Yiertakteinspritzbr ennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft eine im Viertakt arbeitende Einspritzbrennkraftmaschine, ins besondere Dieselmaschine, bei der im Kolben ein Brennraum angeordnet ist, in den am Ende des Verdichtungshubes der Brennstoff unmittelbar eingespritzt wird.
Der Brenn- raum hat die Form eines Rotationskörpers und steht durch eine verengte Öffnung mit dem Zylinderramm in Verbindung. Am Ende der Kompression mündet die Einspritzdüse in der Achse des Brennraumes in diesen ein.
Bei dem Verdichtungshub strömt die Ver- bren,nungsluft aus dem Zylinderraum durch die verengte Offnung in den Brennraum. Am Ende der Kompression ist praktisch alle Luft im Brennraum und führt darin eine Wirbel bewegung aus, was eine innige Mischung der Verbrennungsluft mit demr eingespritzten Brennstoff ermöglicht.
Bisher hielt man es zur Sicherung eines genau symmetrischen Strömungsverlaufes der Verbrennungsluft für erforderlich, dass die Achsen der Düse und des Brennraumes mit der Zylinderachse zusammenfallen. Ferner müssen bei schnellaufenden Maschinen die Ventile einen verhältnismässig grossen Durch gangsquerschnitt freigeben, um einerseits eine gute Luftfüllung und anderseits ein mög lichst restloses Austreiben der Verbrennungs gase zu gewährleisten.
Ordnet man zur Vereinfachung der Ka nalführung nur ein Lufteinlassventil und nur ein Auslassventil an, so erhalten- die Ventil teller so grosse Abmessungen, dass sie über die Zylinderbohrung hinausragen, wenn die Ein spritzdüse in der Zylinderachse liegt. Dies hat zur Folge, dass man am Zylinderumfang für die Ventilteller sogenannte Ventiltaschen vorsehen muss, welche als schädlicher Raum wirken, indem die in ihnen enthaltene Luft nicht zur Verbrennung herangezogen wird.
Bei der Maschine nach der Erfindung ist dieser schädliche Raum bei verhältnismässig grossen Ventiltellern dadurch vermieden, dass die Brennraumachse gegenüber der Zylinder achse versetzt ist und dass in dem dadurch entstandenen grösseren freien Segment im Zylinderkopf der Teller des Lufteinlassven- tils und der Teller des Auslassventils ange ordnet sind.
Es können dann selbst bei Brenn- kraftmaschinen, die mit hoher Drehzahl lau fen und einen verhältnismässig kleinen Zy linderdurchmesser haben, die Ventilteller hin reichend gross bemessen sein, ohne dass im Zylinderkopf Ventiltaschen vorgesehen sein müssen. Versuche haben ergeben, dass durch eine Versetzung der Achse der Einspritzdüse und des Brennraumes von etwa 8 bis 12 % des Zylinderdurchmessers die gleichmässige Mischung von Brennstoff und Luft nicht be einträchtigt wird.
Zweckmässig ist bei einem zur Erzielung einer möglichst guten Luftfüllung gegenüber dem Auslassventil grösseren Einlassventil die Achse des Brennraumes in der zur Achse der Kurbelwelle normalen Ebene gegenüber der Zylinderachse verschoben und die Ventile sind mit ihren Schäften in einer zur Kurbel wellen- und zur Zylinderachse parallelen Ebene so angeordnet, dass die Ränder beider Ventilteller gleich nahe am Zylinderumfang liegen,
so dass der Abstand zwischen Düse und Auslassventil grösser ist als derjenige zwischen Düse und Einlassv entil. Da die Ein spritzdüse dem besser gekühlten Lufteinlass- ventil näher als dem heissen Auslassventil und dem heissen Auspuffkanal ist, kann dann die Düse wesentlich kühler gehalten werden.
Es ist auch schon bei Einspritzbrenn- kraftmaschinen vorgeschlagen worden, eine Vergrösserung des schädlichen Raumes (Ven tiltasche) dadurch zu vermeiden, dass man zwei Einlassventile und zwei Auslassventile anordnet. Durch diese Unterteilung werden die Ventilteller kleiner, bleiben kühler und verziehen sich daher weniger.
Bei grösseren schnellaufenden Diesel maschinen hat sich das bewährt, bei kleineren Maschinen jedoch wird bei Anordnung von vier Ventilen die Kanalführung so ver wickelt, dass eine wirksame Kühlung der Einspritzdüse nicht mehr erreichbar ist.
Auf der Zeichnung ist ein Ausfüh- rungsbeispiel der Einspritzbrennkraftma- schine nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt des obern Teils des Zylinders und. des Zylinderkopfes durch die Achse des Einlassventils; Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch die Achse der Einspritzdüse; Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. 1 und Fig. 4 zeigt die Innenansicht eines Teils des Zylinderkopfes.
Bei der dargestellten Viertakt-Einspritz- brennkraftmaschine spielt im Zylinder 1 der Kolben 2, in dessen Boden ein Brennraum 3 von der Form eines Rotationskörpers mit ovalem Meridian vorgesehen ist (Fig. 2). Dieser Brennraum steht mit dem Zylinder 1 durch eine dem grössten Durchmesser des Brennraumes gegenüber verengte Öffnung 4 in Verbindung. Beim Verdichtungshub tritt in diesen Raum 3 die Mündung der Einspritz düse 5 ein, die in die Pfeife 6 des Zylinder kopfes 7 eingesetzt ist.
Die Düse 5 mündet in der Achse X-X des Brennraumes 3 und hat diese mit ihm gemeinsam. Bei dem Ver dichtungshub wird die Luft fast vollständig aus dem Zylinder 1 durch die Öffnung 4 hin durch in den Brennraum 3 so hineingedrückt, dass Wirbel entstehen, wie sie in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet sind. Gegen Ende des Ver dichtungshubes wird der Brennstoff durch die Düse 5 in den Raum 3 eingespritzt.
Die Verbrennungsluft wird dem Zylinder 1 durch einen Kanal 8 zugeführt und tritt dann durch den von dem Teller 9 des Einlass- ventils freigegebenen Ringraum in den Zy linder. Der Ventilschaft 10 ist in einem Auge 11 des Zylinderkopfes 7 geführt und das Ventil in der üblichen Weise durch eine Fe der 12 so belastet, dass es sich selbsttätig schliesst. Es ist ferner ein Auslassventil vor gesehen, von dem nur der Teller 13 und der Ventilschaft 14 gezeichnet sind.
Die Gase treten durch dieses Ventil in den Auspuffkanal 15 über.
Die gemeinsame Achse X-X der Ein spritzdüse 5 und des Brennraumes 3 ist in ,der zur Aoh9e der niehtgezeiehneten Kur- belwelle normalen Ebene gegenüber der Zylindemachse Y-Y um -die Strecke a nach rechts versetzt.
Hierdurch wird; d;er Id-er Zylinderbohrung entsprechende Kreis ,dusch die in der Düsenmündung auf der Ebene @durch die .Zylinderachse und die Brennraumachse senkrechte Gerade in zwei ungleiche Segmente geteilt.
Innerhalb dieses Kreises sind nun im grösseren Segment die Teller 9 und 13 der beiden Ventile so untergebracht, dass sie von seinem Rande nur so weit abstehen, dass an allen Stellen des Umfanges der Ventilteller hinreichende Durchgangsquerschnitts freigegeben werden. Es sind also Ventiltaschen vermieden, so dass der schädliche Raum auf ein Mindestmass gebracht ist. Dabei sind die Durchmesser der Ventilteller 9 und 13. so gross, dass auch bei schnellaufenden Maschinen die erforderliche Luftmenge zugeführt wird und die Auspuff gase ohne erhebliche Drosselung austreten können.
Die gute Durchmischung von Luft und Brennstoff infolge des Zusammenwirkens des Brennraumes 3 mit der Düse 5 ist durch die Versetzung der Achse X-X zur Zylin derachse Y-Y nicht gestört, da die Strecke a 12 % des Durchmessers des Zylinders 1 nur wenig überschreitet.
Der Ventilteller 9 des Lufteinlassventils hat einen grösseren Durchmesser als der Ven tilteller 13 des Auslassventils und kann so gross sein, dass er fast 45 % des Zylinder durchmessers beträgt. Der Abstand b der Düse 5 von dem Rand des Tellers 9 des Luft- einlassventils ist kleiner als der Abstand c der Düse 5 von dem Rand des Tellers 13 des Auslassventils. Das Lufteinlassventil 9 ist verhältnismässig gut gekühlt.
Infolge des kleinen Abstandes b trägt die Frischluft noch zur Kühlung der Düse 5 bei und da der Ab stand c verhältnismässig gross ist, ist.die Düse dem Einfluss des heissen Tellers 13 des Aus lassventils und dem heissen Auslasskanal 15 etwas entzogen. Fig. 3 zeigt, dass die Pfeife 6 des Zylinderkopfes 7, in welche die Düse 5 eingesetzt ist, auf beiden Seiten mit dem gühlwasserraum 16 in offener Verbindung steht, so dass die Kühlung der Düse 5 ge sichert ist. .
Der Düsenkörper könnte aus baulichen Gründen zur Brennraumachse etwas schief gestellt sein.