<Desc/Clms Page number 1>
Einspritzbrennkraftmaschine mit vom Zylinderhubraum abgesehnlirter Verbrennungskammer.
Die Erfindung betrifft eine Einspritzbrennkraftmaschine mit vom Hubraum des Zylinders abgeschnürter Verbrennungskammer, deren Grösse nur wenig geringer ist als der gesamte Verdichtungsraum des Zylinders.
Bei allen Einspritzbrennkraftmaschinen besteht eine Hauptaufgabe darin, den Zündverzug möglichst herabzusetzen, da von diesem die Ganghärte der Maschine wesentlich abhängt. Neben der Luftdichte, dem Mischungsverhältnis (Luftüberschuss) und dem Grad der Zerstäubung (Einspritzdruck) ist der Grad der Turbulenz einer derjenigen äusseren Umstände, die entscheidend die Einleitung der Selbstzündung und damit die Grösse des Zündverzuges beeinflussen.
Man hat deshalb bisher durch zahlreiche und verschiedenartige Massnahmen versucht, die Wirbelung der Luft in der Verbrennungskammer sowohl der Güte als auch der Grösse nach zu verbessern. Wesentlich ist, dass der Luftwirbel möglichst eine durchaus bestimmte Richtung haben muss, um mit Sicherheit zu vermeiden, dass durch den Wirbel den Brennstoffteilchen anstatt frischer Luft Abgase zugeführt werden. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, mit einfachen Mitteln in der Verbrennungskammer einen Luftwirbel in stets bestimmter Richtung von genügender Grösse zu erzeugen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Verbrennungskammer mit dem Hubraume durch zwei kanalartige Leitungen oder Leitungsgruppen verbunden ist, von denen die eine derart ausgebildet ist, dass ihr Strömungswiderstand in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu, die andere derart, dass ihr Strömungswiderstand in Richtung gegen den Hubraume zu grösser ist als in der umgekehrten Richtung. Auf diese Weise wird sowohl durch den hin und zurück gehenden Arbeitskolben als auch durch den Überdruck im Innern der Verbrennungskammer eine stets gleichbleibende Strömungsrichtung erzeugt.
Beim Aufwärtsgange des Arbeitskolbens wird die Luft durch den Kanal, dessen Strömungswiderstand in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu geringer ist, mit grosser Geschwindigkeit hindurchgedrückt, während die Geschwindigkeit der Luft, die durch die andere Leitung oder Leitungsgruppe hindurchtritt, deren Strömungswiderstand in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu grösser ist, wesentlich geringer ist. Dadurch ergibt sich in der Verbrennungskammer eine Luftströmung, die von der Mündung der Leitung oder Leitungsgruppe, die in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu den geringeren Strömungswiderstand hat, nach der Mündung der Leitung (Leitungsgruppe) zu gerichtet ist, die in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu den grösseren Strömungswiderstand aufweist.
Beim Rückgange des Arbeitskolbens bleibt diese Strömungsrichtung unabhängig davon bestehen, ob durch die Verbrennung ein Überdruck in der Verbrennungskammer entstanden ist oder ob der Arbeitskolben von neuem Luft ansaugt. Bei diesen Arbeitsgängen wird nämlich das in der Verbrennungskammer befindliche Gas durch den Kanal, dessen Strömungswiderstand in Richtung gegen den Zylinderhubraume zu geringer ist, mit verhältnismässig grosser Geschwindigkeit herausgesaugt bzw. hinausgedrückt, während die Geschwindigkeit des Gases, das durch den Kanal austritt, dessen Strömungswiderstand in Richtung gegen den Zylinderhubraum zu grösser ist, gering bleibt.
Auch in diesem
<Desc/Clms Page number 2>
Falle ist'demnach die Strömung in der Verbrennungskammer von der Mündung des Kanals, der in
Richtung gegen die Verbrennungskammer zu den kleineren Strömungswiderstand hat, nach der Mündung des Kanals gerichtet, der in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu den grösseren Strömung- widerstand aufweist.
Die Wirkung der Erfindungsmassnahme besteht darin, dass über der Wechselströmung, die durch den Arbeitskolben oder durch den infolge der Verbrennung eintretenden Überdruck in der
Verbrennungskammer erzeugt wird, eine Strömung gelagert ist, die stets von der Mündung der einen
Leitung (Leitungsgruppe) gegen die Mündung der andern Leitung (Leitungsgruppe) hin gerichtet ist.
Zweckmässigerweise wird die Wirkung der in den beiden Richtungen verschiedenen Strömung- widerstände der Kanäle dadurch erhöht, dass die Querschnitte der beiden Leitungen oder Leitungs- gruppen verschieden gross gewählt werden. Im allgemeinen wird sich empfehlen, dass der Querschnitt der Leitung (Leitungsgruppe), die in Richtung gegen den Zylinderhubraum zu den kleineren Strömung- widerstand aufweist, etwas grösser als der Querschnitt der andern Leitung (Leitungsgruppe) gewählt wird. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders leichte Überströmung der Gase während der Ver- brennung aus der Verbrennungskammer in den Zylinderhubraum, ohne dass in ihr übermässig hohe Drücke entstehen.
Es ist auf die verschiedenste Weise möglich, den Strömungswiderstand der Kanäle in den beiden Richtungen verschieden gross zu gestalten. Beispielsweise können die Leitungen zu diesem Zwecke mit in die Strömungsrichtung weisenden Widerhaken versehen werden. Als ein Grenzfall ist die Mass- nahme anzusehen, gemäss welcher der Durchtritt durch die Kanäle (Kanalgruppen) durch Rückschlag- ventile gesteuert wird, welche die Strömung in der einen Richtung mehr oder minder vollständig unterbrechen. Die Schwierigkeiten, die sich im allgemeinen bei der Anordnung von bewegten Teilen innerhalb des Verbrennungsraumes ergeben, werden im vorliegenden Falle dadurch herabgemindert, dass diese Rückschlagventile in der Abschlussstellung nicht völlig dicht zu schliessen brauchen.
Eine besonders einfache und zweckmässige Ausführungsform besteht darin, die Verbindungskanäle nach Art von Düsen derart auszubilden, dass der-Übergang zu ihrem engsten Querschnitt auf der einen Seite allmählich, auf der andern Seite scharf erfolgt.
Eine besonders zweckmässige Ausnutzung der Strömung innerhalb der Verbrennungskammer ergibt sich dadurch, dass der Kanal, dessen Strömungswiderstand in Richtung gegen die Verbrennungkammer zu geringer ist, im wesentlichen tangential in sie einmündet. Auf diese Weise ergibt sieh eine Wirbelströmung innerhalb der Verbrennungskammer, die einen besonders langen Weg der Luft gewährleistet, deren Strömungsrichtung in einwandfreier Weise bestimmt ist. Es empfiehlt sich, hiebei den andern Kanal oder die andere Kanalgruppe ebenfalls in die Verbrennungskammer derart tangential einlaufen zu lassen, dass die Wirbelströmung unterstützt wird.
Die Anordnung der Kanäle oder Kanalgruppen erfolgt vorzugsweise derart, dass der Ver- brennungskammerquerschnitt, zu dessen Aussenumfang die Mündung des Verbindungskanals im wesentlichen tangential verläuft, etwa senkrecht zu der Richtung des Brennstoffstrahles liegt. Auf diese Weise ergibt sich ein längs des Brennstoffstrahles fortlaufender Luftwirbel. Um diese Längs- strömung zu unterstützen, empfiehlt es sich, den Kanal, der den geringeren Strömungswiderstand in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu aufweist, etwas gegen den zum Brennstoffstrahl senk- rechten Verbrennungskammerquerschnitt nach dem Kanal hin zu neigen, dessen Strömungswiderstand in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu grösser ist. In entsprechender Weise kann auch der zuletzt erwähnte Kanal in entgegengesetzter Richtung geneigt angeordnet werden.
Allgemein ist zweckmässigerweise die Leitung (Leitungsgruppe), die den geringeren Strömung- widerstand in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu aufweist, derart anzuordnen, dass sie etwa an der Eintrittsstelle des Brennstoffstrahles in die Kammer mündet, während die andere Leitung (Leitungsgruppe), die den geringeren Strömungswiderstand in Richtung gegen den Hubraum zu aufweist, etwa auf der der Eintrittsstelle des Brennstoffstrahles abgekehrten Seite der Verbrennungkammer mündet.
Die Erfindung kann bei den verschiedensten Formen von Verbrennungskammern benutzt werden. Vorzugsweise ist die Verbrennungskammer birnenförmig derart ausgebildet, dass der Brennstoffstrahl etwa im kleinsten Querschnitt der Kammer eintritt.
Eine besonders zweckmässige Ausgestaltung des Erfindungsgedankens besteht darin, dass die Leitung (Leitungsgruppe), deren Strömungswiderstand in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu geringer ist als in der umgekehrten, die Verbrennungskammer ganz oder teilweise umschliesst. Die Verbrennungskammer ist bei dieser Ausführungsform zweckmässigerweise als besonderer einsetzbarer Bauteil ausgebildet. Die Kammer wird hiebei ausreichend gekühlt und trotzdem auf einer bestimmten Temperatur gehalten, die auch bei Veränderung der Luftmengenzufuhr einigermassen konstant bleibt. Dieser Umstand ist im Hinblick auf die Tatsache besonders wertvoll, dass es sieh unter bestimmten Verhältnissen auch für den Dieselmotor als vorteilhaft herausgestellt hat, entsprechend der sich verändernden Belastung nicht nur die Brennstoff-, sondern auch die Luftmenge zu regeln.
Auf der Zeichnung sind schematisch verschiedene Ausführungsformen der Erfindung veranschau- licht, u. zw. stellt dar : Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinderkopf mit dem Oberteil des
<Desc/Clms Page number 3>
Zylinderhubraumes, Fig. 2 einen Grundriss im Schnitt nach der Linie lI-lI der Fig. 1, Fig. 3 einen
Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Ausfiihrungsform der Erfindung, u. zw. Fig. 4 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf und den oberen Teil des Zylinders nach Linie IV-IV der Fig. 5 und Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4. Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch den Zylinderkopf und den
Oberteil des Zylinders durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung und Fig. 7 einen Teilschnitt nach Linie VII-VII der Fig. 6 in grösserem Massstabe.
In den Fig. 1 und 2 ist die Verbrennungskammer mit 1 bezeichnet, in welche die Brennstoff- düse an der Stelle 2 eingeführt wird. Etwa an der Stelle, wo der Brennstoffstrahl in die Verbrennungs- kammer 1 eintritt, mündet ein Kanal 3 in die Verbrennungskammer, dessen Strömungswiderstand in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu kleiner ist als in der umgekehrten Richtung. Wie die Fig. 3 zeigt, mündet dieser Kanal 3 etwa tangential in die Kammer ein.
Die Verbrennungskammer 1 ist im wesentlichen birnenförmig ausgebildet. Etwa an dem grössten
Durchmesser des birnenförmigen Raumes und auf der der Eintrittsstelle des Brennstoffstrahles abgekehrten Seite mündet ein Kanal 4 in die Kammer ein, dessen Strömungswiderstand in Richtung gegen die Verbrennungskammer zu grösser ist als in der umgekehrten Richtung.
Die beiden Kanäle 3 und 4 verbinden die Verbrennungskammer 1 mit dem Zylinderhubraum 5.
Die Grösse der Verbrennungskammer ist nur wenig geringer als der gesamte Verdichtungsraum des Zylinders, indem der Abstand zwischen der Oberkante des Kolbens und dem Zylinderboden so gering gehalten wird, als mit Rücksicht auf die Betriebssicherheit zulässig erscheint.
Der Übergang des Kanals 3 in den Zylinderhubraum ist stark abgerundet, wogegen sein Übergang nach der Verbrennungskammer zu scharfkantig ausgebildet ist. Umgekehrt ist der Einlauf des Kanals 4 in die Verbrennungskammer gut abgerundet und die Mündung dieses Kanals in den Zylinderhubraum scharfkantig, so dass durch die Wirkung dieser düsenförmigen Ausbildung sich für beide Kanäle in entgegengesetzter Richtung ein verschiedener Strömungswiderstand ergibt. Eine der beiden im Grundriss mit 6 bezeichneten Öffnungen ist für das Einlassventil, die andere für das Auslassventil in bekannter Weise bestimmt.
EMI3.1