Kolbenbrennkraftmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf Kolben- 1>rennkraftmaschinen jeden Taktverfahrens zeit Ventilsteuerung, die mit Verdrängerwir- kung des bewegten Kolbens oder zusammen arbeitender bewegter Kolben arbeiten, um die Gemischbildung vor allem bei Einspritz motoren nicht allein den eingespritzten Brennstoffstrahlen zu überlassen, sondern durch erzwungene Bewegung der Luft zu unterstützen.
Bekannte derartige Bauarten zeigen bei spielsweise Fig. 1 und 2 der Zeichnung. Nach Fig.1 ist der Brennraum ganz oder teilweise im Kolben 4 vorgesehen und meist einer bestimmten Strahlform angepasst. Bei dieser Bauart kann ein günstiges Verhältnis zW@ Sehen Kolbenfläche und Brennraumein- trittsfläche erzielt werden. Es könnte auch Spülung durch Anbringen von Ventiltaschen erreicht werden. Die dadurch entstehende Zerklüftung des Brennraumes würde jedoch keine günstige Gemischbildung zulassen.
In Fig. 2 ist eine Bauart gezeigt, die auch Spülung erlaubt und bei der die Ven tile 1 im Brennraum koaaia.l und gegenläufig angeordnet sind; auf diese Weise ist. es wohl möglich, den Brennraum gut zu durchspülen, eine wirksame Kühlung des Kolbenbodens, die im Hinblick auf die, Füllung besonders bei aufgeladenen Maschinen eine unerläss liche Bedingung ist, kann aber nicht erreicht werden. Zudem wird der Brennraum beinahe an seiner ganzen Oberfläche von aussen ge kühlt:, so dass neben unvermeidlichen Wärme- verlusten eine gute Verbrennung nur schwer zu verwirklichen ist. In der Tat konnte sich diese llotorenbauart auch in keiner Weise durchsetzen.
Es ist ferner bekannt, bei Motoren, bei denen die Ventilkammer gleichzeitig als Brennkammer dient, die durch den Kolben in die Brennkammer verdrängte Luft in Wirbeln zu bewegen, deren Drehachse par allel zu der Achse des Zylinders verlaufen. .Da die Ventilkammer dabei aber zum gröss ten Teil im gekühlten Zylindermantel unter gebracht ist,
entsteht bei Einspritzbrenn- kraftmaschinen die Gefahr des Niederschla- gens von Brennstoff an gekühlten Flächen und einer schlechten Verbrennung. Die Wir- belbewegung kann dabei durch .ein mit Durchlassöffnungen versehenes, wulstartiges, zwischen Verdränger- und Brennraum sitzen des Abschlussorgan gesteuert werden.
Die Vorteile, welche die bekannten An ordnungen in sich .schliessen, sind beim Ge genstand der Erfindung übernommen, die Nachteile jedoch weitgehend umgangen wor den.
Die Erfindung ist in Fig.3 bis 8 der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen einer Viertakt-Dieselmaschine mit je einem Ein- und Auslassventil dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 3 eine erste Bauart im Schnitt durch den Zylinder nach Linie IH-III der Fig. 5.
Fig. 4 den Schnitt dazu durch den Zylin der nach Linie IV-IV der Fig. 1 und 5, Fig. 5 den Kolben von Fig. 3 und 4 in Ansicht von oben, Fig. 6 eine zweite Ausführung mit dem Düsenstutzen auf der Gegenseite, im Schnitt nach Linie VI-VI von Fig. 7, Fig. 7 den Kolben von Fig. 6 im Grund riss,
Fig. 8 den Kolben mit Zylinderdeckel im Schnitt nach Linie VIII-VIII von Fig. 7 in Richtung der Pfeile A gesehen, Fig. 9 ein Diagramm der Strömungs geschwindigkeit.
Bei den Bauarten nach Fig. 3 bis 8 lie gen die Achsen der Ventile 1 in einer Ebene, die nach Fig. 4 zur Zylindermitte 2 um die Strecke g exzentrisch ist. Der Neigungswin kel der Ventilachsen gegenüber der Zylinder achse 2 betrage zum Beispiel a - 15 . Bei voller Öffnung berühren sich die Ventilteller 3 beinahe, wie in Fig. 3 gestrichelt angedeu tet ist.
Die für den Ventilhub im Kolben hoden 4 benötigten zylindrischen Taschen 5 sind zu einem strömungs- und fabrikations- technisch günstigen Brennraum ausgebildet Lind .so tief ausgenommen,
dass die Ventile 1 bei Spültotpunktlage mindestens annähernd voll in den Brennraum hinein geöffnet wer den können. Dies gestattet saubere Spülung und gute Kühlung der Brennkammer. Die Einspritzdüse 7 ist nach Fix. 4 und 6 seitlich und zur Zylinderachse 2. geneigt im Zylin derdeckel 8 angeordnet. Mit einer Mehrloch düse kann auf diese Art der ganze Brenn- raum bestrichen werden.
Zur Verbesserung der Gemischbildung wird eine zweifache Querströmung hoher Ge schwindigkeit angewandt. Diese wird beim gezeichneten Beispiel durch eine kleine, einen Kreisabschnitt mit geradem Schnitt bildende Verdrängerfläche 10 (Fig.4, 5, 6, 7) mit Gegenfläche 11 am Zylinderdeckel 8 zustande gebracht.
Um der verdrängten Luft die ge wünschte Richtung und Geschwindigkeit aufzuzwingen, ist der Verdrängerraum mit einer wulstartigen Erhöhung 12 abgeschlos sen, die an beiden Enden eine zu den Ventil taschen 5 führende Öffnung 15 aufweist. Die Einspritzung des Brennstoffes erfolgt bei der Anordnung der Düse 7 nach Fig.4 an nähernd mit der Luftströmung, bei der An ordnung der Düse nach Fig.6 mehr gegen die Luftströmung der verdrängten Luft. Die zusammenarbeitenden abschliessenden ganten 13, 14 an der Erhöhung 12 bzw. am Zylin derdeckel 8 gleiten mit einem Zwischen raum von weniger als 1 mm aneinander vor bei.
Die Oberkante 13 des Wulstes 12 er reicht die Höhe der Unterkante 14 der Ge genfläche 11 (Fig.4 und 6) im Zylinder deckel etwa 30 bis 40 Kurbelwinkel vor dem obern Totpunkt. Durch ein bestimmtes Ver hältnis der Abstände h, <I>i</I> und<I>7c</I> (Fix. 8) und durch besondere Gestaltung der Strömungs durchgänge 15 kann die günstigste Strö mungsgeschwindigkeit im Brennraum und damit eine sehr gute Gemischbildung erreicht werden.
Im Diagramm Fig. 9 ist die Strömungs geschwindigkeit an der Stelle 15 des Kolbens in Funktion der Kurbelstellung bei einer be- stimmten Drehzahl dargestellt, und zwar in Linie 16 bei Einbau eines Wulstes 12, in Linie 17 bei Fehlen eines solchen. Die ausser ordentlich günstige Wirkung des Abschluss- organes oder Wulstes 12 ist aus dem Dia gramm ersichtlich und wurde durch die Mes sungen an einem Versuchsmotor klar er wiesen.
Durch die beschriebene Anordnung und durch Führung der bei 15 in den Brennraum eintretenden Luftströmung an ihrem Umfang längs der annähernd zylindrischen Wand teile 20 der Ventiltaschen 5 werden zwei sehr rasante Strömungswirbel erzeugt, deren Drehachsen mindestens zum Teil annähernd parallel zur Zylinderachse liegen und die entgegengesetzte Drehrichtung haben. Es kann aber auch eine Anordnung vorgesehen sein, bei der nur ein Wirbel oder mehr als zwei Wirbel entstehen oder bei der die bei den Wirbel.gleiche Drehrichtung haben.
Bei mehreren Wirbeln können alle Wirbel glei che oder aber verschiedene Drehrichtung .haben. Die Wände der Ventiltaschen könnten wenigstens teilweise etwas niedriger als in der Zeichnung gezeigt ausgeführt sein, so dass die Wirbel zu einem geringen Teil auch doch durch die dabei blossgelegte Zylinder wand geführt würden.
Die Brennkraftmaschine: könnte auch eine Cegenkolbenmaschine sein. Die dem Brenn- raum zugewandte Oberfläche des Gegenkol bens hat dann die in der Zeichnung gezeigte Form dieses Teils des Zylinderdeckels B.
Die Einspritzdüse 7 kann statt geneigt zur Zylinderachse parallel dazu angeordnet sein.
Die Ebene der Ventilachsen kann zen trisch statt exzentrisch zur Zylinderachse vorgesehen werden. Das den Kreisabschnitt 10 begrenzende Abschlussorgan 12 könnte statt von gerader Form leicht bogenförmig sein.
Eine einfache Bearbeitung ist durch die ebenen Flächen und einfachen Formen der Kanten der Wirbelorgane 10, 11, 12, 18, 14 gewährleistet.
Bei Anordnung von mehr als zwei Ven tilen kann mehr als ein Abschlussorgan 12 zur Steuerung der Wirbel vorgesehen sein.
Auch bei gasförmigem Brennstoff bleibt die erwähnte Wirkung bestehen.
Der Verdrängerwulst 12 kann statt am Kolben sinngemäss am Zylinderdeckel vor gesehen sein.