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Luftgekühlter Zweitakt-Dieselmotor
Die Erfindung bezieht sich auf einen luftgekühlten Zweitakt-Dieselmotor mit Gleichstromspülung mittels nur eines im Zylinderkopf vorgesehenen Auslassventiles, unter dessen Ventilsitz koaxial die fla- che Verbrennungskammer angeordnet ist, in die radial die Brennstoffeinspritzdüse mündet, wobei der Zylinderkopf ausser seiner Rippenkühlung durch die Saugwirkung der Abgase auch eine Kühlung mittels eines
Kühlluftgebläses aufweist, dessen Luftstrom einem der Auslassöffaung gegenüberliegenden und mit dieser über dem Auslasskanal verbundenen Kühlluftraumes des Zylinderkopfes zugeführt und gemeinsam mit den Verbrennungsgasen durch die an der Zylinderkopfseitenwand befindliche Auslassöffnung abgeführt wird.
Bei den bisher bekannten konstruktiven Lösungen dieser Art konnten die massgebenden qualitativen Motoreigenschaften und die Wärmebelastung der Zylinderkopfelemente, insbesondere des Auslassventiles und der Brennkammer, bei Anwendung der Luftkühlung in Fällen hoher spezifischer Leistungen, nicht in Einklang gebracht werden.
Bei der bekannten Anordnung der eingangs beschriebenen Maschine liegt das Ausströmventil etwas schräg geneigt in einem durch den Zylinderkopf quer geführten Durchströmkanal für die Gebläseluft. Die mit Schallgeschwindigkeit aus der Auslassventilöffnung ausströmenden Verbrennungsgase wirken zum Teil nicht im gleichen Sinn wie die mit geringerer Geschwindigkeit durch den Durchströmkanal strömende Gebläseluft, wodurch vor der Öffnung des Ausströmventiles eine unerwünschte Wirbelbildung entsteht, die den Ausströmvorgang der Verbrennungsgase beeinträchtigt und die Leistung der Maschine herabsetzt.
Ferner ist bei Brennkraftmaschinen bekannt, im Zylinderkopf Durchströmkanale für ein Kühlmittel anzuordnen. Bei diesen Brennkraftmaschinen ist das Kühlmittel jedoch nicht der Ejektorwirkung der Verbrennungsgase ausgesetzt und kommt mit diesen auch nicht unmittelbar in Berührung.
Durch die Erfindung wird das Problem der thermischen Entlastung des Auslassventiles, der Brennkammer und des Zylinderkopfes - bei Zylinderleistungen bis etwa 30 PS - bei der oben angeführten Motorenart, hauptsächlich durch eine zweckentsprechende Kombination der Stromungskanäle für die Gebläseluft im Zylinderkopf bei relativ geringem Leistungsaufwand für den Antrieb des Kühlgebläses, gelöst.
Bei dieser Lösung - die in der koaxial im Zylinderkopf angebrachten Brennkammer nur ein Auslassventil besitztist erfindungsgemäss der Kühlluftraum mit dem Auslasskanal durch einen unmittelbaren über und in Richtung des Kühlluftstromes vor der Ventilsitzöffnung vorgesehenen, gegen den Ventilschaft zu offenen, zu- mindestüberdem Ventilsitzdurchmesserreichenden Qaerschlitz geringerer Höhe und durch mehrere an sich bekannte beidseits des Kühlluftraumes im Zylinderkopf vorgesehene Kanäle verbunden, die im Zylinder- kopf vom Kühlluftraum zum Auslasskanal zwischen der Kühlluftrauminnenwand bzw.
Brennkammer und der verrippten Aussenwand des Zylinderkopfes annähernd parallel zu den durch den Querschlitz hindurchgehenden Gebläseluftstrom verlaufen und höhenmässig von der Verbrennungskammer bis annähernd zur Ventilschaftführung übereinander angeordnet sind.
Eine solche Kühlluftzufuhr, durch einen zentral angeordneten Schlitz und eine Reihe seitlich angebrachter Kanäle, ermöglicht einerseits eine unmittelbare Kühlung des Auslassventiles und seiner Öffnung, anderseits wird ein beträchtlicher Teil der von der Brennkammer und dem Abgasablenker übernommenen Wärmeabgeführt und die Temperaturder Abgase wird durch Mischen mit der gesamten eingeführten Kühlluftmenge beträchtlich herabgesetzt.
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Durch die erfindungsgemässe Ausbildung wird nebst dem Kühlgebläse auch die Ejektorwirkung der Ab- gase herangezogen, um den passiven Kraftaufwand für den Gebläseantrieb wesentlich zu vermindern. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Ausgestaltungen der Kühlung mittels Ejektorwirkung der Abgase, die ausschliesslich wegen des durch den Überdruck der Abgase erzeugten übertriebenen Geräusches keine An- wendung fanden, wird jedoch durch die zur Erfindung gebrachte Ausgestaltung ein geräuscharmer Lauf des Motors eben dadurch erzielt, dass in den Auslasskanal kalte Kühlluft zugeführt wird, durch die der Überdruck infolge des Abkühlprozesses und durch Drosselung wesentlich vermindert wird.
Durch ein Kombinieren dieses Effektes mit dem der inneren Ejektorwirkung durch die Abgase, die mit Schallgeschwindigkeit aus dem Ventil ausströmen, besteht keine Gefahr des Überströmens der Abgase in den Zuführungkanal, weil die Gebläseluft mit geringerer Geschwindigkeit im Zylinderkopf strömt als die Auspuffgase, so dass diese auf die Gebläseluft noch immer eine Ejektorwirkung ausüben. Diese Funktion wurde seitens des Erfinders in zahllosen Versuchen im Forschungslaboratorium auch nachgewiesen.
Weiters ist, damit die Verbrennungsgase ohne Streuung aus dem Ausströmventil austreten und die kühle Gebläseluft sich reichlich, ohne dabei eine Gegenströmung zu erzeugen, zumischen kann, die unterhalb der Ventilsitzöffnung angeordnete, zentrische und flache Verbrennungskammer erfindungsgemäss torusförmig ausgebildet. Durch die erfindungsgemässen Kühlbedingungen des Zylinderkopfes, insbesondere auch der Verbrennungskammer, kann in dieser die Verdichtung des Zylinderinhaltes hoch gewählt und damit die Selbstzündung des eingespritzten Brennstoffes sehr begünstigt werden, indem in der torusförmigen Verbrennungskammer der gegen den Zylinderraum stark gewölbte Ventilkegel mit einem zentralen Fortsatz in der oberen Totpunktlage des Kolbens gegen dessen kegelförmig ausgebildeten Boden ragt.
Durch die entsprechende Anordnung dieser Elemente wird ermöglicht : eine günstige Bedingung für die Abgasströmung, eine vorteilhafte Anbringung der Einspritzdüse, ein genügend hoher Verdichtungsgrad sowie auch eine teilweise Kühlung des Kolbens. Ausserdem gestattet eine starke Wölbung des Ventiltellers das Anbringen eines zentralen Fortsatzes mit hohem Temperaturniveau, der in Verbindung mit dem noch hei- ssen kegeligen Kolbenbolzen die primäre Verbrennung des zentralen Kraftstoffstrahles einleitet.
In den- Fig. 1 - 3 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in drei charakteristischen Schnitten dargestellt.
Das Auslassventil 1 liegt koaxial auf dem Boden der torusförmigen Verbrennungskammer 2, die in den Zylinderkopf mit ihrem zylindrischen, stufenförmig ausgebildeten Teil eingesetzt und durch den Gewindering 3 befestigt ist. Die Einspritzdüse befindet-sich in der Bohrung 4. Im oberen Totpunkt ist der kegelförmig ausgebildete Kolbenboden 6 in kleinstmöglicher Entfernung von der kegelförmigen Stirnfläche 5 des Zylinderkopfes. Der kegelförmig ausgebildete Ventilteller trägt in der Mitte die Warze 1'. Oberhalb der Verbrennungskammer und in der Symmetrieebene des Zylinderkopfes befindet sich ein Auslasskanal mit seiner Ablenkfläche 7 und der Austrittsöffnung 8. Auf der diesem Kanal gegenüberliegenden Seite befindet sich ein Hohlraum 9 zur Aufnahme der aus dem Gebläse durch die Öffnung 10 zugeführten Kühlluft.
Dieser Hohlraum 9, der sich auf beiden Seiten der Einspritzdüse nach unten verzweigt, steht mit dem Auslasskanal in Verbindung, u. zw. durch den zentralen Schlitz 11 als auch durch eine Reihe von Seitenkanälen 12, die um die Verbrennungskammer und dieAblenkfläche des Auslasskanales angeordnet sind. Für die zusätzliche äussere Kühlung sind die Verrippungen 13 am Zylinderkopf vorgesehen. Die Bohrung 14 in der Symmetrieebene des Kopfes, ausgeführt in dem aerodynamisch profilierten Element 15, dient zur Aufnahme der Ventilstossstange. Oberhalb des Auslasskanales befindet sich eine symmetrisch ausgebildete Kammer 16, in der der Ventilantriebsmechanismus angebracht ist und die durch einen entsprechenden Deckel verschlossen wird.
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