DE1211435B

DE1211435B - Luftverdichtende, selbstzuendende Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1211435B
Application number: DEM34676A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Siegfried Meurer
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1957-07-06
Filing date: 1957-07-06
Publication date: 1966-02-24

Description

Luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine mit einem im Kolben angeordneten rotationskörperförinigen Verbrennungsraum, auf dessen Wandung der flüssige Kraftstoff zu seinem größten Teil unmittelbar in der Weise reflexionsfrei aufgetragen wird, daß eine möglichst große Fläche der Brennraumwand mit Kraftstoff filmartig benetzt wird, der Kraftstoff an der Wand haftenbleibt und die bereits beim Ansaughub in Drehung versetzte, um die Brennraumachse rotierende Verbrennungsluft an den Auftreffstellen des Kraftstoffes auf die Brennraumwand mit sehr hoher Geschwindigkeit vorbeigeführt wird, wobei der Kraftstoff in Dampfform allmählich abgelöst, mit der Luft vermischt und verbrannt wird.
Bei Maschinen der geschilderten Art ist es wünschenswert, daß der vom Kraftstoff benetzte Teil der Brennraumwand möglichst groß ist. Hat nun der Brennraum, wie bekannt, die Form einer Hohlkugel oder eines Hohlellipsoides und trifft der Kraftstoffstrahl unter einem spitzen Winkel auf die Brennraumwand auf, so erfolgt die Ausbreitung des Kraftstoffes auf der Brennraumwand in Richtung des Brennstoffstrahles in befriedigender Weise, indem der Kraftstoff infolge seiner kinetischen Energie das Bestreben hat, peripherisch um die Hohlkörperform herumzufließen.
Im übrigen wird jedoch die Ausbreitung des Kraftstoffes bei bisher bekannten Brennraumformen durch die konkave Krümmung des Hohlellipsoides oder die Hohlkugel behindert. Die Brennraumform löst etwa die Wirkung einer Rinne aus, in der eine Flüssigkeit stets das Bestreben hat, der Sohle entlang zu laufen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Uen rotationskörperförmigen Brennraum einer Brennkraftmaschine der genannten Gattung derart auszugestalten, daß eine filmartige Ausbreitung des Kraftstoffes nach jeder Richtung hin begünstigt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der Brennraum als etwa kegelstumpfföriniger Rotationshohlkörper ausgebildet ist, dessen den Brennraumboden bildende Fläche kleineren Durchmessers konkav gekrümmt ist und in die konvex gekrümmte Brennraumseitenwand übergeht, an die sich die Brennraummündung anschließt, wobei die Längsachse des Brennraumes mit der des Kolbens zusammenfällt.
Bei einem Brennraum mit den Merkmalen der Erfindung ist die negative Folge der geschilderten Rinnenwirkung bekannter Brennräume aufgehoben, und es kann in befriedigender Weise eine filmartige Verteilung des Kraftstoffes auf einem möglichst großen Teil der Brennraumwand erzielt werden. Der Kraftstoff hat dank seiner kinetischen Energie nach wie vor das Bestreben, um den den Brennraum bildenden Rotationshohlkörper herumzufließen, er hat aber auch gleichzeitig die Möglichkeit, sich in den übrigen Richtungen der Brennraumwand auszubreiten.
In weiterer Ausj«staltung der Erfindung kann sich an die konvex gekrümmte Brennraumseitenwand ein konkav gekrümmter Flächenteil und daran eine an sich bekannte eingeschnürte kurze Brennraumöffnung von -axial gleichbleibendem Querschnitt anschließen.
Statt dessen ist es auch vorteilhaft, wenn die Brennraummündung von der konvex gekrümmten Brennraumseitenwand an sich trichterförmig erweiternd ausläuft.
Durch beide Ausbildungen des Brennraumlialsteiles wird das Einströmen der Verbrennungsluft vom Arbeitszylinder in den Brennraum vergleichmäßigt.
Dieses öffnungshalsstück kann aber auch im Querschnitt gesehen als ein Vieleck, beispielsweise ein, wie an sich bekannt, gleichseitiges Dreieck oder als ein regelmäßiges Sechseck ausgebildet sein. Hierbei erfolgt die Kraftstoffeinspritzung von einer Ecke des öffnungshalsstückes aus. Ist das öffnungshalsstück im Querschnitt gesehen ein gleichseitiges Dreieck und sind je Arbeitszylinder zwei Ventile vorgesehen, so erfolgt die Kraftstoffeinspritzung von der einen Ecke des Dreiecks aus, während über den beiden anderen Ecken des öffnungshalsstückes je eines der Ventile angeordnet ist. Insbesondere für das Einströmen der Verbrennungsluft in den Brennraum wirkt es sich, wie durch Versuche bestätigt wurde, günstig aus, wenn das öffnungshalsstück elliptischen Querschnitt aufweist. Dabei ist die Einspritzdüse, durch die der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, derart angeordnet, daß bei einer Ansicht auf den Brennraum von oben die längere Achse des elliptischen öffnungshalsstückes und die Längsachse der Einspritzdüse zusammenfallen bzw. daß die eine Achse in der Verlängerung der anderen Achse liegt. Auf diese Art kann sich der Kraftstoff auf der Brennraumwand weitgehend großflächig ausbreiten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen im Kolben angeordneten Brennraum gemäß der Erfindung, -wobei der Kolben und Teile des Zylinderkopfes im Längsschnitt dargestellt sind, F i g. 2 eine Draufsicht auf ein elliptisches öffnungshalsstück, F i g. 3 einen Kolbenbrennraum mit einer sich trichterförmig erweiternden Brennraummündung, F i g. 4 und 5 je einen Kolben als Ansicht auf den Kolbenboden zur Darstellung vieleckiger Querschnittsformen des kurzen öffnungshalsstückes, welches den ün Kolben angeordneten Brennraum mit dem Verdichtungsraum verbindet.
Der als Rotationshohlkörper ausgebildete Brennraum 1 gemäß F i g. 1 ist etwa kegelstumpfförmig und gleichachsig mit dem Kolben 2 und dem Zylinder 3 im Kolben angeordnet. Der Kraftstoff wird über die Einspritzdüse 4, die im Kopf des Zylinders schräg liegend angeordnet ist, in den Brennraum 1 eingebracht. Der Hauptteil des eingebrachten Kraftstoffes wird in mehreren geschlossenen, kurzen Kraftstoffstrahlen 18, die unter spitzem Winkel auf die Brennraumwand gerichtet sind, auf diese aufgetragen und als Film auf der Brennraumwand verteilt. Der Kraftstoffilm wird stetig von der im Verdichtungsraum des Zylinders um die Brennraumachse kreisenden Verbrennungsluft abgelöst und mit dieser vermischt, wobei ein brennbares Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch entsteht. Die Zündung erfolgt mittels des Restkraftstoffes, der sich infolge Randablösung vom Kraftstoffstrahl unmittelbar mit der Verbrennungsluft vermischt hat. Der Kraftstoff erhält beim Austritt aus der Düse eine kinetische Energie vermittelt, unter deren Wirkung sich der wandverteilt aufzubringende Kraftstoff in Umfangsrichtung des Brennraumes auf der Brennraumwand verteilt. Senkrecht zu dieser Richtung wird die Verteilung des Kraftstoffes durch einen konvex gekrümmten Teil der Brennraumwand begünstigt, der sich von dem Brennraumumfang 5-5 bis zum Brennraumumfang 6-6 erstreckL Nach unten schließt sich an den konvex gekrümmten Teil der Brennraumwand ein konkav gekrümmter, als Brennraumboden ausgebildeter Teil 7 der Brennraumwand an. Nach oben schließt sich an den konvex gekrümmten Teil der Brennraumwand ebenfalls ein konkav gekrümmter Teil 8 an, der in das zylindrische Halsstück 9 übergeht, über das der Brennraum mit dem Arbeitszylinder verbunden ist. Auf diese Weise entsteht am oberen, offenen Ende des Brennraumes eine Wulst welche die Wirbelung der Verbrennungsluft begünstigt. Die Brennraumwand kann im oberen Anschluß an den konvex gekrümmten Teil aber auch entsprechend den Linienzügen 10 (F i g. 3) trichterförmig auslaufen. Wie F i g. 3 zeigt, bietet diese Formgebung dem Kraftstoff wiederum gute Bedingungen für ein großflächiges Ausbreiten auf der Brennraumwand. Im horizontalen Querschnitt kann der Brennraum die Form eines Kreises oder einer Ellipse haben.
Gemäß F i g. 2, 4 und 5 kann der öffnungsquerschnitt des Brennraumes elliptisch oder vieleckig ausgebildet sein. Liegt als Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck 9 b vor (F i g. 4), so erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffes über die Düse 4 von einer Ecke des dreieckigen Öffnungshalsstückes 9 b aus. Sind hierbei für einen Arbeitszylinder zwei Ventile 19, 20 (F i g. 4) vorgesehen, so ist je eines der Ventile über einer der beiden anderen, Ecken des Halsstückes angeordnet. Ist der Querschnitt des Halsstückes 9 eine El- lipse 9 c (F i g. 2), so fallen die Längsachse der Düse 4 und die längere Achse der Ellipse bzw. deren Verlängerungen in der Ansicht gemäß F i g. 2 zusammen.

Claims

Patentanspräche: 1. Luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine mit einem fin Kolben angeordneten rotationskörperförnügen Verbrennungsraum, auf dessen Wandung der flüssige Kraftstoff zu seinem größten Teil unmittelbar in der Weise reflexionsfrei aufgetragen wird, daß eine möglichst große Fläche der Brennraumwand mit Kraftstoff filmartig benetzt wird, der Kraftstoff an der Wand haftenbleibt und die bereits beim Ansaughub in Drehung versetzte, um die Brennraumachse rotierende Verbrennungsluft an den Auftreffstellen des Kraftstoffes auf die Brennraumwand mit sehr hoher Geschwindigkeit vorbeigeführt wird, wobei der Kraftstoff in Dampfform allmählich abgelöst, mit der Luft vermischt und verbrannt wird, d a - durch gekennzeichnet, daß der Brennraum (1) als etwa kegelstumpfförrniger Rotationshohlkörper ausgebildet ist, dessen den Brennraumboden (7) bildende Fläche kleineren Durchmessers konkav gekrümmt ist und in die konvex gekrümmte Brennraumseitenwand übergeht, an die sich die BrennraummUndung anschließt, wobei die Längsachse des Brennraumes mit der des Kolbens zusammen ällt.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die konvex gekrümmte Brennraumseitenwand ein konkav gekrümmter Flächenteil (Wulst 8) und daran eine an sich bekannte eingeschnürte kurze Brennraumöffnung (Halsstück 9) von axial gleichbleibendem Querschnitt anschließen (F i g. 1). 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenuraummündung von der konvex gekrümmten Brennraumseitenwand an sich trichterförmig erweiternd ausläuft (10, F i g. 3). 4. Brennkraftmaschine nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnungshalsstück im horizontalen Querschnitt, wie an sich bekannt, die Form einer Ellipse aufweist (9 c, F i g. 2). 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Öffnungshalsstück ün Querschnitt gesehen als ein Vieleck, beispielsweise ein, wie an sich bekannt, gleichseitiges Dreieck oder ein regelmäßiges Sechseck ausgebildet ist (F i g. 4 und 5). 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, deren Öffnungshalsstück im Querschnitt gesehen die Form eines gleichseitigen Dreiecks aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzung, wie an sich bekannt, von einer der Ecken des öffnungshalsstückes aus erfolgt. 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung von zwei Ventilen je Arbeitszylinder die Ventile über zwei Ecken des öffnungshalsstückes angeordnet sind und die Kraftstoffeinspritzung von der dritten Ecke aus erfolgt. 8. Brennkraftmaschine nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (4, F i g. 2), über die der Kraftstoff in den Brennraum (1) eingespritzt wird, derart angeordnet ist, daß bei einer Ansicht auf den Brennraum von oben die längere Achse des elliptischen Öffnungshalsstückes und die Längsachse der Düse zusammenfallen bzw. die eine Achse in der Verlängerung der anderen Achse liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 751001, 894 635; britische Patentschriften Nr. 380 934, 736 453. In Betracht gezogene ältere Patente. Deutsche Patente Nr. 972 030, 1038 331.