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Brennkraftmaschine mit Verdichtungszundung und Einspritzung flüssigen Brennstoffes.
Die Erfindung betrifft Brennkraftmaschinen mit Einspritzung flüssigen Brennstoffes und Verdichtungszündung, die ausserhalb des Zylinders eine kugelförmige, mit der Brennstoffeinspritzdüse ausgestattete Brennkammer aufweisen, die mit dem Zylinder durch wenigstens einen Kanal in einem Einsatzstopfen in Verbindung steht, der an der Aussenseite zylindrisch gestaltet und gegen Abströmung der Wärme nach der ihn umschliessenden Wandung gesichert ist. Maschinen mit diesen Merkmalen sind beispielsweise in den österr. Patentschriften Nr. 145723 und 146404 des Erfinders beschrieben und dargestellt.
Bei Brennkraftmaschinen dieser Art sind gemäss der Erfindung in dem Einsatzstopfen zwei gleichartige, zylindrische, vom Zylinder in die kugelige Brennkammer führende Kanäle vorgesehen, die in Abstand voneinander symmetrisch zu beiden Seiten einer die Stopfenaehse enthaltenden Ebene liegen ; die Achsen dieser Kanäle sind dabei zueinander parallel oder annähernd parallel und diejenige Erzeugende jedes zylindrischen Kanals, die vom Kugelmittelpunkt der Brennkammer am weitesten entfernt ist, verläuft tangential zur inneren Kugelfläche der Brennkammer ;
dabei liegt die Einspritzdüse so, dass sie einen Brennstoffstrahl erzeugt, dessen Achse in einer die Stopfenachse enthaltenden Ebene liegt, u. zw. in einem Abstande von der Mitte der kugeligen Kammer, der ein Viertel bis die Hälfte des Brennkammerhalbmessers beträgt, wobei die Strahlachse die Brennkammerwand an einem Punkte trifft, der nahe der Einmündungsstelle der Kanäle des Stopfens liegt.
Bei einer Anordnung gemäss der Erfindung trifft die Achse des Brennstoffstrahles die Wandung der kugeligen Brennkammer auf derjenigen Seite der Kanalmündungen, über welche die in die Brennkammer durch die Kanäle eintretende und im Kreislauf geführte Luft fliesst, nachdem sie an der Einspritzdüse vorbeigeströmt ist. Bei einer zweiten Ausführungsform trifft die Strahlachse dagegen die Wandung der Brennkammer auf derjenigen Seite der Kanalmündungen, über welche die Luft beim Eintreten in die Brennkammer strömt, bevor sie an der Einspritzdüse vorbeigeströmt ist.
In den die Erfindung beispielsweise darstellenden Zeichnungen ist Fig. 1 ein lotrechter Schnitt durch einen Teil des Zylinders und Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine gemäss der Erfindung und Fig. 2 eine Teilaufsieht, welche die Anordnung der Kanäle im Einsatzstopfen zeigt ; Fig. 3 und 4 sind den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellungen einer abgeänderten Ausführungsform.
Jede der beiden in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen weist bestimmte Grundmerkmale in Übereinstimmung mit den aus den angeführten Veröffentlichungen bekannten Maschinen des Erfinders auf. In jedem Falle ist eine Tasche im Zylinderkopf A ausserhalb des Zylinders B
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Teile erfolgen kann. Die Innenfläche 01 des Stopfens ist so geformt, dass sie mit einem halbkugeligen Teil A2 der Innenseite der Tasche A1 zusammen eine kugelige Brennkammer bildet. Im Zylinderkopf A liegt die Einspritzdüse D, von der aus flüssiger Brennstoff in die kugelige Brennkammer gefördert wird ; ein in der Brennkammerwandung angeordneter Heizstopfen E bekannter Art soll das Anlassen ererleichtern.
Der Einsatzstopfen 0 ist aussen zylindrisch ; der Mittelpunkt der Stopfenhöhlung 01 fällt mit der Mitte der Kugelkammer zusammen, durch die vorzugsweise auch die Achse des Stopfens 0 hindurch- geht. Der flüssige Brennstoff geht als Kegelstrahl von der Düse D aus, und die Achse D'des Strahles
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liegt in der Ebene, die auch die Achse des Stopfens 0 und die Mitte X der Kugelkammer enthält. Diese in Fig. 2 mit Y bezeichnete Ebene sei"Bezugsebene"genannt.
In manchen Fällen kann die Mitte X der Brennkammer gegen die Stopfenachse versetzt oder seitlich von dieser angeordnet sein ; dieses Versetzen erfolgt aber so, dass die Mitte X der Brennkammer immer noch in der Bezugsebene liegt. Die ganze Kammer kann so zum Zylinder B angeordnet sein, dass die Bezugsebene durch die Zylinderachse geht. Nach Wunsch kann aber auch die Bezugsebene in bezug auf eine durch die Zylinderachse gehende Ebene nach der einen oder andern Seite versetzt sein, wie das bei einigen Ausführungsformen gemäss früheren Patenten des Erfinders (vgl. österr. Patentschrift Nr. 145723) der Fall ist.
Durch den Stopfen 0 führen zwei gleichartige zylindrische Kanäle F, die den Zylinderraum mit der kugeligen Brennkammer verbinden. Die Kanäle F liegen symmetrisch zu beiden Seiten der Bezugsebene Y, ihre Achsen sind vorzugsweise zueinander und zur Achse des Stopfens 0 parallel. Jeder KanalFist hinsichtlich seines Durchmessers so bemessen bzw. inbezugauf dieAchse des StopfensC und den Durchmesser der kugeligen Brennkammer so angeordnet, dass die durch die Achse des Stopfens und eines Kanales F gelegte Radialebene das von der Stopfenachse entfernte Wandungsende des Kanals in einer zu dessen Achse parallel laufenden Linie schneidet, die tangential zu einem Kreise verläuft, der dem Schnitt durch die Kugelfläche der Brennkammer entspricht.
In den Abbildungen ist die Zylindererzeugende F jedes der Stopfenkanäle F, die von der Mitte X der kugeligen Brennkammer am weitesten entfernt ist, eine Tangente zur kugeligen Innenfläche dieser Brennkammer.
Der Abstand der Achsen der beiden Kanäle F beträgt das 1-2-1-5fauche des Durchmessers jedes Kanales. Die die Achsen der beiden Kanäle F enthaltende Ebene ; (Fig. 2) steht senkrecht auf die Bezugsebene Y.
Durch die beiden Kanäle F können die Gase vom Zylinder B in die kugelige Brennkammer während des Verdichtungshubes des Kolbens bzw. von der Brennkammer in den Zylinder B nach Zündung der Ladung und während des Auswärtshubes des Kolbens strömen.
Anordnung und Gestaltung der Einspritzdüse D in der Wandung der kugeligen Brennkammer sind so, dass die Achse D'des Brennstoffstrahles, die, wie bereits erwähnt, in der Bezugsebene liegt, die Wandung der kugeligen Brennkammer an einem Punkte nahe der Einmündung der Kanäle F in die Kammer trifft. Wie Fig. 1 zeigt, liegt dieser Punkt auf der Zustromseite"des umlaufenden Luftstromes in bezug auf die Ebene X, in der die Achsen der Kanäle F liegen, d. h. der kreisende Luftstrom wird nach Eintritt durch die Kanäle F zuerst an der Düse D vorbeiströmen und wird dann auf der Fläche des heissen Einsatzstopfens C, bevor er die Mündungen der Kanäle F ereicht, vom Brennstoffstrahl ein zweites Mal getroffen.
Stellung und Richtung der Achse D'zur Mitte der kugeligen Brennkammer können in der Bezugsebene Y festgelegt werden durch den senkrechten Abstand Yl von der Kammermitte X zur Strahlachse D ; dieser Abstand beträgt etwa ein Drittel des Kammerhalbmessers.
Die durch die beiden Kanäle F in die kugelige Brennkammer eintretenden Luftströme werden, wenn die Achsen der Kanäle zueinander und zur Achse des Stopfens 0 parallel sind, an einer Stelle der Kammer, u. zw. an der"Zuströmseite"zusammenströmen, d. h. an einer zwischen der Einspritzdüse D und der Mündung der Kanäle F gelegenen Stelle.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 3 und 4 ist die Einspritzdüse D so angeordnet, dass die Achse des Brennstoffstrahles die Wandung der Brennkammer an einem Punkte nahe der Einmündung der Kanäle F trifft, u. zw. liegt dieser Punkt auf der "Abströmseite" der umlaufenden Luft in bezug auf die Ebene Xl durch die Achsen der beiden Kanäle F, d. h. die Luftladung wird beim Eintritt in die kugelige Brennkammer zunächst über den Wandungspunkt strömen, auf den der Brennstoffstrahl gerichtet ist, und wird dann an der Düse D vorbeifliessen und danach über die heisse Oberfläche des Stopfens a.
Wie bei der an Hand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Anordnung wird der senkrechte Abstand Yl
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betragen. Weiter wird die Erzeugende F jedes der beiden Kanäle F, die den grössten Abstand von der Brennkammermitte X hat, tangential zur inneren kugeligen Oberfläche dieser Kammer verlaufen.
Ersichtlich ist bei beiden beschriebenen Ausführungsformen die Anordnung, so, dass der Kegel des Brennstoffstrahles bei Anordnung der Strahlachse Din der Bezugsebene Y sich über einen erheblichen Teil der Mündungen der beiden Kanäle F erstreckt.
Der Punkt, an dem die Strahlachse D die Brennkammerwandung schneidet, ist nach Massgabe der besonderen Bedürfnisse festzulegen. Es sei aber bemerkt, dass die Fläche, die der Brennstoffkegel deckt, um so breiter sein soll, je näher der Punkt der Ebene X liegt, um sicherzustellen, dass die eintretende Luft über einen erheblichen Teil der vom Kegel bedeckten Fläche hinwegstreicht.
Statt die Achsen der Kanäle F genau parallel zu halten, kann man sie auch so anordnen, dass sie sich in Richtung auf die Brennkammer zu ein wenig nähern oder voneinander entfernen. Immerhin muss jeder Kanal so angeordnet sein, dass der Luftstrom in die Brennkammer tangential zur Kammerwandung eintritt, so dass die glatte Lufteinströmung in die Kammer nicht gestört und in ihr die Luft- kreis strömung erzwungen wird. Wie bereits bemerkt, wird das Mass der Näherung oder weiteren Ent-
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fernung der Kanalaohsen sowie das ihrer Abweichung von der Parallellage nur ein geringes sein. Dieses Mass hängt ab von den Abmessungen der zugeordneten Teile und dem Abstand und der Allgemeinanordnung der Kanalmündungen.
Je nachdem, ob die Kanalachsen zusammen-oder auseinanderlaufen, wird sich der Punkt der Brennkammer ändern, an dem sich die beiden Luftströme zu treffen suchen, d. h. diese Stelle wird entweder in weiterem Abstand vor der Brennstoffdüse oder näher an dieser liegen.
Die Erfindung ist anwendbar auf Brennkraftmaschinen, bei denen im wesentlichen der gesamte Brennraum in der äusseren Brennkammer und den Einmündungskanälen liegt, wie das den beschriebenen Ausführungsbeispielen und den erwähnten früheren Erfindungen des Anmelders entspricht. Sie kann aber auch auf solche Anordnungen (vgl. z. B. österr. Patentschrift Nr. 146404) angewendet werden, bei denen nicht über 50% des gesamten Volumens des Brennraumes durch die äussere Brennkammer und die Düse gebildet wird, während der restliche, aus dem Raum zwischen der Kolbenstirnfläche und dem Zylinderboden am Ende des Verdichtungshubes bestehende Teil des Brennraumes in der Nähe der Einmündungen der beiden Kanäle in dem Zylinder erweitert sein kann.
Die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen sind nur beispielsweise gegeben und können in Einzelheiten abgeändert werden. Es kann z. B. die Brennkammer statt im Zylinderkopf seitlich vom Zylinder angeordnet sein. Weiter kann der senkrechte Abstand zwischen Brennkammermitte und Strahlachse je nach den besonderen Bedingungen verschieden sein und zwischen einem Viertel bis zu einem Halben des Brennkammerhalbmessers betragen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung und Einspritzung flüssigen Brennstoffes, sowie kugeliger Verbrennungskammer und wärmeisoliertem Einsatzstopfen, durch den die Luft in die Brennkammer beim Verdichtungshub einströmt, dadurch gekennzeichnet, dass im Stopfen (C) zwei gleichartige zylindrische Kanäle (F) angeordnet sind, welche die Luft vom Zylinder in die Brennkammer (, 2) einführen und in Abstand voneinander symmetrisch zu beiden Seiten einer die Stopfen-
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so angeordnet ist, dass die Achse (D1) des von ihr erzeugten Brennstoffstrahles, die in einer die Stopfenachse enthaltenden Ebene in einem senkrechten Abstande (Y1) von der Brennkammermitte liegt,
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einer Stelle trifft, die in der Nähe der Kanaleinmündung im Stopfen liegt.