DE1008524B - Gemischverdichtende Kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Gemischvp,rdichtende Kolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine gemischverdichtende Kolbenbrennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei der am Ende oder nahe dem Ende des Kompressionshubes der Verbrennungsraum durch das Zu#sammenwirken des Kolbenbodens und des Zylinderkopfes mittels einer oder mehrerer aufrechter Wände in zwei oder mehr durch einen schmalen Spalt miteinander verbundene Räume unterteilt ist.
• Gemischverdichtende Kolbenbrennkraf tmaschinen haben, vor allem beim Betrieb mit höherem Verdichtungsverhältnis, die Neigung zu Detonation oder Klopfen. Die Ursache hierfür liegt darin, daß der zueTst entzündete Teil des Gemisches eine sich plötzlich und mit hoher (kschwindigkeit fortpflanzende Druckwelle solcher Druckhöhe erzeugt, daß im gesamten Verbrennungsraum eine nahezu gleichzeitig fü.r die Zündung des gesamten Gerni sches ausreichende Temperatursteigerung eintritt.
• Man hat diesen Mangel dadurch zu beheben versucht, daß klopffeste Brennstoffe mit an sich geringer Verbrennungsgeschwindigkeit oder Brennstoffe mit Zusätzen von Antiklopfmitteln, z. B. Tetraäthylblei. welche die Verbrennungsgeschwindigkeit herabsetzen, verwendet wurden. Der klopffeste Brennstoff ist abQr teurer als der normale, und der Zusatz von Tetraäthylblei bewirkt Bleiabsetzungen im Verbreimungsraum und dadurch insbesondere Verschmutzungen der Zündkerzen.
• Die H'rfindung bezweckt, ein klopffreies Arbeiten der Kolbenbrennkraftmaschine auch bei Verwendung normalen Brennstoff-es und höherer Verdichtungsverhältnisse durch entsprechende konstruktive Ausgestaltung des Kolbenl>rennkraftma",chine zu erzielen.
• Es ist zwar bekannt, den Verbrennungsraum von Kolbenbrennkraftmaschinen am Ende oder nahe dem Ende des Kompressionshubes durch das Zusammenwirken des Kolbenbodens und des Zylinderkopfes mittels einer oder mehrerer aufrechter Wände in zwei oder mehr durch öffnungen miteinander verbundene Räume zu unterteilen. Diese beispielsweise als größere Anzahl von Bohrungen ausgebildeten Off nungen geben verhältnismäßig große Verbindungsquerschnitte 7wischen den einzelnen Teilen des Verbrennungsraumes frei. Es hat sich aber gezeigt. daß eine detonations-bzw. klopffreieVerbrennung nur dann erreicht werden kann, wenn die Trennwände z%-,-ischen den benach-])arten Räumen nur verhältnismäßig sehr schmale Spalte frei lassen.
• Für die Erreichung einer klopffesten 7 erbrennung sind die bekannten Kontruktionen darüber hinaus auch deswegen ungeeignet, weil die Trennwände sehr hohe Temperaturen annehmen, so daß sie eine vorzeitige Zündung mit stoßartiger Explosion des gesamten Gasgemisches verursachen, also gerade die einem klopffreien Betrieb entgegengesetzte Wirkung fördern.
• Erfindungsgemäß wird ein zuverlässiger klopffreier Dau-erbetrieb dadurch ermöglicht, daß zum Zwecke der Kühlung wenigstens eine der Wände mit einem einen Wärmeträger enthaltenden Hohlraum versehen ist. Zweckmäßig besteht der Wärmeträger in an sich bekannter Weise aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt7 z. 13. Natrium,'das den Hohlraum der zu kühlenden Wand teilweise ausfüllt.
• Durch die erfindungsgemäße Kühlung können die zugleich gegen Verzunderung geschütztenTrennwände nicht so hohe Temperaturen annehmen, daß sie die gleichzeitige und stoßartige Einleitung der Verhrennung im gesamten Verbrennungsraum hervorrufen oder begünstigen.
• Es ist zwar bekannt, den Kolben einer Verbrennungskraftmaschine dadurch zu kühlen, daß in diesem ein größerer Hohlraum zur Aufnahme von Wasser, leicht schmelzbaren -.Nletallegierungen oder Salzen geschaffen wird. Hiermit kann aber ein klopffreier Betrieb im Sinne der Erfindung nicht erreicht werden, da hierzu die erforderliche Unterteilung des Verbreimungsraumes nahe dem Ende des Kompressionshubes fehlt. Selbst wenn aber der Kolbenboden oder der zugvordnete Zylinderkopf bei dem bekannten mit Kühlung versehenen Kolben mit Trennwänden an sich bekannter Ausführungen versehen wäre, würd-e noch die erfindungsgemäße innere Küblung der Trennwände fehlen, die für die Erreichung eines klopffreien Betriebes erforderlich ist, da die Kühlung des Kolbenbodens für die Kühlung der Trennungswände praktisch wirkungslos bleibt. Die Erfindung wird an Fland der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es stellt dar Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch den oberen Teil' der gemischverdichtenden Kolbenbre-nnkraftmaschine und Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kolbenbrennkraftinaschine nach Fig. 1 bei entferntem Zylinderkopf. Um den Sinn des kurvenförmigen Verlaufes der Trennwände verständlich zu machen, wurden die in Fig. 2 an sich nicht ,ichtb,2,ren Teile 4, 5 gestrichelt angede utet.
• Gemäß- der Zeichnung ist im Zylinder 1 ein Kolb,-n 2 in Längsrichtung beweglich. Im Zylinderkopf 3 ist die Zündkerze 4 angeordnet, während mit 5 die Ventile angedeutet sind. Nach der Zeichnung befindet sich der Kolben im Zvlinder in der höchsten Lage am Ende des Kompressionshubes.
• Der zwischen dem Kolbenboden und dem Zylinderkopf befindliche Verbrennungsraum ist durch Trennwände 6 und 7 unterteilt, wobei zwischen den Trennwänden und dem Zylinderkopf schmale Spalte 8 und 9 frei bleiben. Die durch die Trennwände 6, 7 gebildeten Kammern 10, 11, 12 des Verbrennungsraumes stehen durch die schmalen Spalte 8 und 9 paarweise miteinander in Verbindung.
• Im Innern der Wände 6, 7 sind Hohlräume 13, 14 angeordnet, die zur Kühlung dieser Wände mit dem Wärmeträger, vorzugsweise einem solchen aus Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, wie etwa Natrium, teilweise ausgefüllt sind.
• Infolge der durch die Trennwände 6, 7 frei gelassenen schmalen Spalte 8, 9 wird die bei der Zündung in der Kammer 10 entstehende Druckwelle daran gehindert, sich plötzlich dem in den Kammern 11 und 12 befindlichen Gemisch mitzuteilen und dadurch die detonationsartige Verbrennung auszulösen. Die Verbrennung pflanzt sich vielmehr mit Zeitverzögerung vorn Raum 10 über den Raum 11 zum Raum 12 fort, wobei die gekühlten Wände 6, 7 nicht so hohe Temperaturen annehmen können, daß sie selbst zur vorzeitigen Entzündung der in den Räumen 11 und 12 befindlichen Gasgemische beitragen können. .Nach Möglichkeit werden die Trennwände konzentrisch mit Bezug auf die Zündkerze angeordnet. je nach der räumlichen Anordnung der Zündkerze sowie der Ventile kann von dieser konzentrischen Anordnung der Trennwände abgesehen werden.
• Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung sind die Trennwände 6, 7 beispielsweise als besondere Bauteile lösbar bzw. auswechselbar auf dein Koll)cilboden an , - :' eordnet. Sie können auch mit dem Kolben bzw. Zylinderkopf eine Einheit bilden. Es ist auch möglich, die Trennwände auf dem Zylinderkopf entsprechend anzubringen. Sie können auch teilweise auf dem Kolben und teilweise auf dem Zylinderkopf angeordnet sein.
• Obwohl die Kühlung der Trennwände eine vorzeitige Verzunderung derselben verhindert, können sie an ihren Enden abgerundet ausgebildet sein, um einem Abbrennen sicharfer Kanten zusätzlich vorzubeugen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE-1. Gernischverdicht,-nde Kolbenbrennkraf tmaschine mit Fremdzündung, bei der am Endc oder nahe dem Endz des Kompressionshubes der Verbrennungsraum durch das Zusammenwirken des Kolbenbodens und des Zylinderkopfes mittels einer Wand oder mehrerer aufrechter Wände in zwei oder mehr durch einen schmalen Spalt miteinander verbundene Räume unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Kühlung wenigstens eine der Wände mit einem einen Wärmeträger enthaltenden Hohlrauin versehen ist.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger in an sich bekannter Weise aus einem 'Metall mit niedrigem Schmelzpunkt. z. B. Natrium, besteht, das den Hohlraum der zu kühlenden Wand teilweise ausfüllt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 419 500, 502 964, 493 150; französische Patentschrift Nr. 666 541.