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Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbst- oder Fremdzündung Bei Brennkrafamaschinen
mit innerer Verbrennung muß in relativ kurzer Zeit die Mischung des eingebrachten
Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft erfolgen, insbesondere dann, wenn der Kraftstoff
nach dem Otto- oder Dieselverfahren direkt in den Zylinder eingebracht wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausführungsform einer Einspritzbrennkraftmaschine
mit einem im Zylinder oder Kolbenboden angeordneten Brennraum, in welchen gegen
Ende des Verdichtungshubes ein am Kolben bzw. am Zylinderkopf angebrachter Ansatz
hineinragt, um damit eine gerichtete Luftbewegung zu erzielen, wo'h0 die Anwendung
dies Prinzips für jedes Taktverfahren sowie für Fremd- und Selbstzündermotoren vorgesehen
ist.
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Es ist bekannt, zur Erzielung einer Verdrängerströmung bei aufwärts
gehendem Kolben den Kolbenboden und den Verbrennungsraum in einer solchen Weise
auszubilden, daß die Ladung in einen mehr oder minder abgeteilten Verbrennungsraum
übergeschoben wird. Es ist weiter bekannt, am Kolben einen Aufsatz vorzusehen oder
anzubringen, der zum Kolben hin sich konisch verbreitert. Es ist auch bekannt, bei
innererGemischbildung den in dieLadungsluit eindringenden Kraftstoff gegen eine
heiße Stelle dies Kolbens oder Brennraumes zu richten, um durch zusätzliche Verdampfung
des auftreffenden Kraftstoffstrahles die Kraftstoffaufbereitung zu. fördern.
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Es ist ferner bekannt, bei ventilgesteuerten Brennkraftrnaschinen
einen Teil der Kol.benstirnflä.che als Verdrängerfläche zu benutzen, einen weiteren
Teil als Ventiltasche im Kolbenboden auszunutzen, wobei diese gleichzeitig als abgesetzter
Brennraume dlient, und die Wirkung der Verdrängerströnl:ung diadurch zu erhöhen,
daß die Verdrängerfläche von der als Brennraum dienenden Ventiltasche durch einen
quer laufenden Wulst abgetrennt ist, der an seinen beiden Enden verhältnismäßig
kleine Öffnungen aufweist, d'ie als Durchtrittsquerschnitt für zwei Luftstrahlen
dienen, welche sich durch geeignete Formgebung der Ventiltaschenwände im Brennrauen
treffen.
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Die bekanntgewordenen Einrichtungen besitzen alle den Nachteil, daß
derselbe enge Spalt oder die gleichen Durchtrittsöffnu-ngen zwischen Hubraum und
Verbrennungsramm, die zur Erzielung einer Strömung benötigt werden, auch den Druckausgleich
zwischen Verbrenmungsrauirn und Hubraum in der Nähe dies oberen Totpunktes, wenn
die Energieiurnsetzung in de.,r Hauptsache erfolgen soll, durch Drosselung stören.
Dadurch wird in vielen Fällen auch dm Verbrennung unterbrochen. Außerdem ist die
Höchistdrehzahl solcher Maschinen begrenzt, weil mit steigender Drehzahl die überschiebearbeit
durch diese Drosselöffnungen unverhältnismäßig groß wird. Ebenso kann die Wärmebelastung
des Kolbens zu hoch werden, weil die nach Einsetzen der VeT.brennungsdrucksteigerung
aus denn Brennraum in. den Hubraum übertretende brennende Zylinderladung die gleichen
engen Querschnitte reit entsprechend- hoher Geschwindigkeit und deshalb sehr hoher
Wärmeübergangszahl in umgekehrter Richtung durchströmen muß.
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Die Erfindung strebt demgegenüber an, den Druckausgleich zwischen
abgeteiltem Verhrennungsraurn und Hübra,um auch in der Gegend des oberen Totpunktes
rasch und verhältnismäßig unbehindert zu vollziehen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß die Überströmquerschnitte zwischen Verdrängerraum und Brennrauen derart
groß berrnesisen sind, daß eine drosselfreie Überströmung ermöglicht wird, daß ferner
die gegenseitige Aufrichtung der beiden Verdrängerströnne durch die Anordnung zweier
Mulden im Kodibenboden bzw, im Zylinderkopfboden gefördert wird und, daß weiterhin
der Kraftstoffstrahl parallel oder nahezu parallel zu den Achsen der beidem aufgerichteten
Wirbelwalzen in der Weise in den Brennraum eingespritzt wird, daß der Kraftstoffstrahl
an dem in den Brennraum eeq.nd-ringenden Ansatz und der Brennraumwand umgelenkt
wird und in am sich bekannter Waise an der heißen Wand des Ansatzes zusätzlich aufgeheizt
wird,.
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Abb. 1, 2 und 3 der Zeichnung erläutern in einem Ausführungsbeispiel,
dargestellt in verschiedenen Ansichten, die Wirkungsweise einer solchen Ausführung.
Auf denn Kolben 1 sitzt ein z. B. zentral angeordneter Verdrängerkörper 2.
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Abb. 2 zeigt in der Aufsicht, daß der Verdrängerkörper 2 etwa den
halben, rechts liegenden Kreisquerschnitt zwischen Kolbenboden und Zyldnderkopfboden
3 gegenüber dem Hauptverbrennungsraum 4 abschirmt. Durch den hochgezogenen Brennranrom
4
ergeben sich unterschiedliche Verdichtungshöhen 5 bziv. 6 der
beiden durch den Verdrängerkörper 5 teilweise voneinander abgeschirmten Volumina,
über den Kolbenboden. Bei aufwärts gehendem Kolben entstehen in den beiden Räumen
daher jeweils verschieden hohe Verdichtungsdrücke. Der Druckausgleich zwischen beiden
Räumen erfolgt wegen der teilweisen Abschirmung in Richtung der eingezeichneten
Stromf.ädien 7, und zwar von zwei Seiten in dien eigentlichen Verbrennungsraum 4
hinein durch die bzi.derseits dies Verd.rängerzapfens zwischen Kolbenboden und Zylinderkop:fboden
gebildeten relativ großen Übers!trömquerschnitte B. Das .gegenseitige Aufrichten
der einander entgegengerichteten Stromfäden 7 im Verbrennungsraurn 4 wird durch
zwei Mulden g unterstützt, die entweder im Kolbenboden oder im Zylinderkopfboden
gegenüber dem jeweils im anderen Bauteil. untergebrachten Verbrennfungsraum 4 untergebracht
sind.
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Dadurch, däß sich :der Hauptverbren:nungsiraum in der Höhe hauptsächlich
nach einer Seite der Übe.rströmqu:erschni.tte erstreckt, ergibt sich durch weiteres.
Umlenken der beiden -:.ich gegenseitig aufrichtenden Stromfäd n 7 an der den Mulden
9 gegenüberliegenden Brenuraumwand die Ausbildung von. zwei gegeneinander drehenden
Wirbelw21zen 10, dieren Achsen im wesentlichen parallel zur Ebene von Kolbenboden
und Zylinderkopfboden liegen.
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Zur Erzielung einer guten: Verteilung zwischen Kraftstoff und Luft
wird der Kraftstoff aus der EinspritzdIüse 11 erfindungsgemäß parallel zu dien Arihh,sen
der beiden aneinander ablaufenden Wirbel,wal:zen 10 eingespritzt, wie es in Abb.
1 und: 2 mit nvei eingezeichneten Kraftstoffstrahlen 12 angegeben ;ist.
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Soweit der Kraftstoffs.trafhl noch :nicht von der starken gegenläufigen
Luftbewegung aufgelöst und verdampft wird, trifft er nm weiteren Verlauf auf den
naturgemäß gegenüber dem Zylii,nderkopf-.undKolbenboden wärmeren Verdrängerkörper
2, an dem er umgelenkt und schnell verdampft wird. Der Verdrängerkörper kann: erfindungsgemäß
an Stelle: eines zylin@ irischen Zapfens auch dite Form einer Querwand. erhalten,
die die direkte Verbindung des niedrigen Zylinderraumes gegenüber dem vertieften
Brennraum begrenzt, wie in A:bb. 4 und 5 schematisch dargestellt ist.
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Ein solcher breiterer Verdrängerkörper 2 kann erfindungsgernäß auch
so ausgebildet und seitlich versetzt @angebracht sein, daß durch die Schirmwirkung
des Verdrängerkörpers das Einströmen in den Verbrennungsraurn 4 bevorzugt von einer
Saite erfolgt, wodurch sich- die beiden Wirbelwalzen 10 ungleichmäßig ausbilden
und in dem Verbrennungsraum eine vorwiegend in. einer Richtung kreisende Luftbewegung
erzeugt wird.
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Zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Verdrängerströmung kann auch
der Kolbenboden verschiedene Höhe über dem I,,ol-benbolzen erhalten und der Brennraum
4 in Zyliindenlopf und Kolben in verschiedenen Anteilen untergebracht sein.
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Durch die beschriebenen Vorkehrungen im Verbrenii:ung:sraum wird gewährleistet,
diaß sich eine saubere, gerichtete Luftströmung ausbildet, auch ,venn die Durcht:rittsquersch:nitte
verhältnismäßig groß ausgeführt sind und deshalb die Strahlgeschwindigkeit der Verdrängerströmung
nicht so hoch ist wie bei bisher bekanntgewordenen Ausführungen. Bei gleich guter
Gemischanfbereitun:g ist daher zu enN-arten, daß die Höchstdrehzahl wegen geringerer
übersch:iebearbeit höher liegt und daß wegen des verhältnismäß:ig großen Umfangs
der Überströmquerschnütte, welche noch dazu .mehr zentral lieagen, die örtliche
Wärmrebelastung in mäßigen Grenzen liegt.
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In Abb, 1 und 3 ist mimt 13 die Stellung dies Kolbens im oberen Totpunkt
gezeichnet.