<Desc/Clms Page number 1>
Einspritzbrennkraftmaschine mit Strahlzerstäubung.
Die schnellaufenden Einspritzbrennkraftmaschinen mit reiner Strahlzerstäubung, bei denen die Einspritzung und Verteilung des Brennstoffes auf den Luftinhalt des Verbrennungsraumes nach den bekannten Grundsätzen des Strahlzerstäubungsverfahrens erfolgt, erfordern, wegen des Zündverzuges eine ziemlich beträchtliche Zurückverlegung des Einspritzzeitpunktes hinter den Totpunkt. Daraus ergeben sich scharfe Zündungen mit hohen Zünddrücke, die einen lauten und geräuschvollen Gang der Maschine bewirken. Verlegt man den Einspritzzeitpunkt weiter vor, also näher an den Totpunkt hin, so wird der Gang der Maschine wesentlich ruhiger, dagegen wird die Verbrennung schlechter. Die Maschine beginnt zu qualmen, die Auspufftempe- raturen steigen und der Brennstoffverbrauch nimmt zu.
Man hat bereits versucht, durch Anordnung eines Hilfsverbrennungsraumes Abhilfe zu schaffen, der mit dem eigentlichen Verbrennungsraum durch einen trichterförmigen Hals in Verbindung steht, in den der Brennstoff eingespritzt wird. Es entsteht dann während des Verdichtungshubes eine Luftströmung aus dem Hauptverbrennungsraum nach dem Hilfsverbrennungsraum, welche einen Teil des in den trichterförmigen Hals eingespritzten Brennstoffes mit in den Hilfsverbrennungsraum führt, der dort zur Verbrennung gelangt. Die dadurch in letzterem hervorgerufene Drucksteigerung bewirkt während des Expansionshubes ein Zurückströmen der im Hilfsverbrennungsraum gebildeten Verbrennungsgase zusammen mit der noch darin befindlichen unverbrannten Luft in den Hauptverbrennungsraum, wo letztere die weitere Verbrennung speist.
Diese Ausbildung hat aber den Nachteil, dass bei jeder Verbrennung ein Teil der Ver- brennungsrückstände in dem Hilfsverbrennungsraum zurückbleibt, der sich in Form von Koks an den Wandungen niederschlägt. Es entsteht dadurch an letzteren allmählich eine Ölkruste, welche im Laufe der Zeit die Güte der Verbrennung wesentlich ! beeinträchtigt.
Die vorliegende Erfindung benutzt zur Vermeidung der eingangs geschilderten Ubelstände in Verbindung mit einem im wesentlichen scheibenförmigen Verbrennungsraum einen oder mehrere Hilfsräume, deren Verbindungsöffnung oder-öffnungen der oder den Brennstoffeinspritzdüsen derart zugeordnet sind, dass die aus der bzw. den Düsen austretenden Brennstoffstrahlen nicht oder nur zu einem geringen Teil nach der bzw. den Verbindungsöffnungen zu den Nachkammern hin gerichtet sind, so dass eine direkte Einspritzung in die Hilfskammer bzw.-kammern nicht oder nur in ganz geringem Masse stattfindet.
Diese Hilfskammern, die im folgenden als . Nachkammern"bezeichnet werden sollen, wirken daher als reine Luftspeicher, in die beim Kolbenhochgang während des Verdichtungshubes ein Teil der im Zylinder befindlichen Luft hineingeschoben wird, so dass im Augenblick der Brennstoffeinspritzung nicht das gesamte Luftgewicht, sondern nur ein Teil davon sich im eigentlichen Verbrennungsraum befindet. Die Vertrennung erfolgt also hier zunächst unter vermindertem Luftgewicht, d. h. unter einem gewissen Luftmangel, und geht daher unter Vermeidung der hohen Zünddrücke ruhiger vor sich. Vom Augenblick der Kolbenumkehr an findet nunmehr infolge der Saugwirkung des Kolbens ein Rückströmen der in der bzw. den Nachkammern befindlichen Luft in den Verbrennungsraum statt.
Die weitere Verbrennung im Zylinder erfolgt daher unter stetiger Luftzufuhr bei gleichzeitiger kräftiger Aufwirbelung des Inhaltes des Verbrennungsraumes. Da kein oder nur ganz
<Desc/Clms Page number 2>
wenig Brennstoff in die Nachkammern gelangt, der dort nicht zur Zündung kommt, sondern zusammen mit der Luft wieder in den Hauptbrennraum zurückströmt, so können sich auch Ablagerungen von Brennstoffrückständen darin nicht bilden, so dass die Wirkung der Nachkammern auch im Dauerbetrieb stets unverändert gut bleibt.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsformen dargestellt.
In den Fig. l und 2 ist eine Maschine mit seitlicher Einspritzung dargestellt. a ist die in der Zylinderwand sitzende, mehrstrahlige Einspritzdüse, deren Bohrungen und Strahlrichtungen der Form des Verbrennungsraumes angepasst werden. Ihr diametral gegenüber, z. B. in der Verlängerung des mittleren Brennstoffstrahles, ist eine Nachkammer b angeordnet, die mit dem im wesentlichen scheibenförmigen Verbrennungsraum c durch eine Öffnung d in Verbindung steht. Wegen der durch die gegenseitige Lage bedingten grossen Entfernung zwischen der Einspritzdüse a und der zu der Nachkammer führenden Verbinduhgsöffnung d findet eine direkte Einspritzung in die Nachkammer nicht oder nur in ganz geringem Masse statt.
Beim Kolbenhochgang wird ein Teil der im Zylinder befindlichen Luft in die Nachkammer geschoben, die bei der Einspritzung mit geringen Teilen Brennstoff beladen sein kann. Nach dem Hubwechsel und dem dadurch bedingten Druckabfall im Verbrennungsraum erfolgt ein kräftiges Zurückströmen der in der Nachkammer enthaltenen Luft in den Verbrennungsraum, wo die Verbrennung des weiterhin eingespritzten Brennstoffes somit unter ständiger Sauerstoffzufuhr stattfindet.
Gleichzeitig bewirkt die unter Überdruck aus der Nachkammer in den Verbrennungsraum zu- rückströmende Luft eine starke Aufwirbelung des Inhaltes des Verbrennungsraumes und stellt so den bekannten Zustand her, der die Vorbedingung für die gute und vollständige Verbrennung des eingespritzten Brennstoffes bildet.
Bei dieser Anordnung der Nachkammer ist es bei Maschinen mit kleinem Zylinderdurchmesser möglich, dass ein geringer Teil des mittleren Brennstoffstrahles unmittelbar in die Nachkammer gelangt. Diese Anordnung ist jedoch keineswegs Bedingung für die erstrebte Wirkung.
Die Versuche haben vielmehr gezeigt, dass auch bei einer Anordnung der Nachkammer seitlich von den Brennstoffstrahlen oder zwischen'zwei benachbarten Brennstoffstrahlen, wie es die Fig. 3 zeigt, der gleich gute Erfolg erzielt wird.
Die Fig. 4 und 5 zeigen die Anwendung des Erfindungsgegenstandes bei zentraler Einspritzung. In diesem Falle kann die Nachkammer b gleichfalls entweder in Richtung eines Brennstoffstrahles oder auch beliebig seitlich davon, also zwischen zwei Brennstoffstrahlen, liegen. Im ersteren Falle muss die Entfernung zwischen der Düse und der Verbindungsöffnung zu der Nachkammer so gross sein, dass eine direkte Einspritzung in die Nachkammer nicht erfolgen kann. Die gleiche Bedingung muss im zweiten Falle durch die gegenseitige Lage von Düse und Verbindungsöffnung der Nachkammer erfüllt werden. Statt einer Nachkammer kann auch noch eine zweite, der ersten gegenüberliegende Nachkammer b angeordnet sein, wodurch die aufwirbelnde Wirkung des zurückströmenden Kammerinhaltes auf den Inhalt des Verbrennungsraumes noch erhöht wird.
In Fig. 6 ist schliesslich noch eine Ausführungsform für eine Maschine mit seitlicher Einspritzung dargestellt, bei der zwei diametral gegenüberliegende Einspritzdüsen a und al und zwei Nachkammern bund b1 vorgesehen sind. Die Achsen der Nachkammern liegen dabei wieder in der Verlängerung der mittleren Brennstoffstrahlen und die Entfernung zwischen der Düse und der Verbindungsöffnung der Nachkammer ist so gewählt, dass eine direkte Brennstoffeinspritzung in die Nachkammer nicht, oder nur in sehr geringem Masse stattfinden kann.
Sie können statt dessen aber auch seitlich von den Brennstoffstrahlen liegen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einspritzbrennkraftmaschine mit Strahlzerstäubung und mit dem Verbrennungsraum in Verbindung stehender Nachkammer, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsraum im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist und die Brennstoffdüse bzw.-düsen sowie die Nachkammer bzw.-kammern derart zueinander angeordnet sind, dass die aus der bzw. den Düsen austretenden Brennstoffstrahlen nicht oder nur zum geringen Teil nach der, bzw. den Verbindungsöffnungen zu den Nachkammern hin gerichtet sind, so dass eine direkte Einspritzung in die Nachkammer bzw.-kammern nicht oder nur in ganz geringem Masse stattfindet.