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Dieselmaschine mit einer Wirbelkammer Das Hauptpatent betrifft eine
Dieselmaschine mit einer Wirbelkammer, in die während des Verdichtungshubes über
einen Überströmkanal die gesamte Verbrenntmgsluft oder ein wesentlicher Teil derselben
derart hineingedrückt wird, daß sie während der Einspritzdauer in der Wirbelkammer
als Ganzes in nur einer Richtung um eine Achse rotiert. Hierbei wird in die rotierende
Luft der Brennstoff eingespritzt, und der an die Mündung des Überströmkanals angrenzende
Bereich der Wirbelkammer, über den die rotierende Verbrennungsluft hinwegstreicht,
ist als ebene oder annähernd ebene Fläche ausgebildet, in die der Überströmkanal
unter einem spitzen Winkel mündet und an die sich unter einem stumpfen Winkel ein
Wandungsteil der Wirbelkammer anschließt. Dieser Wandungsteil erteilt der rotierenden
Verbrennungsluft eine im wesentlichen parallel zur ebenen Fläche gerichtete Geschwindigkeitskomponente.
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Gemäß der Zusatzerfindung wird bei einer solchen Dieselmaschine nur
der Teil der Kammeroberfläche, über den die rotierende Luft hinwegstreicht, unmittelbar
bevor sie die ebene Fläche erreicht, unter einem stumpfen Winkel zu letzterer geneigt
angeordnet, während die ebene Fläche jenseits der Mündung des Überströmkanals unmittelbar
in eine annähernd kugelige Fläche übergeht.
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Durch die erwähnte ebene Fläche wird ein scharfer Übergang in der
Richtung der Wirbelkammerwandung an einer Stelle erreicht, die in der Umlaufrichtung
der Ladung unmittelbar vor der Innenwandung des überströmkanals liegt. Durch diesen
Richtungswechsel wird eine ge-,visse Wirbelung in der Ladung erzeugt, die zur Folge
hat, daß sich ein wirksamer Verbrennungsvorgang abspielt.
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Solche schroffen Richtungsänderungen der rotierenden Ladeluft, die
zur Mitte der Wirbelkammer hin gerichtete Wirbel entstehen. lassen und daher eine
gute Durchmischung von Luft und Brennstoffteilchen ergeben, liegen auch bei einer
Dieselmaschine nach dem Hauptpatent vor. Der Zusatzerfindung liegt nun die Erkenntnis
zugrunde, daß praktisch die gleiche Wirkung auch erreicht werden kann, wenn man
in der Wirbelkammer nur eine derartige schroffe Richtungsänderung vorsieht. Fraglich
könnte sein, ob es vorteilhafter ist, die zur Wirbelbildung Veranlassung gebende
Kante vor oder hinter die Überströmkanalmündung zu legen. Nach der Zusatzerfindung
läßt man nun den Wirbel bestehen, der sich vor der überströmkanalmündung ausbildet.
Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dafi der feinzerstäubte Brennstoff in der Luftladung
der Wirbelkammer von der Kante des Übers.trömkanals fortgeführt wird. Sowohl bei
der Bildung der Zylinderladung als auch beim Überströmen der letzteren in der, Zylinder
wird das Erreichen einer möglichst homogenen Mischung von Luft und Brennstoff erleichtert
sowie das Niederschlagen von Brennstofftröpfchen an der Wandung des Überströmkanals
weitgehend verhindert.
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Eine Ausbildung der Wirbelkammer in der oben angegebenen Weise ergibt
demnach nicht ganz so gute Ergebnisse bezüglich der Mischung von Brennstoff und
Luft wie eine Wirbelkammer gemäß dem Hauptpatent; dafür ist sie aber sehr einfach
herzustellen und zeigt doch noch wesentlich bessere Ergebnisse als die bisher bekanntgewordenen
Wirbelkammern.
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An dieser Stelle sei bemerkt, daß bereits eine Dieselmaschine bekannt
ist, deren Brennkammer einen flachen Bodenteil besitzt, an dessen Kante der Überströmkanal
mündet und der verhältnismäßig schroff in seine zylindrische Seitenwandung übergeht.
Hier ist aber der Überströmkanal so ausgebildet, daß er keine ausgesprochene Richtung
aufweist, und die Formen der Wirbelkammer, des Überströ mkanals und des Zylinderkopfes
sind so gewählt, daß sich beim Beginn des Verdichtungshubes eine andere Rotationsrichtung
der Luft in der Wirbelkammer ergibt als am Ende dieses Hubes. Es ergibt sich also
eine völlig regellose Luftbewegung. Im Gegensatz hierzu wird bei einer Bauform nach
der Zusatzerfindung mit den oben angegebenen Mitteln erreicht, daß sich eine regelmäßige
Rotation
der in der Wirbelkammer enthaltenen Luft um eine feste Achse herum während des ganzen
Verdichtungshubes ergibt. Die vorstehend aufgeführten Vorteile können daher mit
der bekannten Brennkammerausführung nicht erzielt werden.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform eines Heißpfropfens nach
der Erfindung im Grundriß. geschnitten längs der Linie III-III der Fig.2. Fig.2
diesen Heißpfropfen im Aufriß, geschnitten längs der Linie IV-IV der Fig. 1, Fig.3
eine zweite Ausführungsform eines Heißpfropfens im Schnitt längs der Linie V-V der
Fig. 4, Fig. 4 den Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 3 und Fig. 5 einen Schnitt
durch einen Teil des Zylinderkopfes einer Dieselmaschine, der die Lage des Heißpfropfens
im Zylinderkopf zeigt.
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In dem auf den Zylinder L (vgl. Fig. 5) befestigten Zylinderkopf ist
eine Wirbelkammer K vorgesehen, in die von oben her die Brennstoff-Einspritzdüse
J hineinragt. Der untere Teil der Wirbelkammer wird durch einen Heißpfropfen abgeschlossen,
der mit dem Zylinderinnern über einen schräg angeordneten überströmkanal C in Verbindung
steht. Der eingezeichnete Pfeil E deutet die Bewegungsrichtung der Luft während
des Verdichtungshubes an.
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Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Heißpfropfen ist der obere
Teil B der Kammer zylindrisch gestaltet. Daran schließt sich. links der Mitte eine
schräg gerichtete Wand H an, die verhältnismäßig schroff in den flachen Bodenteil
F übergeht. Im Bodenteil mündet der Überströmkanal C und geht bei D allmählich in
eine gekrümmte Wandfläche A über.
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Die Bewegungsrichtung der Luftladung ist durch den Pfeil F. angedeutet;
der in dieser Richtung vor der Mündung des Überströmkanals C liegende Flächenteil
ist eben ausgebildet, wobei die schräge Wandung H mit plötzlicher Richtungsänderung
in den ebenen Flächenteil F übergeht.
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Wird also die Luftladung durch den Überströmkanal C in die Wirbelkammer
gedrückt, so wird sie gezwungen, um die Kammerachse zu rotieren; in diese Luft wird
dann Brennstoff: eingespritzt. Die schräge Fläche F1 verleiht der umlaufenden Luftladung
eine Geschwindigkeitskomponente parallel zur ebenen Fläche F; dies hat zur Folge,
daß etwa vorhandene kompakte Brennstoffteilchen über den Kanal C hinwegbefördert
werden und daß der nicht kontinuierliche Übergang zwischen den Flächen Ir und F
einen örtlichen Wirbel erzeugt. Hierauf ist der durch. die Erfindung erzielte Erfolg
einer besseren Mischung des Brennstoffs mit Luft und damit einer besseren Betriebsweise
zurückzuführen.
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Der vorstehend beschriebene Heißpfropfen läßt sich durch Gießen in
seine endgültige Form bringen; man kann ihn aber auch durch eine Bearbeitung auf
der Drehbank und der Fräsmaschine herstellen. In Fig. 3 und 4 ist ein Heißpfropfen
dargestellt, der ebenfalls wie der Heißpfropfen nach Fig. 1 und 2 auf der einen
Seite eine schräge Wandung H besitzt, die unvermittelt in die ebene Bodenfläche
F übergeht. Im Grundriß gesehen ist diese schräge Wandung als Teil eines Kreisbogens
geformt, so daß die Wand einem Teil eines Kegelstumpfes entspricht. Zum Unterschied
gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 besitzt aber die Fläche FI der Bauart
nach Fig. 3 und 4 einen kleineren Krümmungsradius. Die Mittelachse der nach Art
eines Teilkegelstumpfes geformten Fläche H liegt nicht konzentrisch zur kugeligen
Fläche A. Auch in diesem Fall scann die Innenwand des Heißpfropfens auf der Drehbank
hergestellt werden, und zwar zuerst in Ausrichtung gegenüber der Achse der kugeligen
Wandfläche A und dann gegenüber der Achse der Fläche H.
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Anders als bei der Anordnung nach dem Hauptpatent wird die Mündung
des Überströmkanals nicht auf allen Seiten von einer ebenen Fläche F umgeben. Vielmehr
geht die eine Seite des überströmkanals glatt in die gekrümmte Seitenwand der Wirbelkammer
über. Es liegt jedoch in der Bewegungsrichtung der rotierenden Luftladung vor der
Einmündung des Überströmkanals in die Wirbelkammer immer eine ebene Fläche F.