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Dieselmotor mit im Zylinderkopf angeordneter, kugeliger Verbrennungskammer.
Es ist bekannt, bei Dieselmotoren den Brennstoff in eine vom Zylinderraum abgetrennte Kammer einzuspritzen, in welcher die Hauptverbrennung stattfindet. Das Ausströmen der Verbrennungsgase nach dem Zylinderraum zu kann durch eine verhältnismässig enge Öffnung erfolgen, wobei dann eine
Wirkung herbeigeführt wird, die derjenigen der sogenannten Vorkammermaschinen ähnelt, oder aber es kann die Öffnung verhältnismässig gross sein. Mehrfach ist dabei auch vorgeschlagen worden, den
Brennstoff in Richtung nach dem Kolbenboden zu, also in der Kammerachse, einzuspritzen und der
Verbrennungskammer im wesentlichen kugelige Form zu geben, die nur nach dem Orte der Düse zu eine unwesentliche kegelige Ausbuchtung besitzt.
Es hat sich herausgestellt, dass diese eben beschriebenen Motoren besonders günstige Eigen- schaften in bezug auf Brennstoffausnutzung, ruhigen Gang, Unempfindlichkeit gegen nicht ganz hochwertige Brennstoffe usw. besitzen und dass sich durch Berücksichtigung bestimmter Grundsätze diese Vorzüge noch wesentlich verbessern lassen. Es wurde unter anderm festgestellt, dass es be- sonders günstig ist, den gesamten Verdichtungsraum-abgesehen von dem unvermeidlichen Kolbenspalt-in die Verbrennungskammer zu verlegen, dieser also die ganze Verbrennungsluft zuzuführen. Es bedeutet dies, dass der Verdichtungsraum neben dem Verbrennungsraum nicht noch andere luftgefüllte Räume aufweisen soll, deren Inhalt an der Verbrennung nicht oder nur gänzlich unvollkommen teilnimmt.
Weiterhin wurde beobachtet, dass die Grösse der Öffnung zwischen der Verbrennungskammer und dem Zylinderraum eine grosse Rolle spielt und dass es wichtig ist, dem Übertritt der Luft in die Verbrennungskammer während der Verdichtung möglichst wenig Widerstand, der zu Wirbelbildung Veranlassung geben könnte, entgegenzusetzen und zu diesem Zwecke der Öffnung eine bestimmte Mindestgrösse zu geben. Auch spielt die Richtung des in die Kammer eingeblasenen Brennstoffstrahles eine grosse Rolle.
Wird der Brennstoff quer in die Kammer eingeführt, so wird der aus den zerstäubten Teilchen bestehende kegelige Brennstoffschleier durch den gegen Ende des Verdichtungshubes in die Kammer eintretenden Luftstrom zusammengedrückt und unter Umständen gegen die Kammerwand geführt, so dass an der einen Seite der Kammer ein mit Brennstoff zu reich versehenes Luftgemiseh und an der andern Seite ein zu armes Gemisch oder auch reine Luft sich befindet. Es muss deshalb darauf geachtet werden, dass der Brennstoff in Richtung der Kammeraehse nach der Kammeröffnung zu gespritzt wird. Der eintretende Luftstrom trifft dann den Brennstoffkegel von vorne her, breitet ihn weiter aus und verteilt die Brennstoffteilehen gleichmässig über den ganzen Kammerraum.
Der Strahlwinkel der Düse muss zu diesem Zwecke derartig sein, dass zwischen der Verbrennungsraumwand und dem Brennstoffkegel zunächst ein gewisser Luftraum belassen wird.
Die Erfindung beruht darauf, dass die eben geschilderten baulichen Massnahmen, die zwar im einzelnen schon bekannt sind, deren Grundsätze aber grösstenteils noch nicht erkannt waren, vereinigt werden und dass durch bestimmte Massnahmen ihre vorteilhafte Wirkung noch gesteigert wird. Es wird die Bedingung, dass die Verbrennungskammer den gesamten Verdichtungsraum bildet, dadurch restlos erzielt, dass ein Ansatz des Kolbens in der Totpunktlage den kegeligen Übergang vom Zylinderinneren nach der Öffnung des Verbrennungsraumes zu ausfüllt. Ferner wird, um die erforderlichen Ein-und Auslassventile in genügender Grösse unterbringen zu können, der Verbrennungsraum seitlich gelegt, wobei aber auf eine störungsfreie Überleitung der Luft aus dem Zylinderraum in die Verbrennungskammer besonderer Wert gelegt wird.
Die Grösse der Öffnung zwischen dem Zylinderraum und der Kammer wird so bemessen, dass, wie schon oben angedeutet, eine Drosselwirkung beim Eintritt
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der Luft praktisch nicht auftritt, so dass der heisse, verdichtete Luftkern möglichst erhalten bleibt.
Die Kammer selbst wird zweckmässig so bemessen, dass ihr Durchmesser etwas grösser ist als ihre in der Aehsenrichtung gemessene Länge.
Die Vereinigung der eben beschriebenen Merkmale ergibt einen Motor von ausserordentlich günstigen Verhältnissen. Die Verbrennung ist einwandfrei bei ruhigem Gang der Maschine, die Brennstoffausnutzung demgemäss vorzüglich. Die Verwendung einer Düse mit Strahlzerstäubung erlaubt, auch nicht ganz hochwertige Brennstoffe einwandfrei auszunutzen, und die bauliche Gesamtanordnung bringt neben guter Zugänglichkeit der Düse die Möglichkeit der Erfüllung aller Forderungen mit sich, die insbesondere an schnellaufende Fahrzeug-Dieselmotoren gestellt werden müssen.
An Hand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
Im Zylinderkopf a, der auf den Zylinder b in bekannter Weise aufgesetzt ist und der. in üblicher Anordnung das Ein-und Auslassventil G, g (nur eines von diesen ist zu sehen) enthält, ist die ungefähr kugelige Verbrennungskammer e angeordnet. Ihre Achse hat eine geringe Neigung zur Zylinderachse, so dass die von oben her eingesetzte BrennstoffdÜse t von der Oberseite des Zylinderkopfes her eingebaut werden kann. Der aus der Düse austretende Brennstoffstrahl ist gegen die Öffnung g und nach dem Kolbenboden zu gerichtet.
Der Durchmesser der Öffnung g ist etwa halb so gross wie der Kammerdurchmesser. Um der eintretenden Luft möglichst wenig Widerstand zu leisten, ist der Übergang h nach dem Zylinderinlleren zu trichterförmig gestaltet. Auf dem in der oberen Totpunktlage dargestellten Kolben t befindet sich ein Ansatz k, der den eben beschriebenen trichterartigen Raum h möglichst vollständig ausfüllt.
Der Strahlwinkel der Düse ist so bemessen, dass zwischen dem Brennstoffkegel und der Wand des Verbrennungsraumes e allseitig ein Luftraum m verbleibt. Die vom Zylinderraum während der Verdichtung durch die Öffnung g einströmende Luft trifft den Brennstoffkegel von vorne und sucht ihn infolgedessen, wie bereits eingangs gesagt, auszubreiten, so dass der Brennstoff ueh in den Luftraum ? eindringt und somit gleichmässig über den gesamten Verbrennungsraum-Querschnitt verteilt wird. Im Gegensatz zu älteren Anordnungen wird hier also erreicht, dass der gesamte Luftinhalt des Verdichtungsraumes mit Brennstoffteilehen durchsetzt wird und damit restlos an der Verbrennung teilnimmt.
Oben auf dem Zylinderkopf a ist zur Abdeckung der Ventilhebel n und der übrigen Antriebsteile die bekannte Haube o aufgesetzt, die die Düse t nicht mit überdeckt und deren Zugänglichkeit somit nicht beeinträchtigt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Dieselmotor mit im Zylinderkopf angeordneter, kugeliger Verbrennungskammer, in die der Brennstoff in Richtung nach dem Kolbenboden zu eingespritzt wird und die mit dem Zylinderraum durch eine in der Kammeraehse liegende Öffnung in Verbindung steht, gekennzeichnet durch die Kombination der an sich bekannten Merkmale, dass die Verbrennungskammer (e), abgesehen von dem unvermeidlichen Kolbenspalt, die ganze Verbrennungsluft aufnimmt, dass sie seitlich am Zylinder liegt, dass ihre etwa die Hälfte des Kammerdurchmessers ausmachende Öffnung (g) nach dem Zylinderraum zu einen trichterförmigen Übergang (it) besitzt, der in der Totpunktlage des Kolbens durch einen Ansatz desselben ausgefüllt wird, und dass ferner eine der Öffnung (g)
gegenüberliegende Düse (f) mit breiter Zerstäubung verwendet wird, deren Strahlwinkel (I) zwischen der Verbrennungsraumwand und dem Brennstoffkegel einen Luftraum (m) belässt.