AT304942B - Kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine mit einem als Rotationskörper ausgebildeten. vorzugsweise im Kolben angeordneten, mit einer Einschnürung versehenen Brennraum, in dem die Luftladung durch einen spiralförmigen Einlasskanal oder durch ein   Schirmventil   in Rotation versetzt und der Brennstoff durch eine in Nähe des Brennraumöffnungsrandes und schräg zur Brennraumachse aussermittig angeordnete Düse annähernd parallel und in geringem Abstand zur Brennraumwand in den rotierenden Luftwirbel eingespritzt wird, wobei der Brennraum die Form eines einschaligen Hyperboloids aufweist, dessen Rotationsachse parallel oder gleichachsig zur Kolbenachse verläuft und der Neigungswinkel der Kraftstoff-Strahlachse zur Brennraumachse durch die die Hyperboloidmantelfläche erzeugende Geradenschar bestimmt wird (nach Patent   Nr. 295924).

      



   Der hyperboloidförmige Brennraum nach dem Stammpatent mit annähernd gleich grossem Ober- und Unterteil, erlaubt durch seine symmetrische Gestalt nur die Grösse des engsten Brennraumquerschnittes gegenüber dem Öffnungsquerschnitt am Kolbenboden zu variieren, wodurch nur eine begrenzte Anpassung der Ein- und Ausströmverhältnisse des Brennraumes an die motorischen Gegebenheiten und des Luftwirbels an den Einspritzstrahl möglich ist. 



   Bekannt sind auch Brennraumausführungen im Kolben, bei denen ein trichterförmiger Einlauf zu einer senkrecht zur Zylinderachse verlaufenden engen Einschnürung führt, wobei sich nach dieser Einschnürung ein sich stark erweiternder Brennraum erstreckt und die axialen Abstände des Brennraum- und Kolbenbodens zur Einschnürungsebene ungleich ausgeführt sind. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den hyperboloidförmigen Brennraum derart zu verändern, dass eine grössere Anpassungsfähigkeit an die motorischen Verhältnisse erreicht wird. 



   Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der hyperboloidförmige Brennraum, bezogen auf die Ebene seiner Einschnürung, senkrecht zur Zylinderachse, unsymmetrisch ausgeführt ist, wobei die Ebene der Einschnürung des Brennraumes entweder näher dem Kolbenboden oder der Grundflächenebene angeordnet ist. 



   Durch die Geometrie des Hyperboloidbrennraumes wird eine grosse freie Strahllänge in vorteilhafter Weise erlangt, wobei ein paralleler Verlauf der Strahlachse zur Brennraumwand erzielt werden kann, wenn der Brennraumstrahl parallel zu einer Erzeugenden des Hyperboloids verläuft. Der Konstruktion eines Brennraumes sind Grenzen gesetzt. Ein zu hoher Brennraum würde zu einem unnötig hohen und schweren Kolben führen, während ein niedriger Brennraum zu einer unvorteilhaften Verkürzung der Strahllänge führte. Weiterhin ist die Grösse des Brennraumes durch das sich ergebende Brennraumvolumen und geforderte Verdichtungsverhältnis bestimmt. 



   Von Bedeutung ist auch die Neigung der Strahlachse gegenüber der Brennraumachse und damit zum Luftwirbel, die bei einem hyperboloidförmigen Brennraum auch die Richtung der Erzeugenden bestimmt. Entsprechend dem gewünschten Drehzahlbereich und Drehmomentverlauf eines Motors ergibt sich ein optimales Verhältnis von Brennraumdurchmesser und Kolbendurchmesser. 



   Ausgehend von den vorgenannten Grössen und Proportionen lässt sich mit einem unsymmetrischen Hyperboloidbrennraum in einfacher Weise eine optimale Brennraumform ausführen. Ausgehend von einem bestimmten Verhältnis vom grössten zum kleinsten Brennraumdurchmesser wird der Neigungswinkel der Strahlachse gegenüber der Brennraumachse bzw. dem Luftwirbel an einem symmetrischen Brennraum festgelegt. 



   Durch die erfindungsgemässe, unsymmetrische Ausführung des Hyperboloids durch Kürzen an der Kolbenbodenebene bzw. Grundflächenebene ändert sich der Neigungswinkel der Strahlachse nicht. Es ändert sich aber der funktionell wichtige Brennraumdurchmesser an der Kolbenbodenebene. Auf diese Weise ist eine Anpassung des Brennraumdurchmessers an der Kolbenbodenebene, entsprechend dem gewünschten Verhältnis zum Kolbendurchmesser, möglich. 



   Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 den Längsschnitt durch den im Motorkolben angeordneten Brennraum mit   gekürztem   Oberteil und Fig. 2 den Längsschnitt durch den im Motorkolben angeordneten Brennraum mit gekürztem Unterteil. 



   Nach   Fig. l   und 2 ist ein mit   Motorkolben-l   bzw. 1'-- axial oder koaxial angeordneter Brennraum   - 2   bzw.   2'-in   Form eines Hyperboloids mit angesetztem   Bodenteil-3-an   dem Kolbenboden-6-bzw. der   Grundflächenebene --4-- zugewandten   Seite um eine   Höhe--h--von   20 bis 40% gegenüber der andern Hyperboloidhälfte gekürzt. Bei einem gekürzten   Brennraumoberteil--7-nach Fig. l liegt   der engste Brennraumquerschnitt näher am   Kolbenboden --6-- und   die sich bis zum Kolbenboden-6-anschliessende Brennraumerweiterung ist nur noch gering, d. h., dass die in den Brennraum einströmende Luft und der überwiegende Teil der ausströmenden Verbrennungsgase einer wirksamen Einschnürung unterliegen.

   Weiterhin ergeben sich durch die Lage des engsten Querschnittes nach Fig. l eine kurze obere   Teilstrahllänge und   eine grosse untere   Teilstrahllänge-lu--,   wobei der im Bereich des engsten Brennraumquerschnittes auftretende höchste Luftwirbel demzufolge überwiegend den oberen, nur gering aufgelockerten Teil des   Brennstoffstrahles-5-beeinflusst.   
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 Erweiterung in Richtung zum   Kolbenboden--6--der   überwiegende Teil der Luft bzw. Verbrennungsgase ungehindert ein-bzw. austreten kann.

   Die sich durch die Lage des engsten Querschnittes ergebenden   Teilstrahllängen lu'--verhalten   sich umgekehrt wie in Fig. l und es liegt hier besonders der untere, stärker aufgelockerte Teil des   Brennstoffstrahles--5--im   Bereich des höchsten Luftwirbels.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Kolbenbrennkraftmaschine mit einem als Rotationskörper ausgebildeten, vorzugsweise im Kolben angeordneten, mit einer Einschnürung versehenen Brennraum, in dem die Luftladung durch einen spiralförmigen Einlasskanal oder durch ein Schirmventil in Rotation versetzt und der Brennstoff durch eine in Nähe des Brennraumöffnungsrandes und schräg zur Brennraumachse aussermittig angeordnete Düse annähernd parallel und in geringem Abstand zur Brennraumwand in den rotierenden Luftwirbel eingespritzt wird, wobei der Brennraum die Form eines einschaligen Hyperboloids aufweist, dessen Rotationsachse parallel oder gleichachsig zur Kolbenachse verläuft und der Neigungswinkel der Kraftstoff-Strahlachse zur Brennraumachse durch die die Hyperboloidmantelfläche erzeugende Geradenschar bestimmt wird, nach Patent Nr.

   295924, da dur c h ge- kennzeichnet, dass der hyperboloidförmige Brennraum (2 bzw. 2'), bezogen auf die Ebene seiner Einschnürung senkrecht zur Zylinderachse unsymmetrisch ausgeführt ist, wobei die Ebenen der Einschnürung des Brennraumes entweder näher dem Kolbenboden oder der Grundflächenebene angeordnet ist.