Einspritzbrennkraftmasehine mit gegenüber dem Zylinderraum abgesetztem Brennraum. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein spritzbrennkraftmaschine mit einem gegen über dem Zylinderraum seitlich abgesetzte, im Zylinderkopf angeordneten Brennraiun.
Die Erfindung besteht darin, dass der im Carundriss hauptsächlich ausserhalb des Zylin derumfanges angeordnete Brennraum auf seinem den Zylinderumfang nach innen über greifenden Teil derart unmittelbar mit dem Zylinderraum verbunden ist, dass die im Ver- diehtungshub in den Brennraum über strömende Luft in diesem eine Drehbewegung ausführt. Zweckmässig wird der Brennraiun nach unten durch die Ebene der Trennfuge zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf begrenzt.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Im einzelnen zeigen Fig.1 einen senkrechten Axialschnitt nach Linie 1-1 der Fig.2 durch den Zylinder einer Maschine (zum Beispiel Viertakt maschine) mit zwei über dem Kolben ange ordneten Ventilen, Fig. 2 einen waagrechten Schnitt nach Linie 2-2 der Fig.1. Fig. 3 einen senkrechten Axialschnitt nach Linie 3-3 der Fig.4 mit einem über dem Kolben und einem über dem Brennraum an aeordneten Ventil.
Fig. 4 einen waagrechten Schnitt nach Linie 4--4 der Fig. 3, Fig. 5 einen senkrechten Axialschnitt durch den Zylinder einer llaschin e mit.
einem hängend und einem stehend angeord neten Ventil, Fig. 6 einen senkrechten Axiälschnitt durch den Zylinder einer schlitzgesteuerten Zweitaktmaschine, Fig. 7 einen senkrechten Axialschnitt nach Linie 7-7 der Fig.8 ebenfalls durch den Zylinder einer schlitzgesteuerten Maschine mit einem Brennraum, dessen Achse senk recht zur Zylinderachse verläuft,
Fig. 8 einen waagrechten Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. 7 und Fig. 9 einen senkrechten Axialschnitt durch den Zylinder einer Maschine ähnlich derjenigen nach Fig. 7, jedoch bei Verwen dung zum Beispiel als Viertaktmaschine und bei Verwendung von im Zylinderkopf ange ordneten Ventilen.
Auf den Zylinderblock 10 mit dem Zylin der 10', in welchem der Kolben 11 gleitet, ist der Zylinderkopf 12 mit der Dfieht- oder Trennfuge 13 aufgesetzt. Der Kolben 11 tritt im obern Totpunkt dicht an den Zylinderkopf bzw. diese Trennfuge heran, so dass nur ein enger Spalt 14 zwischen dem Kolbenboden und dem Zylinderkopf verbleibt.
Das Giiss- stück des Zylinderkopfes ist mit einer von der Trennfuge 13 ausgehenden trommelförmi- gen Ausnehmung 15 versehen, welche den Brennraum in Gestalt einer Wirbelkammer bildet und derart angeordnet ist, dass sie im Grundriss gesehen sich hauptsächlich ausser- halb des Zylinderumfanges 10' befindet, den Zylinderumfang jedoch zur Bildung eines Durchlassquerschnittes 16 überschneidet.
Nach unten wird der Brennraum durch die Trennfuge 13 zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf begrenzt und steht über die Durchlassöffnung 16 unmittelbar mit dem Zylinderraum in Verbindung.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig.1-6 ist der trommelförmige Brennraum 15 ferner derart angeordnet, dass seine Achse parallel zur Zylinderachse verläuft. Um der aus dem Zylinderraum über die Durchlass- öffnung 16 in den Brennraum 15 überströ menden Luft eine Drehbewegung in Pfeil richtung (Fug. 2 bzw. 4) zu erteilen, sind bei der Durchlassöffnung Rippen 17 vorgesehen, welche im wesentlichen tangential zum trom- melförmigen Brennraum 15 gerichtet sind.
Die Rippen können hierbei- mit dem Zylinder kopf 12 aus einem Stück bestehen; sie können jedoch auch als besondere Stücke eingegossen oder nachträglich eingesetzt sein und insbe sondere aus Gründen langdauernder Haltbar keit aus thermisch hochwertigem Material bestehen.
Sie können ferner so angeordnet sein, dass sie von aussen her besonders intensiv durch Flüssigkeit, Luft oder dergleichen gekühlt werden.
Im Falle der Fig.1 und 2 wird die Ma schine durch zwei Ventile 18 und 19 gesteuert, welche nebeneinander über dem Zylinder im Zylinderkopf ausserhalb des Brennraumes an geordnet sind. Gegebenenfalls kann der Kol ben - mit Ausnehmungen versehen oder es können die Ventile gegenüber der Trennfuge 13 etwas zurückgesetzt sein, um beim Öffnen nicht gegen den Kolbenboden zu stossen. Auch kann letzteres durch entsprechende Steuerung der Ventile erreicht werden. Der Brennstoff wird durch eine in den Brennraum 15 ein mündende, im Zylinderkopf in der Achse des trommelförmigen Brennraumes angeordnete Einspritzdüse 20 eingespritzt.
Die im Zylinderraum verdichtete Luft strömt während des Verdichtungshubes durch die Überströmöffnimg 16 und unter Ab- lenkeng durch die Leitflächen der Rippen 17 tangential in den Brennraum 15 ein, führt dort eine Wirbelbewegung in Richtung des Pfeils aus und verteilt hierbei den durch die Düse 20 in den Luftwirbel eingespritzten Brennstoff gleichmässig auf den Brennraum.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 ist das eine Ventil, zum Beispiel das Einlass- ventil 18, über dem Kolbenboden im Zylinder, das andere Ventil, zum Beispiel das Auslass ventil 19, axial über dem Brennraum 15 in der obern Stirnwand desselben angeordnet. Die Düse 20 ist in diesem Falle beispielsweise waagrecht in den Brennraum einmündend angeordnet.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig.5 ist. das zweite Ventil 19 in stehender Lage in der untern Stirnwand des Brennraumes angeord net; die Einspritzdüse 20 ist beispielsweise schräg zur Trennfuge 13 in den Zylinderkopf eingesetzt.
Gegebenenfalls könnte auch von zwei oder mehreren Ventilen das eine entsprechend dem Ventil 19 in Fig.3 und das andere ent sprechend dem Ventil 19 in Fig. 5 angeordnet werden.
Fig.6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Zweitaktmaschine, bei welcher Einlass und Auslass bzw. Einlass oder Auslass durch vom Kolben 10 gesteuerte Schlitze 21 im Zylinder gebildet werden. Der Zylinderkopf 12 enthält wieder den Brennraum 15, der durch eine Cberströmöffnung 16 mit dem Zylinderraum in Verbindung steht. In der Nähe der Öffnung 16 sind Rippen 17 ange ordnet. Die Einspritzdüse ist im Aus führungsbeispiel nach Fig. 6 in den Zylinder block eingesetzt., so da.ss sie den Brennstoff von unten her in den Brennraum 15 @ ein spritzt.
Natürlich könnte aueh die Einspritz düse 20 wie im Falle der übrigen Ausfüh rungsbeispiele von oben her oder von der Seite her in den Brennraum ausmünden.
In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 7 bis 9 ist der Brennraum 15 mit waagrechter Achse angeordnet. Er hat wieder trommel- förmige Gestalt und ist mit dem Zylinder raum dureh eine Überströmöffnung 16 der- art tangential verbunden, dass schon ohne Verwendung von Rippen oder dergleichen eine Drehbewegung der überströmenden Luft in Pfeilrichtung bewirkt wird.
Fig.7 und 8 zeigt ein Beispiel für eine Zweitaktmaschine mit Schlitzen 21 und 22 für die Steuerung von Auslass -und Einlass im Umkehrspülverfahren. Die durch die Schlitze 2l eintretende Luft wird, zum Beispiel durch eine kanalförmige Mulde 23, im Kolbenboden geführt und gegen die Überströmöffnung 16 zum Brennraum 15 abgelenkt, so dass sie un mittelbar in diesen überströmen und dort eine Drehbewegung in Pfeilrichtung ausführen kann.
Um diese Luftführung zu unterstützen und die Wirbelbewegung bis zum obern Tot punkt aufrechtzuerhalten, kann der Kolben 10 zugleich mit einer in die Überströmöffnung 16 eintretenden Nase 24 versehen sein. Doch kann auch ein Kolben mit ebenem Kolben boden verwendet werden. Die Einspritzdüse kann bei 20 axial in den als Wirbelkammer wirkenden Brennraum 15 oder auch radial, wie zum Beispiel bei 20' angedeutet, in den Brennraum ausmünden.
Die Fig. 9 zeigt eine Ausführung für Vier takt: oder auch Zweitaktmaschinen, bei wel cher das eine Ventil 18 über dem Kolben boden ausserhalb des Brennraumes und das andere Ventil 19 in waagrechter Lage axial zum Brennraum 15 angeordnet ist. Die Ein spritzdüse kann beispielsweise dem Ventil 19 gegenüberliegend oder auch radial zum Brennraum angeordnet sein. Im übrigen gilt für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 das gleiche wie für die übrigen Ausführungsbei spiele.
Durch die beschriebenen Anordnungen werden die Vorteile des Vorkammerverfahrens ttnd der direkten Einspritzung im wesentlichen miteinander vereinigt. Trotz Verwendung eines vom Zylinderraum abgesetzten Brenn- raumes kann die. wärmeabgebende Oberfläche des Brennraumes verhältnismässig klein gehal ten werden. Eine besondere Drosselung zwi schen dem Zylinderraum und der als Brenn- raum dienenden Wirbelkammer ist nicht er forderlich.
Die Drosselverluste können daher gering gehalten und hohe Maschinenleistun gen erzielt werden. Gleichzeitig wird infolge der durch die Absetzung des Brennraumes gegen den Zylinderraum und durch die Aus bildung des Brennraumes als Wirbelkammer erzeugten Wirbel und infolge der Ein spritzung des Brennstoffes in diese Wirbel eine sehr gleichmässige Verteilung des Brenn stoffes auf die Luft und dadurch eine den Vorkammermaschinen eigene Unempfindlich- keit erzielt,
insbesondere gegen verschiedene Brennstoffe, nicht genau spritzende Düsen oder nicht genaue Einhaltung des Einspritz- gesetzes usw. Die Maschine ist daher elastisch und kann in allen Belastungs- und Drehzahl bereichen ohne starkes Rauchen betrieben werden.
Der Überströmquerschnitt zwischen Zylin derraum und Brennraum könnte auch als Drosselstelle ausgebildet sein, falls dies not wendig sein sollte, um die Luft in Wirbel bewegung zu versetzen. Diese Wirbelbewegung kann auch durch andere als die beschriebenen Mittel erzeugt werden.
Des weitern ergibt sich insbesondere in dem Falle, dass der Brennraiun auf seiner Unterseite unmittelbar durch die Trennfuce zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf be grenzt wird, eine besonders einfache Maschi- nenkonstruktion, da der Brennraum lediglich durch eine Vertiefung im Zylinderkopf gebil det wird. Die im Brennraum oder über dem Zylinderraum angeordneten Ventile können einen sehr grossen Durchlassquerschnitt er halten.
Im Falle der Anwendung auf Zweitakt maschinen kann die Maschine statt mit Um kehrspülung mit Gleichstromspülung oder einem sonstigen Spülverfahren arbeiten. Die Steuerung kann hierbei, wie auch bei Vier taktmaschinen, statt durch Ventile oder Schlitze, durch Schieber, zum Beispiel Flach- oder Kegelschieber, erfolgen, wobei die An ordnung zweckmässigerweise so gewählt wird, dass eines dieser Steuerorgane in der einen Begrenzungswand des als Wirbelkammer aus gebildeten Brennraumes angeordnet ist.
Zweckmässigerweise wird das Auslassorgan im grennräum vorgesehen, w'aihrend das Ein lassorgan zum Beispiel über dem Zylinder raum angeordnet wird. Doch kann gegebenen falls auch eine umgekehrte Anordnung ge troffen werden.
Statt parallel oder senkrecht zur Zylin derachse kann die Achse des trommelförmigen Brennraumes unter einem beliebigen schrägen Winkel verlaufen, wobei die Achse des Brenn raumes die Zylinderachse schneiden oder im Abstand kreuzen kann. In der Achse des Brennraumes entsprechender Weise können auch die Ventile angeordnet werden. Gegebe- nenfalls kann auch der Brennraum von der Trommelform mehr oder weniger abweichen. Die Einspritzdüse kann in allen Fällen axial, radial oder schräg angeordnet werden.
Wenn ein Ventil im Brennraum angeord net ist, bietet sich der besondere Vorteil, dass man für Zweitaktmaschinen mit Ventil oder für Viertaktmaschinen mit Ventil mit klein sten schädlichen Räumen durchkommt. Es ist ein Leichtes, das Einlassventil so auszulegen, dass dieses mit dem Kolben nicht kollidiert. damit vermeidet man eine Einfräsung in den Kolben, und man kann mit der ebenen Kol benoberfläche beim Kompressionshub auf ein Mindestmass an den Kopf herangehen.