DE1068944B

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Publication number: DE1068944B
Application number: DENDAT1068944D
Authority: DE
Publication date: 1959-11-12

Description

Mit Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschine Es ist eine mit Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschine bekannt, bei der von der für ein Arbeitsspiel des jeweiligen Zylinders zugemessenen und in Nähe des Brennraumes vorgelagerten Kraftstoffmenge ein Teil während des Verdichtungshubes des Motorkolbens von der aus dem Hauptbrennraum im Zylinder in eine Nebenkammer strömenden Luft über eine Bohrung mitgerissen wird, sich in der Nebenkammer entzündet und zu brennen anfängt, während der andere Teil des Kraftstoffs bei der durch die Drucksteigerung in der Nebenkammer bewirkten Rückströmung des brennenden Kraftstoff-Luft-Gemisches über eine zureite Bohrung in den Hauptbrennraum mitgerissen wird und dort ausbrennt. Diese Maschine, deren Nebenbrennkammer als Vorkammer mit ungeordneter Strömung ausgebildet ist, konnte <2war unter bestimmten Bedingungen zum Laufen gebracht werden, erwies sich aber beim Anlassen und unter wechselnden Betriebsbedingungen als nicht zuverlässig. Der Kraftstoff muß dabei dem Vorratsraum unter Überdruck über ein zwangsgesteuertes Ventil zugeführt und zum Anlassen eine Zündhilfe vorgesehen werden.
In den letzten Jahren haben sich nun die Vorstellungen über den Ablauf der Zündung und Verbrennung in einem Dieselmotor gewandelt. Die neuen Vorstellungen haben inzwischen in ,mehreren Bauarten ihren Ausdruck und ihre Bestätigung gefunden. Danach ist es im Hinblick auf ruhigen Lauf, niedrige Spitzendrücke, Kraftstoffgleichgültigkeit und geringen Kraftstoffverbrauch am günstigstent.wenn -von der je Arbeitsspiel in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmenge nur ein kleiner Bruchteil- sich ;durch. die Verdichtungswärme selbst entzündet. Die Hauptmenge des eingespritzten Kraftstoffes soll vor einer Selbstzündung bewahrt werden, und zwar so lange, bis der Kraftstoff verdampft ist. Der Kraftstoffdampf wird dann im Maße seiner Zntstehung, also jeweils in kleinen Teilmengen, von -der . »Zündflamme« fremdgezündet, die sich aus der kleinen selbstentzündeten-Kraftstoffmenge entwickelt hat. Die bisher bekanntgewordenen Verfahren und-Einrichtungen zur Ausübung dieser Verfahren, die von den neuen Forschungsergebnissen Gebrauch machen, kommen aber nichi ohne F;nspritzpumpeundEinspritzdüse aus.
Bei der erfindungsgemäß gestalteten. Brennkraftmaschine wird die für einen Arbeitshub erforderliche Kraftstoffmenge in an sich bekannterWeise vor Beginn des Verdichtungshubes in Nähe des Brennraumes 'vOr-, gelagert und die vorgelagerteKraftstoffmengewährend des Verdichtungshubes von der aus dem Hauptbrennraum in eine mit diesem durch einen eingeschnürten Überströmkanal v erbundene Nebenbrennkammer überströmenden Luft über Kanäle aus dem Vorratsraum angesaugt. Im Unterschied zu der bekannten Maschine, bei der die Verbindungskanäle kurz vor und kurz hinter der Einschnürung in den Überströmkanal münden, münden diese Kanäle beim Erfindungsgegenstand einerseits in den Hauptbrennraum oberhalb der oberen Kolbenumkehrstellung und andererseits etwa an der engsten Stelle des Überströrnkanals. Ferner wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch, wie an sich bekannt, tangential in die am Innenumfang stetig gekrümmte Neben= kammer eingeführt, wobei der@Überströnikanal und die Nebenkammer derart ausgebildet und bemessen sind, daß das Gemisch in der Nebenkammer eine verhältnismäßig höhe Drehgeschwindigkeit erhält, so daß die schweren Kraftstofftröpfchen auf die Nebenkammerwand äusgeschleudert werden, die in an sich bekannter Weise so gekühlt ist, daß einerseits keine Zersetzung des Kraftstoffes eintreten kann, andererseits eine sichere Verdampfung des Kraftstoffes gewährleistet ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Verbindungskanäle zwischen Vorratsraum und Brennrain gewährleistet die höchstmögliche Saugwirkung auf den während des Verdichtungshutes in den Brennraum .zu fördernden Kraftstoff.- Denn auf die Mündung der Kanäle im Hauptbrennraum wirkt ein Druck, der bei der geringen Luftbewegung .an dieser Stelle (Übergang der radialen Strömung im Zylinder oberhalb des Motorkolbens in eine anilähernd axiale Strömung durch den Überströmkanal zur Nebenkammer) praktisch gleich dem jeweiligen Gesamtdruck.ist, auf die -an der engsten Stelle des Überströmkanals einmündenden Kanäle dagegen ein Druck, der um den der höchsten Geschwin-.:digkeit:-im Überströmkanal zugeordneten Staudruck geringer als der Gesamtdruck ist. Der Unterschied zwischen diesen beiden Drücken steht für die Beschleunigung und Förderung des vorgelagerten Kraftstoffs zur Verfügung. Dieserwird nicht wie bei der bekannten Maschine nur teilweise, sondern annähernd in voller Menge während des Verdichtungshubes in den Brennraum gefördert. Die erfindungsgemäße Anordnung der Kanäle hat außerdem während des Saughubes die wesentliche Wirkung, daß der Kraftstoff ohne Hilfe einer Förderpumpe oder von statischem Druck, lediglich durch die Saugwirkung des Motorkolbens, dem Vorratsraum zugeführt werden@kann.
In die zum Vorratsraum führende Leitung sind RückschIagventile zur Verhinderung einer Rückströmung öder eines Gasdurchschlages während des Arbeitshubes sowie ein Drosselventil, mit dem die Kraftstoffmenge und damit die Motorleistung geregelt wird, eingefügt. Zur Gleichhaltung des Druckes in der Kraftstoffleitung wird in diese zweckmäßig ein Zwischenbehälter eingefügt, dessen Flüssigkeitsstand, z. B. durch eine Schwimmereinrichtung, gleichgehalten wird. Der einzuhaltende Flüssigkeitsstand wird zweckmäßig regelbar gemacht.
Durch die Ausbildung der Nebenbrennkammer als Schleuder- oder Zentrifugierkammer ist erreicht, daß ein größerer Teil des Kraftstoffes in flüssiger Form auf die 11rennkammerwand auftrifft, der bei geeigneter Wandtemperatur nach und nach ins Innere der umlaufenden Gemischwalze hinein verdampft. Verhältnismäßig feine Tröpfchen des Kraftstoffes gelangen infolge ihrer geringen Masse ins Innere der Walze, wo sie sich zuerst entzünden und als Zündflamme für die an die Wand geschleuderten und allmählich verdampfenden gröberen Tropfen wirken.
'Im Betrieb wird die Kammerwand durch an sich bekannte Maßnahmen, z. B. durch Kühlung mit Luft oder Wasser, auf einer Temperatur gehalten, die die vorzeitige Zersetzung des Kraftstoffes ausschließt.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens, und zwar stellt sie einen senkrechten Schnitt durch den Brennraum eines erfindungsgemäß gestalteten Motors dar. Der Kraftstoff strömt während des Saughubes des Motorkolbens aus dem Kraftstoffbehälter a über das Drosselventil b und das Rückschlagventil c in den Vorratsraum d, wo er zunächst vorgelagert wird. Die während des Verdichtungshubes aus dem Hauptbrennraum e durch den Kanal f in die kreisscheiben- oder kugelförmig gestaltete Nebenkammer g überströmende Luft saugt den Kraftstoff aus dem Vorratsraum d durch den Kanal h an und schleudert ihn dann bei Bildung der Walze in der Nebenkammer g durch Trägheitswirkung an die Kammerwand aus. Wie ersichtlich, ist die Mündung des Kanals h in den eingeschnürten Hals des Überströmkanals fgelegt und der Vorratsraum d andererseits durch den Kanal i mit dem Hauptbrennraum e verbunden.
Fig. 2 gibt ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens mit in die Kraftstoffleitung eingefügtem Zwischenbehälter mit Schwimmereinrichtung wieder. Der Kraftstoff strömt aus einem Behälter über die beweglich ausgeführte Leitung k in den Zwischenbehälter l mit Schwimmer m. Der Zwischenbehälter Z hat einen regelbaren Flüssigkeitsstand. Die Regelung geschieht beispielsweise durch Höhenverstellung des Mundstückes k1 der Kraftstoffzuleitung k mittels eines Verstellorgans, z. B. einer Stellschrauben. Sie kann aber auch in beliebiger anderer Weise in Anpassung an die jeweilige Schwimmeranordnung vorgenommen werden. Aus dem Zwischenbehälter gelangt der Kraftstoff über das Drosselventil b und das Rückschlagventil c in den Vorratsraum d. Die Bemessung und Anordnung der Kanäle d, lt, i, o und die Anordnung des Zwischenbehälters sind Mittel, um den Einfluß der Motordrehzahl auf den Kraftstoffzufluß zum Vorratsraum d und auf die Saugwirkung der durch den Kanal f überströmenden Luft auf den im Raum d vorgelagerten Kraftstoff auszugleichen.
Der Zufluß des Kraftstoffs zu dem Vorratsraum d kann ähnlich wie bei Ottomotorenvergasern durch Düsen verschiedenen Querschnitts, die in die Zuflußbohrungen eingesetzt werden, -den jeweiligen Betriebsanforderungen angepaßt werden.
Das Verfahren ist außer für Viertaktmotoren auch für Zweitaktmotoren geeignet.

Claims

PATEN TANSPRVCNE: 1. Mit Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschine, bei der die für einen Arbeitshub erforderliche Kraftstoffmenge vor Beginn des Verdichtungshubes in Nähe des Brennraumes vorgelagert wird und die vorgelagerte Kraftstoffmenge während des Verdichtungshubes von der aus dem Hauptbrennraum in eine mit diesem durch einen eingeschnürtenüberströmkanal verbundene Nebenbrennkammer überströmenden Luft über Kanäle aus dem Vorratsraum angesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kanäle einerseits (i) in den Hauptbrennraum oberhalb der oberen Kolbenumkehrstellung-und andererseits (h) etwa an der engsten Stelle des Überströmkanals (f) münden und das Kraftstoff-Luft-Gemisch, wie an sich bekannt, tangential in die am Innenumfang stetig gekrümmte Nebenkammer eingeführt wird, wobei der Überströmkanal und die Nebenkammer derart ausgebildet und bemessen sind, daß das Gemisch in der Nebenkammer eine verhältnismäßig hohe Drehgeschwindigkeit erhält, so daß die schwereren Kraftstofftröpfchen auf die Nebenkammerwand ausgeschleudert werden, die in an sich bekannter Weise so gekühlt ist, daß einerseits keine Zersetzung des Kraftstoffs eintreten kann, andererseits eine sichere Verdampfung des Kraftstoffs gewährleistet ist. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der in die den Kraftstoff zum Vorratsraum führende Leitung ein Drosselventil und ein Rückschlagventil eingefügt sind, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Drosselventil ein Kraftstoff-Zwischenbehälter eingefügt ist, dessen Flüssigkeitsstand, z. B. durch eine Schwimmereinrichtung, gleichgehalten wird und in seiner Höhe regelbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 736 651, 201155, 674526; USA.-Patentschrift Nr. 2 528 263.