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Einspritzverfahren und luftverdichtende Einspritz-Brennkraftmaschine mit im Kolben liegendem Verbrennungsraum
Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Einspritz-Brennkraftmaschine mit im Kolben liegendem, rotationskörperförmigem Verbrennungsraum und mit einer schräg ausserhalb der Mitte im Zy- linderkopf angeordneten Einspritzdüse, aus welcher der Kraftstoff mit mindestens zwei Strahlen zu seinem Hauptteil als dünner Film auf die Wandung des Brennraumes reflexionsfrei aufgebracht und zugleich der einströmenden Luft eine solche Drehbewegung erteilt wird, dass hiedurch der Kraftstoff in Dampfform von der Wandung allmählich abgelöst, mit der Luft vermischt und verbrannt wird.
Bei derartigen Motoren werden je Arbeitszylinder vielfach mehrere, beispielsweise zwei Kraftstoffeinspritzdüsen verwendet, um so eine möglichst grosse Fläche der Brennraumwand mit Kraftstoffilm benetzen zu können. Dies ist besonders dann erforderlich, wenn bei einem verhältnismässig grossen Zylinder die Wandfläche des Brennraumes auch mit einer Mehrstrahldüse nicht mehr ausreichend genug mit Kraftstoff benetzt werden kann, da ja der Kraftstoffstrahl gleichsinnig zur Luftdrehung gespritzt wird und deshalb für alle Strahlen praktisch die gleiche Strahlrichtung bei der Filmauftragung erforderlich ist. Nun ist aber die Anordnung einer zweiten Einspritzdüse oftmals konstruktiv nicht ohne weiteres durchführbar, da der Raum im Zylinderkopf meistens bereits durch die Gaskanäle und Ventile schon weitgehend ausgenützt, d. h. beansprucht wird.
Abgesehen davon entsteht durch die Verwendung einer zweiten Düse ein erhöhter Kostenaufwand, und darüber hinaus müssen Sondereinrichtungen geschaffen werden, dass die Einspritzpumpe beide Düsen in der geeigneten Weise mit Kraftstoff beschicken kann.
Durch die Erfindung wird ein Weg gezeigt, wie durch die Anordnung einer einzigen Düse im Zylinderkopf trotzdem der Vorteil einer Vergrösserung der Filmauftragung durch entsprechendes Aufspritzen einer erhöhten Kraftstoffmenge erreicht werden kann. Es wird hiebei die Düse, die am äusseren Rande des Brennraumes vorgesehen ist, zwar auch mit mindestens zwei Strahlen ausgestattet. Jedoch wird bei Verwendung von zwei Strahlen einer der beiden Strahlen aus dem Bereich der Filmauftragung des ersten Strahles weg und an eine noch filmfreie Fläche der Brennraumwand auf besondere Art und Weise herangeführt.
Erfindungsgemäss wird der Kraftstoff durch den einen Kraftstoffstrahl in an sich bekannter Weise in Richtung der Luftströmung bei kurzer freier Strahlweglänge unter flachem Auftreffwinkel unmittelbar auf die Brennraumwand aufgetragen und der zweite Kraftstoffstrahl entlang der Brennraumwand in Form eines kompakten Flüssigkeitsstromes, vorzugsweise in Meridianrichtung des Brennraumes zu einem ausserhalb des Bereiches der ersten Filmauftragung liegenden Wandungsteil geführt und dort mindestens teilweise filmartig aufgetragen.
Um sicher zu gehen, dass der zweite Flüssigkeitsstrom nicht vorzeitig zu einem Film auseinanderfliesst, ist zur Führung des zweiten Kraftstoffstrahles im Brennraum eine vorzugsweise unmittelbar vor der Düsenmündung beginnende und in Meridianrichtung des Brennraumes mindestens bis zu der der Düsenmündung gegenüberliegenden Brennraumseite verlaufende kanalartige Vertiefung vorgesehen, deren Tiefe etwa im letzten Drittel des Kanalweges stetig abnimmt, wobei dieser Kanal an seinem Ende vorzugsweise in die Brennraumwand ausläuft. Der Kanal kann endseitig bis zum Kolbenboden hin verlängert sein, wobei die Tiefe des verlängerten Kanalteiles, gemessen parallel zum Kolbenboden, zunimmt. Gegenüber der kolbenseitigen Kanalausmündung kann im Zylinderkopf eine Fremdzündungs-
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B. in Form einer Glühkerze. angeordnet sein. Der Kanal kann U-förmigen oder halbrunden
Querschnitt aufweisen. Unter Umständen kann es aber auch zweckmässig sein, den Kanalquerschnitt an seiner offenen Seite einzuschnüren.
Der Kraftstoffkanal, der den Kraftstoff durch den Brennraum hindurchführen soll, kann im Brennraum selbst enden, kann aber auch den Kraftstoff an andere Stellen des Zylinders zuführen, was beispielsweise für einen guten Start des Motors von Vorteil sein kann. Wenn man beispielsweise aus konstruktiven Grün- den eine Glühkerze nicht in der Nähe der Düse unterbringen kann, ist es auf diese Art möglich, einen
Teil des Kraftstoffes durch den verlängerten Kanal bis an die Glühkerze zu leiten.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt, u. zw. an einem im Kolben angeordneten Brennraum. Dabei sind aber auch Abwandlungen möglich. So kann der Brenn- raum beispielsweise auch im Zylinderkopf liegen oder auch nur teilweise im Kolben angeordnet sein. Es zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf den Kolben mit seinem Brennraum, die Fig. 2 und 3 Längsschnitte durch den Zylinder und Kolben mit Brennraum in zwei Ausführungsformen und Fig. 4 eine Einzelheit.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, spritzt eine Düse 1 den Kraftstoff in zwei Strahlen in den Brennraum ein, wobei hier der Brennraum eine eingeschnürte Öffnung aufweist. Der eine Strahl 2 erzeugt auf der einen
Seite der Kugelbrennraumwandung einen Film 3, während der andere Strahl 4 mittels eines Kanals 5 auf die der Düse gegenüberliegende Brennraumseite 6 gelenkt wird, wo e unter der Wirkung der durch Pfeil
7 (Fig. 1) angedeuteten Luftströmung in Form eines Filmes 8 aufgetragen wird. Es ist verständlich, dass damit die Dicke der Filme 3 und 8 für die gleiche Brennstoffmenge geringer ist, als bei der üblichen
Wandauftragung, weil es auf diese Art und Weise gelingt, eine breitere Fläche des Brennraumes zu benet- zen. Der Strahl 4 läuft kurz nach dem Verlassen der Düsenmündung im Kanal 5 geschlossen dahin, des- sen Querschnitt in Fig. 4 gezeigt ist.
Beginnend bei dem Punkt 9 nimmt die Tiefe des Kanals 5 stetig ab, und sie beträgt beispielsweise an der Stelle 10 nur noch die Hälfte wie an der Stelle 9, um dann etwa an der Stelle 11 in die Konturen der Brennraumwand auszulaufen. Damit wird der Kraftstoff aus dem Kanal nacheinander herausgedrängt, von der drehenden Luftbewegung im Brennraum erfasst und auf der Brennraumwand zu einem Film 8 (Fig. 1) ausgebreitet. Der Kanal 5 kann aber auch einen andern Verlauf neh- men, z. B. in einer nicht durch die Brennraumachse gehenden Ebene, um im gleichen Sinne seine Aufgabe erfüllen zu können.
Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung ist- in Fig. 3 dargestellt. Der Kraftstoffstrahl 4 gelangt hier im Kanal 5 auf die gegenüberliegende Brennraumwand. Jedoch ist das Profil des Kanals durch die Formgebung an der Übergangsstelle in die Brennraumwand so gestaltet, dass auf der der Düse gegen- überliegenden Kanalwand nur ein Teil des Kraftstoffes zur Filmbildung austreten kann ; der restliche Teil gelangt insbesondere bei langsam laufendem Motor (Start), wenn der Luftwirbel noch keine grosse Intensität besitzt, in einen Schlitz 5a,. dessen Grund eine Verlängerung des Kanals 5 bildet in den Zylinderraum 13 im Bereich einer Glühkerze 12, wo günstige Zündbedingungen vorliegen.
Auf diese Art und Weise ist es möglich, an der Zündquelle 12, die in beliebiger Art ausgebildet werden kann (beispielsweise als Funkenstrecke) eine ausreichende Kraftstoffkonzentration zu schaffen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einspritzverfahren für Brennkraftmaschinen mit im Kolben liegendem, rotationskörperförmigem Verbrennungsraum und mit einer schräg ausserhalb der Mitte im Zylinderkopf angeordneten Einspritzdüse, bei dem der Kraftstoff mit mindestens zwei Strahlen zu seinem Hauptteil als dünner Film auf die Wandung des Brennraumes reflexionsfrei aufgebracht und zugleich der einströmenden Luft eine solche Drehbewegung erteilt wird, dass hiedurch der Kraftstoff in Dampfform von der Wandung allmählich abgelöst, mit der Luft vermischt und verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass mittels des einen Kraftstoffstrahles der Kraftstoff in an sich bekannter Weise in Richtung der Luftströmung bei kurzer freier Strahlweglänge unter flachem Auftreffwinkel unmittelbar auf die Brennraumwand aufgetragen und der zweite Kraftstoffstrahl entlang der Brennraumwand in Form eines kompakten Flüssigkeitsstromes. vorzugsweise in einer Meridianrichtung des Brennraumes, zu einem ausserhalb des Bereiches der ersten Filmauftragung liegenden Wandungsteil geführt und dort mindestens teilweise filmartig aufgetragen wird.