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Einspritz- und Gemischbildungsverfahren für mit Selbstzündung arbeitende Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren
Die Erfindung betrifft ein Einspritz- und Gemischbildungsverfahren für mit Selbstzündung arbeitende Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren mit im Kolben liegendem, rotationskörperförmigem Verbrennungsraum und schräg ausserhalb der Mitte im Zylinderdeckel angeordneter Einspritzdüse, wobei der Kraftstoff mittels mehrerer Strahlen unter einem flachen Strahlwinkel auf die Wandung des Brennraumes aufgetragen und dort nach einer geringen freien Weglänge reflexionsfrei filmartig verteilt und zugleich der einströmenden Luft eine Drehbewegung erteilt wird, so dass hiedurch der Kraftstoff in Dampfform von der Brennraumwand allmählich abgelöst, mit der Luft vermischt und verbrannt wird.
Bei einem derartigen bekannten Verfahren wird, die Ansicht vertreten, dass eine Kraftstoffanlagerung an der Brennraumwand nur dann erreicht werden kann, wenn der Kraftstoff mit einem oder mehreren kompakten Strahlen im Zusammenhang mit andern Massnahmen, beispielsweise bei kurzer freier Strahlweglänge und spitzem Strahlauftreffwinkel jeweils gleichsinnig oder mindestens angenähert gleichsinnig zu einer initial eingeleiteten, um die Zylinderachse herum kreisenden Luftbewegung auf die Brennraumwand gespritzt wird.
Auf Grund weiterer Versuche und Beobachtungen hat es sich nun gezeigt, dass das Aufbringen des Kraftstoffes auf die Brennraumwand auch noch auf eine andere Art und Weise durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäss haben die Kraftstoffstrahlen unter jeweils gleichen Wandauftragungsverhältnissen wenigstens zwei voneinander verschiedene Richtungen, so dass die Kraftstoffstrahlen im Brennraum entweder senkrecht und entgegengesetzt, oder gleichsinnig und entgegengesetzt, oder sowohl gleichsinnig als auch senkrecht und entgegengesetzt zur Luftbewegung gerichtet sind.
Hiebei wird nach wie vor daran festgehalten, dass in jedem Fall durch eine geschlossene Strahlform und eine kurze freie Strahlweglänge eine hier unerwünschte Zerstäubung und Luftverteilung des Kraftstoffes vermieden wird. Deshalb ist der Abspritzdruck der Einspritzdüse so gross gewählt, dass auch die von den gleichsinnig zur Luftströmung gerichteten Kraftstoffstrahlen richtungsverschiedenen Strahlen, insbesondere der oder die entgegen der Luftdrehung gerichteten Kraftstoffstrahlen in geschlossener Strahlform auf die Brennraumwand gelangen.
Das Einspritzen des flüssigen Kraftstoffes entgegen einer Luftströmung ist zwar bei luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschinen an sich bekannt. Der Zweck dieser Massnahmen war aber bisher nur der, eine weitgehend innige Vermischung des flüssigen Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft zu erzielen.
Die erfindungsgemäss verbesserte Art der Kraftstoffverlagerung an der Brennraumwand hat gegenüber der Wandaufspritzung des Kraftstoffes, die lediglich in Richtung des Drehsinnes der Luft erfolgt, den Vorteil, dass infolge Verwehung des Kraftstoffstrahles oder der Kraftstoffstrahlen nächst der Brennraumwand eine grössere Brennraumfläche benetzt wird. Je grösser die benetzte Fläche aber ist, desto schneller erfolgt unter Beibehaltung des Vorteiles der Vermeidung eines zu plötzlichen Reaktionsablaufes die Gemisch bildung und desto vollständiger ist daher die Verbrennung.
In der Zeichnung ist die Erfindung an schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen mit rotationsförmigem Brennraum versehenen Kolben für eine Einspritzbrennkraftmaschine unter schaubildlicher Darstellung der Einspritzdüse, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kolben gemäss der Fig. 1 in der Ebene der Brennraumöffnung und Fig. 3 einen aufgeschnittenen Kolben sowie eine Einspritzdüse anderer Bauart im Schaubild.
Im. Kolben 1 der nicht weiter gezeigten Einspritzbrennkraftmaschine befindet sich der rotationskörperförmige Brennraum 2. Die Verbrennungsluft wird in bekannter Weise durch gerichtete Einströmung in den Zylinder in Wirbelung um die Zylinderachse versetzt und während des Verdichtungshubes in Richtung der Pfeile 3 zum grössten Teil in den Brennraum 2 verdrängt, wobei die Drehgeschwindigkeit der Luft noch bedeutend erhöht wird. Der Kraftstoff wird gemäss dem gewählten Ausführungsbeispiel in zwei Strahlen 5,6 auf die Brennraumwand gespritzt, wobei der Strahl 5 vorwiegend in Richtung der Luftbewegung, der Strahl 6 dagegen vorwiegend entgegen der Luftbewegung auf die Brennraumwand gespritzt wird.
Die Strahlstärke ist dabei so bemessen, dass auch der oder die entgegen der Luftbewegung eingespritzten Kraftstoffstrahlen bis zur Brennraumwand durchschlagen, so dass die Verwehung der Kraftstoffteilchen dieser Strahlen ebenfalls zu einer Kraftstoffausbreitung auf der Brennraumwandfläche führt. Durch die in den Brennraum einströmende sowie die bereits darin kreisende Luft werden sonach alle Kraftstoffstrahlen in Richtung der Luftbewegung auf die Brennraumwand verweht, so dass durch weitgefächerte Strahlen eine sehr grosse Fläche der Brennraumwand mit Kraftstoff benetzt wird. Durch die im Brennraum wirbelnde Luft wird alsdann der auf der Brennraumwand auf grosser Fläche haftende'Kraftstoff schnell verdampft und verbrannt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Ausführung nach den Fig. 1 und 2, jedoch ist hier zusätzlich eine dritte Bohrung in der Düse 4 vorgesehen, aus der ein Kraftstoffstrahl 7 austritt, der einen Film 9 bildet. Wie in dieser Figur dargestellt ist, breitet die im Sinne des Pfeiles 3 kreisende Luft den Strahl 6 auf der Kammerwand aus, so dass der Film 10 eine andere Lage hat als die Filme 8 und 9. Trotzdem benetzen alle drei Filme verschiedene Teile der Kammerwand, so dass die gesamte benetzte Fläche grösser als bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 ist.
Beim Verfahren nach der Erfindung wird normalerweise der wesentliche Teil des Kraftstoffes auf die Brennraumwand aufgespritzt, wobei der luftverteilte Anteil des Kraftstoffes im Brennraum sehr gering bleibt. Beim Kaltstart des Motors ist es dagegen zweckmässig, den Anteil des Kraftstoffes, der auf die Brennraumwand gelangt, zu verringern und dafür zu sorgen, dass während der Anlaufperiode, bis der Motor warm geworden ist, ein grösserer Kraftstoffanteil in der Luft verbleibt, wodurch auch im Anfahrstadium die Zündung schnell eingeleitet wird. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, dass beim Anlassen des Motors der Kraftstoff in mehr oder weniger breit zerstäubenden Strahlen in Richtung auf die Brennraumwand gespritzt wird, bei Lastbetrieb dagegen in geschlossen bleibenden Strahlen, die eine Luftverteilung des Kraftstoffes im Brennraum weitgehend ausschliessen.
Hiebei kann eine Einspritzdüse verwendet werden, die beim Anlassen des Motors, wobei der Kraftstoff entsprechend der niedrigen Motordrehzahl nur langsam gefördert wird, einen kleinen Nadelhub hat und den Kraftstoff breiter zerstäubt als bei hoher Motordrehzahl, bei welcher der Nadelhub so eingestellt ist, dass der Kraftstoffstrahl im wesentlichen geschlossen bleibt. Beim Einspritzen breiter zerstäubter Strahlen gelangt dann ein grosser Teil des Kraftstoffes ohne Änderung der Strahlachsrichtung bis zur Mitte des Brennraumes, wodurch der kalte Motor leichter zündet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einspritz- und Gemischbildungsverfahren für mit Selbstzündung arbeitende Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren mit im Kolben liegendem, rotationskörperförmigem Verbrennungsraum-und schräg ausserhalb der Mitte im Zylinderdeckel angeordneter Einspritzdüse, wobei der Kraftstoff mittels
EMI2.1
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zfgetragen undLuft eine Drehbewegung erteilt wird, so dass hiedurch der Kraftstoff in Dampfform von der Brennraumwand allmählich abgelöst, mit der Luft vermischt und verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffstrahlen unter jeweils gleichen Wandauftragungsverhältnissen wenigstens zwei von einander verschiedene Richtungen haben, so dass die Kraftstoffstrahlen im Brennraum entweder senkrecht und entge- gengesetzt, oder gleichsinnig und entgegengesetzt, oder sowohl gleichsinnig als auch senkrecht und entgegengesetzt zur Luftbewegung gerichtet sind.