindigkeit und eine heftige Wirbelbewegung an, so dass er beim Auftreffen auf den Brennstoff aufteilend wirkt. Zu demselben Zwecke wird an der Stelle des Zusammentreffens der restlichen Luft mit dem Gasluftgemisch, also vor der Öffnung 11, ein vergrösserter Mischraum 10 vorgesehen, in den die Luft beim Verlassen des engen Zwischenraumes 9 unter heftiger Wirbelbewegung einstürzt.
Der Glühkörper 8 ist mittels eines runden Flansches 13 lose in den Zylinderkopf 2 von der Seite her eingesetzt und wird durch einen Abdeckflansch 14 so gehalten, dass er sich unter dem Einfluss der Wärme frei ausdehnen kann. Nach Lösen des Flansches 14 kann der Glühkörper 8 leicht entfernt werden.
Der Flansch 13 hat eine Öffnung 15 zur Aufnahme einer Glühspirale 16 oder einer ähnlichen Vorrichtung zur Zündung des Gemisches beim Anlassen der Maschine, die von dem Abdeckflansch 14 getragen wird. Wenn die Maschine warm geworden ist, entzündet sich das Gemisch an dem glühenden Glühkörper 8. Die Fremdzündung wird dann ausgeschaltet.
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Auspuffgase in den Zylinder 1 gelegt. Infolgedessen kann der Verbrennungsraum 6 mit dem eingesetzten Verdampfer und Glühkörper 8 in der Achse des Zylinders angeordnet werden. Der Brennstoffstrahl wird hier senkrecht zur Zylinderachse eingeworfen. Im übrigen stimmt die Vorrichtung mit der nach Fig. 1 überein.
Die Wirkung der Maschine lässt sich nach der vorstehenden Beschreibung kurz dahin kennzeichnen, dass der Luftstrom in zwei Ströme unterteilt wird, von denen der erste Teil ein V orge111 isch bildet, der zweite das Fertiggemisch. Beide Luftströme werden in heftige Wirbelbewegung versetzt. Die Bildung des Gemisches beruht daher hauptsächlich auf der dynamischen Wirkung der Luftbewegung. Die Hals- öffnung des Zylinders wird durch die teilweise Abdeckung durch den Glühkörper für den freien Durchgang der Luft so gesperrt, dass sie für den ersten Teil der Luft zu einem Diffusor wird.
Für den zweiten Teil der Luft wird der Weg durch den Glühkörper verlängert, so dass sie für die Gemischbildung erst wirksam wird, nachdem durch den ersten Teil der Luft ein Vorgemisch von Gas und Luft gebildet ist.
Dieses Vorgemisch wird daher mit reiner Luft in lebhafter Wirbelbewegung durcheinandergemischt und daher in ausserordentlich hohem Masse homogen und zündfähig.
Diese Art der Gemischbildung macht es möglich, schon mit Verdichtungsverhältnissen unter 1 : 10 schwere Brennstoffe so zu verarbeiten, wie es sonst nur in Dieselmaschinen möglich ist. Die Verbrennungsspannungen bleiben weit unterhalb der Höchstdrucke der Dieselmaschinen und bewegen sich etwa in den Werten der Vergasermaschinen. Dabei ist der Brennstoffverbrauch kaum höher als bei der Dieselmasehine.
Die Bildung eines vollkommenen Gemisches macht die Anwendung ebenso hoher Drehzahlen möglich, wie sie bei der Vergasermaschine üblich sind. Die Maschine kann daher auch als Schnelläufer arbeiten und wird zum Antrieb von Kraftfahrzeugen und Flugzeugen geeignet. Die Verbrennung ist eine vollständige. Der Verdampfer und Glühzünder bleibt völlig rein. Das Aufspritzen von Brennstoff auf den Kolben und Zylinder und damit ein Verschmutzen derselben durch unverbrannte Rückstände ist ausgeschlossen.
Besonders günstige Verhältnisse sowohl für die Luftströmungen als auch die Fertigung ergeben sich bei kugelförmiger Gestaltung des Verbrennungsraumes und des Glühkörper.
Die Einrichtung nach der Erfindung lässt sich mit gleichem Vorteil bei Maschinen stehender oder liegender Bauart anwenden.
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