<Desc/Clms Page number 1>
Im Zylinderdeckel liegender Verbrennungsraum für Dieselmaschinen.
Die Erfindung betrifft eine sehnellaufende Dieselmasehine mit Druekzerstäubung des Brenn- stoffes ohne Zerstäubungsluft und bezieht sieh insbesondere auf die Ausbildung des Zylinderdeckels und der Einspritzvorrichtung.
Der im Zylinderdeekel liegende Verbrennungsraum, der zur Aufnahme des grössten Teiles des Verdichtungsraumes bestimmt ist, steht in bekannter Weise mit dem Zylinderinneren in freier, unge- drosselter Verbindung und ist im übrigen bis auf das Einspritzventil vollständig geschlossen, dient also nicht zur Aufnahme irgendwelcher Ein-oder Auslassventile. Von bekannten Ausführungen dieser Art unterscheidet sich die Dieselmaschine nach der vorliegenden Erfindung dadurch, dass der Verbrennungsraum von einem innerhalb des wassergekühlten Zylinderdeckels liegenden gekrümmten Rohr gebildet wird, dessen eine Mündung am Deckelumfang liegt und das Einspritzventil aufzunehmen vermag und dessen andere Mündung ausserhalb der Zylinderachse an der Einspritzventilseite in den Kolbenhubraum führt.
Vorzugsweise ist das im Zylinderdeckel liegende gekrümmte Rohr kugelförmig erweitert.
Eine derartige Ausbildung des Zylinderdeekels bietet Vorteile verschiedener Art. Die höchsten Verbrennungstemperaturen ergeben sich in dem durch gute Kühlung gegen Rissbildung geschützten Rohr und kommen nicht zur unmittelbaren Einwirkung auf den ungekühlten Kolben und die Zylinderlaufbahn. Ferner kann man bei Viertaktmaschinen grosse Ventile für Einlass und Auslass unterbringen und damit hohe Drehzahlen erreichen. Gute Verbrennung bei höchsten Drehzahlen wird zudem durch den günstigen Verbrennungsraum gewährleistet, den die kugelförmige Erweiterung des gekrümmten Rohres mit ihrem heissen Luftkern bildet.
Es sind zwar bereits Maschinen bekannt, bei denen der Verbrennungsraum ebenfalls von einem gekrümmten Kanal gebildet wird, dessen eine den Einspritzdüsenkörper aufnehmende Mündung seitlich am Zylinderkopf liegt und dessen andere Mündung exzentrisch in den Kolbenhubraum führt. Indessen dient hiebei der den Verbrennungsraum bildende Kanal zur Aufnahme der Ein-und Auslassventile, die daher der vollen Verbrennungstemperatur und der starken Wärmeausstrahlung des Flammenkernes ausgesetzt sind, was entweder eine besondere Ventilkühlung mit allen ihren Nachteilen bedingt oder zu einem schnellen Verschleiss der Ventile führt. Auch liegt bei dieser bekannten Bauart die innere Mündung des gekrümmten Kanals keineswegs an derjenigen Seite des Zylinders, an der das Einspritzventil liegt.
Die luftlose Einspritzung des Brennstoffes bei Ölkraftmaschinen bietet bekanntlich besondere Schwierigkeiten, wenn es sich um verhältnismässig kleine, schnellaufende Maschinen handelt. Um die gesamte einzuspritzende Brennstoffmenge möglichst fein zu zerstäuben und gleichzeitig mit grosser Durchschlagskraft der Tropfen über den ganzen Verbrennungsraum des Zylinders zu verteilen, muss einerseits der Verbrennungsraum möglichst gedrängt ausgeführt sein, was durch die oben angeführte Ausbildung erzielt wird, so dass die einzelnen Brennstoff tröpfchen keinen allzu weiten Weg zurückzulegen brauchen ;
anderseits muss ausserdem der Einspritzvorgang plötzlich einsetzen und ebenso plötzlich wieder beendigt werden, weil die am Anfang und am Schluss des Vorganges eingeführten Brennstoffteilchen nicht genügend fein zerstäubt werden würden, wenn das Einspritzen des Brennstoffs langsam beginnen und schliesslich ebenso langsam wieder aufhören würde.
<Desc/Clms Page number 2>
Besondere Schwierigkeiten bietet erfahrungsgemäss die Aufgabe, den Einspritzvorgang plötzlich zu beenden und das sogenannte Nachtropfen des Brennstoffs aus der Einspritzdüse zu verhindern. Bei den meisten bekannten Einspritzvorrichtungen sind besondere Zerstäubungsvorrichtungen zwischen dem Sitz des Einspritzventils und dem Verbrennungsraum des Zylinders angeordnet. Diese Zer. stäublugs- vorrichtungen bestehen in der Regel aus einer Platte mit Düsenbohrungen oder mit einer einzig n Axial- bohrung, in die sich gegebenenfalls eine zapfenförmige Verlängerung des Nadelventils erstreekt.
Diese Zerstäubungsvorrichtungen bilden also enge, gegenüber dem Zylinder nicht abgeschlossene Räume, die von dem eingespritzten Brennstoff durchströmt werden und in denen nach erfolgtem Schliessen des Einspritzventils Brennstoff zurückbleibt, der dann leicht in den Zylinder hinein nachtropft, ohne hiebei
EMI2.1
vorrichtung.
Man hat nun zwar zur Vermeidung dieses Übelstandes vorgeschlagen, unter Fortlassung besonderer Zerstäubungsdüsen od. dgl. den kegelförmigen Ventilsitz mit seinem verjiingten Ende unmittelbar in den Verbrennungsraum münden zu lassen, so dass der aus dem Ventilspalt austretende Brennstoffschleier bei der Ablösung von der kreisförmigen Mündungskante des Ventilsitzes unmittelbar in den Vcrbrennuugs- raum übertritt, wobei das Einspritzventil in bekannter Weise so ausgebildet ist, dass es sieh unter dem Drucke des durch eine Pumpe gelieferten Brennstoffes öffnet.
Die Zerstäubung erfolgt lediglich dadurch, dass der Brennstoff durch den kegelförmigen Spalt hindurchgedrückt wird, der vom Ventilsitz und dem Ventilkegel beim Öffnen des Einspritzventils gebildet wird. Indessen hat diese bekannte Ausbildung
EMI2.2
Scheibe hatte, über die sich eine gleichmässige Verteilung des Brennstoffes mittels dieses Ventils nicht erzielen liess.
Aus diesem Grunde gelangt erfindungsgemäss das genannte Brennstoffventil ohne Zerstäuber bei einem solchen Zylinderdeckel zur Anwendung, in dem der Verbrennungsraum durch einen wassergekühlten Krümmer gebildet wird.
Zur Verbesserung der wirksamen Zerstäubung wird überdies erfindungsgemäss der lichte Durchmesser des Ventilsitzes gegenüber den bekannten Ventilen ungewöhnlich weit bemessen, nämlich auf
EMI2.3
des Durchflussquerschnittes nach der Mündung des Ventilspaltes hin mit grosser Strömungsgeschwindig- keit in den Verbrennungsraum eintritt.
EMI2.4
Ausführung mindestens einige Millimeter betragen, weil er andernfalls durch Wärmeausdehnung des Ventilstössels zu weitgehend beeinflusst würde. Der verhältnismässig grosse Ventilhub bedingt aber eine sehr kleine Bemessung des lichten Durchmessers des Ventilsitzes, so dass die austretende Brennstoffschicht verhältnismässig dick ist und eine vergleichsweise geringe Geschwindigkeit aufweist.
Zweckmässig wird hiebei das Einspritzventil mit einer Brennstoffpumpe vereinigt, die in an sich bekannter Weise unmittelbar an den Zylinder angebaut ist und kein besonderes Druckventil aufweist, so dass das Einspritzventil selbst als Druckventil der Pumpe wirkt. Bei dieser Anordnung erfolgt die zur Steuerung des Einspritzventils dienende Änderung des Drucks im Brennstoffkanal so plötzlich, dass sich das Ventil schlagartig öffnet und schliesst. Gerade hierin liegt aber ein besonderer Vorteil, wie sich aus folgender Betrachtung ergibt :
Zur Erzielung einer guten Zerstäubung ist es nämlich, wie oben dargelegt, wünschenswert, den Durchmesser des Ventils so zu bemessen, dass der Hub des Einspritzventils gering bleibt und sich daher nur ein sehr enger Ventilspalt öffnet, durch den der Brennstoff in Form eines ganz dünnen Schleiers in den Verbrennungsraum eintritt. Nun hat aber ein enger Ventilspalt den Nachteil,
EMI2.5
nicht die zur Zerstäubung erforderliche hohe Strömungsgeschwindigkeit entwickeln kann. Die Perioden, während derer sieh das Ventil öffnet und schliesst, also vorübergehend nicht oder nicht mehr bis zur grössten Spaltweite geöffnet ist, müssen daher soweit als möglich abgekürzt werden.
Diese Forderung läuft darauf hinaus, ein schleichendes Öffnen und Schliessen des Einspritzventils unbedingt zu vermeiden, weil seine Folgen gerade wegen des Fehlens besonderer Zerstäubungsvorrichtungen besonders schwer ins Gewicht fallen würden. Durch die plötzliche Änderung des Drucks im Brennstoffkanal wird also die Möglichkeit gesehaffen, die Weite des Spaltes auch bei der grössten im Betrieb eintretenden Ventilerhebung gering zu halten und so eine wirksame Zerstäubung sicherzustellen, ohne Gefahr zu laufen. dass bei Beginn und Ende der Einspritzung der Brennstoff mit geringer Geschwindigkeit und entsprechend schlechter Zerstäubung in den Verbrennungsraum eintritt.
Besondere Vorzüge bietet das Einspritzventil nach der Erfindung bei solehen Dieselmaschinen, bei denen der Verbrennungsraum die eingangs erläuterte Ausbildung erhält, also von einem gekrümmten,
EMI2.6
<Desc/Clms Page number 3>
Kühlung der Wandung des Verbrennungsraumes erfordern. Gerade dieser Forderung genügt aber die Ausbildung des Verbrennungsraumes gemäss der vorliegenden Erfindung in besonders günstiger Weise.
Die Erfindung bezieht sich daher hinsichtlich der Ausbildung des Einspritzventils nur auf Maschinen mit in der angegebenen Weise ausgebildetem Verbrennungsraum.
In den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen mit angebauter Brennstoffpumpe versehenen Zylinderdeekel für Viertaktmaschinen, dessen Verbrennungsraum von einem gekrümmten Rohr gemäss der Erfindung gebildet wird, u. zw. längs der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2 ; Fig. 2 zeigt den Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 1 und Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Ausführungsform mit einem gemäss der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Einspritzventil.
In dem Zylinder 101 befindet sich der Kolben 102 im oberen Totpunkt, in dem nur ein möglichst geringer Zwischenraum zwischen dem Kolbenboden 103 und der Passfläche 104 verbleibt. Der abnehmbare Zylinderdeckel weist einen Kühlmantel 110 auf, der mit seiner unteren Passfläche 104 auf den Zylinder 101 aufgesetzt und durch Bolzen befestigt ist, die durch Bohrungen 114 verlaufen.
Von einer in der Unterfläche des Zylinderdeckels vorgesehenen seitlichen Öffnung 105 ausgehend, erstreckt sich ein gekrümmtes Rohr 113 aufwärts und seitlich, das in der Mitte kugelförmig erweitert ist, wie bei 107 angedeutet. Dieses gekrümmte Rohr bildet erfindungsgemäss den kompakten Verbrennungsraum, der allseitig von Kühlwasser umgeben ist.
EMI3.1
zu sehen ist. Die Mündungen dieser beiden Ventilkanäle sind wie üblich als Ventilsitze ausgebildet und dienen als Lufteinlass und als Auslass für die Verbrennungsgase. Da der grösste Teil der Verbrennungsluft in das gekrümmte Rohr 113 mit der kugelförmigen Erweiterung. M7 gedrängt wird, vermag sieh der aus dem Einspritzventil 109 austretende Brennstoff innig mit der Verbrennungsluft zu vermischen.
Aus Fig. 2 ergibt sich, dass die Grösse des Einlassventils und des Auslassventils durch das am Umfang des Zylinders angeordnete gekrümmte Rohr 113 nicht vermindert wird und sieh daher lediglich mit Rücksicht auf den Zylinderdurchmesser bemessen lässt.
Wie Fig. 1 zeigt, ist das Einspritzventil 109 mit einer scharfen Spitze und der Ventilsitz mit einer engen Düsenmündung versehen. Eine weit feinere Zerstäubung des Brennstoffes, die zu höheren Verbrennungstemperaturen führt und einen besseren Wirkungsgrad ergibt, lässt sieh mit dem in Fig. 3 veranschaulichten Einspritzventil erzielen.
Der in dieser Figur veranschaulichte Zylinderdcekel entsprieht dem der Fig. 1 und 2, weshalb
EMI3.2
jedoch Kegelstumpfmäntel als Sitzflächen auf, so dass der Ventilkörper mit seiner stumpfen Stirnseite unmittelbar den Verbrennungsraum begrenzt. Der lichte Durchmesser der Kante des Ventilsitzes ist verhältnismässig gross bemessen, u. zw. beträgt er mindestens y des Zylinderdurehmessers. Wenn der Brennstoff unter Pumpendruek in den dem Ventilsitz vorgelagerten Ringraum eingedrückt wird, so öffnet sich das Ventil entgegen der Wirkung seiner Feder. Der hiebei entstehende Ventilspalt fällt jedoch zufolge seines verhältnismässig grossen Durchmessers sehr eng aus.
Bei voller Belastung der Maschine ergibt sich beispielsweise ein Ventilhub, der nur iiii ? beträgt. Es bildet sieh daher ein sehr dünner Brennstoffschleier, der bei der Ablösung von der grossen kreisförmigen Mündungskante des Ventilsitzes unmittelbar in den Verbrennungsraum übertritt, da vor dem Ventil keinerlei Zerstäubungsvor- richtungen angeordnet sind.
Besondere Bedeutung kommt hiebei dem Umstand zu, dass der kegelförmige Ventilsitz mit seinem verjüngten Ende in den Verbrennungsraum mündet, so dass der Durchflussquerschnitt des Ventilspaltes entsprechend seinem sich nach der Mündung hin verringernden Durchmesser in der Durchflussrichtung stetig abnimmt und daher wie eine Düse wirkt. Hiedurch wird den in den Verbrennungsraum eintretenden Brennstoffteilchen eine sehr hohe Geschwindigkeit und eine grosse Durchschlagkraft erteilt.
Die Ventilnadel 109 stellt gleichzeitig das Druckventil der an den Zylinder angebauten Brennstoffpumpe 108 dar, weil sich bei dieser Anordnung ein schleichendes Öffnen und Schliessen des Einspritzventils leicht vermeiden lässt. Die Ventilnadel schneidet in der gleichen Ebene mit der Mündungskante des Ventilsitzes ab, dessen Durchmesser 1/10 des grössten Hohlraumdurehmessers oder darüber beträgt.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.