<Desc/Clms Page number 1>
Einspritzbrennkraftmaschine mit Verdiehtungszündung.
Die Erfindung bezieht sich auf Einspritzbrennkraftmaschinen mit Verdichtungszündung und mit im Zylinder liegenden Ein-und Auslassöffnungen, wobei während des Verdichtungshubes die Luft- ladung derart in eine Brennkammer, deren Querschnitt in Ebenen senkrecht zur Brennkammerachse kreisförmig ist, eingeführt wird, dass die Luftladung am Ende des Verdichtungshubes als Ganzes eine kreisende Bewegung um diese Achse ausführt, in welche kreisende Luftmasse Brennstoff eingespritz wird.
Gemäss der Erfindung werden die Abmessungen der Kammer derart gewählt, dass ihr grösster Durchmesser wenigstens 50% mehr beträgt als ihre längs der Achse gemessene Länge, wobei in die so gestaltete Kammer von der in der Kammerwand angeordneten Brennstoff-Einspritzvorrichtung ein
Strahl eingespritzt wird, dessen Hauptrichtung im wesentlichen in einer senkrecht zur Kammerachse stehenden Ebene liegt, und der Verbindungskanal oder die Verbindungskanäle zwischen Zylinderbohrung und Brennkammer derart gestaltet und angeordnet sind, dass die während des Verdichtunghubes in die Brennkammer verdrängte Luft in dieselbe in einer Richtung eintritt, die sowohl eine Komponente in der Richtung der Kammerachse als auch in einer zu einem um diese Achse beschriebenen Kreis tangentialen Richtung besitzt.
Die Brennkraftmaschine gemäss der Erfindung kann selbst mit nicht leicht entzündbaren Brennstoffen leicht angelassen werden, es besteht ferner die Möglichkeit, in einer solchen Maschine schwer entzündbare Brennstoffe zu benutzen und es wird überdies ein ruhiger Gang der Maschine erzielt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass die Brennkammer im wesentlichen flache Böden aufweist und der Kammerdurchmesser in Ebenen senkrecht zur Achse allmählich von den Böden bis zu einem annähernd in halber Entfernung zwischen den Böden liegenden Teil grössten Durchmesser zunimmt. Diese Form der Brennkammer trägt dazu bei, die Luftströme in der Brennkammer allmählich in die gewünschte Richtung umzulenken. Zu diesem Zwecke sind auch die Seitenwände der Kammer gemäss der Erfindung im durch die Achse gelegten Längsschnitte im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet.
Die Anzahl, Anordnung und Form des verengten Kanals bzw. der Kanäle können verschieden sein ; so besteht eine weitere Ausführungsform darin, dass zwei Verbindungskanäle zwischen Zylinder und Brennkammer vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung der Kammer in gewissen Abständen voneinander angeordnet sind. Diese Anordnung trägt dazu bei, einen rauchfreien Auspuff zu erhalten.
Die Erfindung kann auf Zweitakt-oder Viertaktmaschinen mit Wasser-oder Luftkühlung oder sonstige Typen angewendet werden ; auf der Zeichnung sind vier Ausführungsformen gemäss der Erfindung, angewendet auf Viertaktmotoren, als Beispiel dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den oberen Teil des Zylinders und des Zylinderkopfes eines Motors gemäss der Erfindung. Fig. 2 stellt einen Querschnitt gemäss der Linie 2-2 der Fig. 1 dar ; die Fig. 3,4 und 5 zeigen der Fig. 1 entsprechende Schnitte von drei weiteren Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäss den Fig. 1 und 2 umfasst der Motor einen wassergekühlten Zylinder A, der einen Kolben B enthält und durch einen abnehmbaren wassergekühlten Zylinderkopf C abgeschlossen ist. Der Zylinderkopf enthält Einlass-und Auslasskanäle, die von Ventilen Cl gesteuert werden, und eine Brennkammertasche D, deren Achse zur Zylinderachse parallel liegt. Die Tasche weist in senkrecht zur Zylinderachse stehenden Ebenen kreisförmige Querschnitte auf und besitzt eine zylindrische Mündung D, die zum Teil seitlich der Zylinderbohrung liegt und diese überlappt.
<Desc/Clms Page number 2>
Wenn die Oberfläche des über dem Ende der Zylinderbohrung liegenden Zylinderkopfes gewölbt oder konisch ist, wird die Brennkammerachse zur Zylinderachse vorzugsweise geneigt angeordnet.
In die zylindrische Mündung D'ist ein stopfenartiger Körper E eingesetzt, der aus hitzebestän- digem Material besteht und mit einem schmalen Ringflansch E1 versehen ist, der an einen Kragen in der Mündung stösst und mittels eines mit Schraubengewinde versehenen, aus Nichteisenmetall her- gestellten Ringes F festgehalten wird. Der Aussendurchmesser des stopfenartigen Körpers E ist im
Verhältnis zu dem Durchmesser der Mündung der Tasche so bemessen, dass der Körper E mit der umgebenden gekühlten Wand nur an den Auflagerflächen zwischen dem Flansch Ei und dem Kragen in Berührung steht.
Das der Zylinderbohrung abgewandte Ende des Körpers E liegt nahe an einem flachen inneren
Kragen der Brennkammertasche D und zeigt eine napfförmige Aussparung E2, die in senkrecht zur
Achse der Tasche stehenden Ebenen kreisförmige Querschnitte aufweist und einen flachen Boden E3 besitzt. Die Aussparung E2 bildet die untere Hälfte der eigentlichen Verbrennungskammer. Die obere
Hälfte von ähnlicher Gestalt wird von dem oberen Teil der Tasche D gebildet.
Die Aussparung E2 in dem Stopfen E und der Tasche D ist so gestaltet, dass eine Brennkammer mit in senkrecht zur Achse der Tasche kreisförmigen Querschnitten gebildet wird, deren grösster Durch-
EMI2.1
durch die Brennkammer in durch die Achse gehenden Ebenen weist konkave und im besonderen halbkreisförmige Gestalt auf. Gemäss der dargestellten Ausführung ist der grösste Durchmesser der Brennkammer annähernd eindreiviertelmal so gross wie die Entfernung zwischen den flachen Böden der Brennkammer.
In dem stopfenartigen Körper E sind zwei sich zwischen dem Inneren der Brennkammer und der Zylinderbohrung erstreckende, im wesentlichen gerade Kanäle E4 angeordnet, die gegeneinander im Winkel versetzt sind. Jeder dieser Kanäle E4 mündet in die Brennkammer nahe an deren Umfang und verläuft in einer zur Achse des Stopfens geneigten Richtung. Die während des Verdichtungshubes durch die Kanäle E4 gepresste Ladung tritt daher mit einer axialen und tangentialen Komponente in die Brennkammer ein, so dass sich die Ladung am Ende des Verdichtungshubes in einer kreisenden Bewegung um die Achse der Brennkammer befindet.
In der dargestellten Ausführungsform hat jeder Kanal kreisförmigen Querschnitt und einen Durchmesser, der ungefähr ein Viertel des grössten Durchmessers der Brennkammer beträgt.
In der gekühlten Wand der Brennkammer ist eine Brennstoffeinspritzvorriehtung a angeordnet, die einen hohlkegeligen Strahl liefert, dessen Achse in einer zur Achse der Brennkammer senkrechten Ebene ungefähr in der Mitte der Brennkammer liegt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Achse dieses Strahles radial angeordnet ; sie kann jedoch auch gegen den Halbmesser so versetzt sein, dass eine Komponente entweder in Richtung der kreisenden Bewegung der Luftladung oder hiezu entgegengesetzt verläuft.
Gemäss Fig. 3 ist der Zylinder A, der den Kolben B enthält, an einem Ende durch den Zylinder-
EMI2.2
werden. Der Zylinderkopf ist wassergekühlt und mit einer Bohrung versehen, die die beiden stopfenartigen Körper JJ aufnimmt. Der Körper Je zist in das obere Ende des Stopfens J eingesteckt. Die einander gegenüberliegenden Wände der beiden stopfenartigen Körper sind mit napfförmigen Aussparungen J2 J3 versehen, die zusammen eine Brennkammer bilden, die in Gestalt und allgemeiner Einrichtung der Brennkammer gemäss den Fig. 1 und 2 entspricht. Wie ersichtlich, liegt der untere stopfenartige Körper J teilweise zur Seite der Zylinderbohrung und überlappt diese, ähnlich wie der stopfenartige Körper E der ersten Ausführungsform.
Er enthält zwei im wesentlichen geradlinige verengte Kanäle J4, J5, die ebenso wie die Kanäle in Fig. l und 2 angeordnet sind, so dass die während des Verdichtungshubes in die Brennkammer gepresste Ladung eine tangential und eine axial zur Brennkammer gerichtete Komponente erhält.
Der obere stopfenartige Körper Jl ist mit einer Reihe radial angeordneter, am unteren Ende geschlossener Kühlkanäle J6 versehen, die mit dem im Zylinderkopf gebildeten Wassermantel in Verbindung stehen, so dass der obere Teil des Stopfens Jl gekühlt ist. Zwischen den inneren Enden der Radialkanäle verläuft eine Bohrung, in der eine Zündvorrichtung K des Glühdrahttyps angeordnet ist, der das Anlassen des Motors in kaltem Zustande erleichtern soll. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, nur den oberen Teil des Stopfens J zu kühlen und den unteren Teil, der die obere Wand der Brennkammer bildet, von dem stopfenartigen Körper J zu isolieren, indem z. B. ein Luftraum zwischen den einander überlappenden Teilen der Körper J und J vorgesehen wird.
Im Zylinderkopf ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung ss angeordnet, die einen hohlkegeligen Strahl liefert, dessen Achse in einer zur Achse der Brennkammer senkrechten Ebene liegt und die sich ungefähr in der Mitte zwischen den Böden der Brennkammer befindet.
Am oberen Ende des unteren Stopfens J ist ein flacher Ringflansch angeordnet, der auf einem Kragen J7 in der Bohrung des Zylinderkopfes ruht und einen Flansch J8 des oberen Stopfens abstützt ; der obere Stopfen ist an dem Zylinderkopf mittels Bolzen J9 befestigt, die einen an das obere Ende angesetzten Flansch durchsetzen.
<Desc/Clms Page number 3>
Die Ausführungsform nach Fig. 4 weicht von der in Fig. 3 dargestellten insofern ab, als im oberen Stopfen J eine kegelstumpfförmige Ausnehmung L statt einer abgerundeten vorgesehen ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 hat der untere Stopfen eine kegelstumpfförmige Aus- nehmung.
Die Ausbildung der seitlichen Kammerwände im Querschnitt durch die Kammerachse kann auch vieleckig sein.
In allen Fällen wird vorzugsweise eine Brennstoffeinspritzvorrichtung benutzt, die einen hohl- kegeligen Strahl ergibt.
Bei allen Ausführungsbeispielen ist vorausgesetzt, dass sich ein unter Berücksichtigung des mechanisch erforderlichen Speilraumes zwischen Kolben-und Zylinderboden grösstmöglicher Teil der Luftladung am Ende des Verdichtungshubes in der Brennkammer befindet. Die Erfindung kann jedoch auch bei Maschinen angewendet werden, bei denen der in der Brennkammer und in den nach der Zylinderbohrung führenden Kanälen enthaltene Teil der Luftladung nicht mehr als 50 Volumprozent und nicht weniger als 30 Volumprozent der gesamten Luftladung am Ende des Verdichtungshubes beträgt.
An Stelle zweier von der Brennkammer nach der Zylinderbohrung führender Kanäle kann auch ein einziger oder mehr als zwei Kanäle vorgesehen sein. Im letzteren Falle können diese um die Achse der Brennkammer entweder in unregelmässigen oder in regelmässigen Abständen angeordnet werden, sofern die Lage der Brennkammer mit Bezug auf die Zylinderbohrung eine solche Anordnung ermöglicht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einspritzbrennkraftmaschine mit Verdichtungszündung, mit im Zylinder liegenden Einund Auslassöffnungen und mit einer Brennkammer von in Ebenen senkrecht zur Achse der Brennkammer kreisförmigem Querschnitt, in welche Kammer während des Verdichtungshubes die Luft derart eingeführt wird, dass sie eine um die Kammerachse kreisende Bewegung vollführt, dadurch gekennzeichnet, dass der grösste Durchmesser der Kammer wenigstens 50% mehr beträgt als ihre längs der Achse gemessene Länge, die in der Kammerwand angeordnete Brennstoffeinspritzvorrichtung einen Strahl liefert, dessen Hauptrichtung wesentlich in einer senkrecht zur Kammerachse stehenden Ebene liegt, und der Verbindungskanal oder die Verbindungskanäle zwischen Zylinderbohrung und Brennkammer derart gestaltet und angeordnet sind,
dass die während des Verdichtungshubes in die Brennkammer verdrängte Luft in dieselbe in einer Richtung eintritt, die sowohl eine Komponente in der Richtung der Kammerachse als auch in einer zu einem um diese Achse beschriebenen Kreis tangentialen Richtung besitzt.