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Einspritzbrennkraftmaschine mit Strahlzerstäubung und einer oder mehreren Luftkammern.
Die Erfindung betrifft eine Einspritzbrennkraftmaschine mit Strahlzerstäubung und Selbst- entzündung des Brennstoffes im Zylinderraum, bei welcher der Brennstoffstrahl unmittelbar in den Zylinderraum derartig eingespritzt wird, dass er auf einen heissen Teil der Brennkraftmaschine, beispielsweise auf den Kolben, auftrifft, und bei welcher mit dem Zylinderraum durch je eine oder mehrere Drossel- öffnungen eine oder mehrere Luftkammern in Verbindung stehen, in welche die Luft während des Ver- dichtungshubes übergeschoben wird.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Einspritzbrennkraftmaschinen mit einer Luftkammer aus- zurüsten, welche durch eine Drosselöffnung mit dem Verbrennungsraum in Verbindung steht. Diese
Kammer wird während des Verdichtungshubes vom Verbrennungsraum her mit heisser Luft aufgeladen und lässt während des Arbeitshubes des Kolbens diese Luft durch die Drosselöffnung expandieren. Durch die genannte Kammer wird im Verbrennungsraum eine zusätzliche Luftbewegung erzeugt, welche die Verteilung des Brennstoffes unterstÜtzt, so dass der Verbrennungsablauf nicht mehr allein von der Energie des Einspritzstrahles abhängig ist. Es wird daher durch diese Kammer im Verbrennungsraum eine der jeweiligen Drehzahl angepasste Umwälzung der Luft herbeigeführt.
Bisher war jedoch die Drosselöffnung der Luftkammer so angeordnet, dass sich Luft und Brennstoff in der Nähe der Austrittsmündung der Drosselöffnung treffen, bevor der Brennstoff auf einem heissen Wandteil aufspritzt. Bei diesen Maschinen wird daher die aus der Luftkammer austretende Luft jedoch nicht denjenigen Teilen der Verbrennungszone zugeführt, wo sie in besonderem Masse nötig wäre, nämlich der an der Auftreffstelle sich bildenden trägen Dampf zone. Bei diesen Maschinen verläuft die Verbrennung in jener Zone träge, und es findet Nachbrennung statt.
Die Erfindung besteht darin, dass die Drosselöffnung der Luftkammer oder Luftkammern derartig angeordnet ist, dass die durch diese Drosselöffnung beim Arbeitsgang des Kolbens in den Zylinderraum geblasene Luft gegen die vom Brennstoffstrahl getroffene Fläche des heissen Teiles der Brennkraftmasehine hin gerichtet ist, um mit dem Brennstoffstrahl erst in der Auftreffzone zusammengeführt zu werden.
Durch diese Einrichtung sind folgende Vorteile erzielt :
Der Dampfzone, die sich an der Auftreffstelle bildet, wird bereits kurz nach dem oberen Totpunkt aus den Blaslöchern der Luftkammer frische heisse Luft zugesetzt. Diese Luft vermengt sich mit dem trägen Dampf, bringt ein brennbares Mischungsverhältnis zuwege, ausserdem versetzt sie jene Zone in heftige Wirbelung, so dass die Wärmeaufnahme aus der benachbarten Verbrennungszone beschleunigt wird. Die Verbrennung setzt daher auch in der erwähnten Dampfzone rasch ein und verläuft mit gutem Wirkungsgrad, da sie noch in der Anfangsperiode des Arbeitstaktes stattfindet. Da die Strömungen des Brennstoffes und der Luft in Abhängigkeit von der Drehzahl verlaufen, regelt sich der Verbrennungsvorgang entsprechend der Kolbengeschwindigkeit.
Auf der Zeichnung ist ein Teil einer nach der Erfindung hergestellten Einspritzbrennkraftmasehine in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt. Fig. 1 ist ein lotrechter Schnitt durch den oberen Teil der Einspritzbrennkraftmaschine, während Fig. 2 eine Oberansieht des Kolbens dieser Maschine darstellt. Die Fig. 3 und 4 betreffen eine andere Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
Bei der Einspritzverbrennungskraftmaschine nach Fig. 1 und 2 ist der Zylinder 1 durch einen Deckel oder Kopf 2 abgeschlossen. Der Zylindermantel ist in üblicher Weise doppelwandig ausgebildet
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gekiihlt. In dem Zylinder 1 ist der Arbeitskolben 3 bewegbar. Am oberen Ende ist der Kolben 3 mit einer einseitig in seinem Rande angeordneten Höhlung 4 versehen. In einem schrägen zylindrischen Kanal 5 des Zylinderkopfes 2 ist eine zum Einspritzen des Brennstoffes dienende Düse 6 angeordnet, die mit einer leinen Austrittsöffnung 7 für den Brennstoff versehen ist. Der unterhalb der Diise 6 liegende Raum 8 des Kanals 5 bildet zusammen mit der Kolbenhöhlung 4 einen Verbrennungsraum 9.
Seitlich in den Zylinder 1 ist eine Büchse 10 eingesetzt, die in unten näher beschriebener Weise als Luftkammer wirkt. In einem sieh an die Büchse 10 anschliessenden Einsatzstüek 11 ist ein Drosselkanal 12 vorgesehen, der den Innenraum der Büchse 10 mit dem Kolbenraum 4 verbindet. Die Richtung des Einspritzstrahles ist durch den Pfeil 13 angedeutet, während die Richtung des aus der Kammer 10 tretenden Luftstrahles durch den Pfeil 14 bezeichnet ist.
Die Achsen der Brennstoff austrittsöffnung ? und des Drosselkanals 12 schneiden sich in einem Punkte, u. zw. im Auftreffpunkt des Brennstoffstrahls auf der heissen Kolbenwand.
Erforderlichenfalls können bei der Maschine nach Fig. 1 und 2 auch mehrere Luftkammern 10 vorgesehen sein. Jede Luftkammer 10 kann auch mit mehreren Drosselkanälen 12 versehen sein, die alle in die Auftreffstelle des Brennstoffstrahles auf der heissen Kolbenwand gerichtet sind. Der Drossel-
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Einspritzung kein Brennstoff in die Luftkammer 10 gelangen kann.
Während der Kolben 3 die nach dem Ansaugtakt (Viertakt) oder nach dem Spülvorgang (Zweitakt) im Zylinder vorhandene Frischluft verdichtet, verdrängt er gegen den oberen Totpunkt hin nach und nach einen Teil der Luft durch dieDrosselöffnung 2 aus dem durch den Kolben 3 und den Zylinderkopf 2 gebildeten Verbrennungsraum 9 in die Luftkammer 10 hinein. Kurz vor dem oberen Totpunkt des Arbeitskolbens beginnt die Einspritzdüse 6 den Brennstoff in einem Strahl 13 in den Verbrennungsraum 9 einzuspritzen.
In der Nähe des oberen Totpunktes setzt die Verbrennung des eingespritzten Brennstoffes ein. Die eintretende Drucksteigerung wird nun aber gedämpft, also der Höchstdruck herabgesetzt, u. zw. erfolgt diese Dämpfung durch die Pufferwirkung der Kammer 10, die durch die Drosselöffnung 12 mit dem Ver- brennungsraum in Verbindung steht, iniolge des Überdruckes im Verbrennungsraum findet ein Lber- strömen der Luft in die Kammer 10 statt. Diese Kammer wird daher mit noch mehr Luft aufgeladen.
Hierauf bewegt sich der Kolben 3 abwärts. Die im Verbrennungsraum 9 vorhandene Luft ist bald verbraucht, der Druck im Verbrennungsraum sinkt rasch und fällt beträchtlich unter den Druck in der Luftkammer 10. Diese Kammer beginnt nun intensiv ihren Luftinhalt durch die Drosselöffnung 12 abzublasen. Diese Drosselöffnung ist, wie oben dargelegt, nach der Erfindung derart angeordnet, dass die Luft der an der Auftreffstelle des Brennstoffstrahles auf der heissen Kolbenwand sich bildenden Dampfzone zugeführt wird. Die Kammer 10 unterstützt daher mit ihrer Blaswirkung in jener trägen Dampfzone den Verbrennungsvorgang, der ohne die zusätzliche Luftzufuhr an jener Stelle unvollkommen und schlei- chend und zum Nachbrennen neigend verlaufen wurde. Die Verbrennung spielt sich auch in der Dampfzone auf diese Weise rasch und intensiv ab.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ist die Einspritzdüse 6 wieder schräg im Zylinderkopf 2 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist aber auch die Luftkammer 15, an die sich der Drosselkanal 16
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den Verbrennungsraum 9 bildet, ist im Grundriss oval ausgebildet (vgl. Fig. 4). Der Luftstrahl18 ist wieder so gerichtet, dass er in der Auftreffstelle des Einspritzstrahles mit diesem zusammentrifft.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 kann die Luftkammer 10 bzw. 15 auch mit mehreren Drosselkanälen versehen sein. Ebenso kann bei diesen Ausführungsformen die Einspritzdüse 6 mehrere Brennstoffaustrittsöffnungen besitzen.