Luftverdichtende Hubkolben-Einapritz-Brennkraftmaschine mit Drehgeschwindigkeitsordnung
im Mischvorgang. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Erfindungsgegenstand
der AraMEZDUNG@;151918 Ia/46a9, die eine Ansaugrohranordnung für Brennkraftmaschinen
mit der gleichen erfinderischen Idee, aber nur für den speziellen Fall des Mittenkugelbrennraumes
beschreibt. Sinn der vorliegenden Erfindung ist es, auch für alle anderen Fortiten
des mittigen Brennraumes eine Lehre zum Handeln zu geben, wie die Abstimmung der
Ansauganlage auf die Brennraumform erfolgen kann. Die Erfindung ist,* wie dieM51
918 Ia/46a9, bei luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschinen anzuwenden, deren
Ansaugleitung zum Zylinder hin in ein drallbildendes Organ und zum Luftfilter hin
in einen Druckausgleich mündet, der die Massenschwingung der Ansaugleitung unterbricht,
wobei nur so4che Zylinder,.äerbunden
sind >,
deren Ansaugtakte den Füllungsvor-
gang
nicht gegenseitig stören. Da es sich als schwierig erwiesen hat,
die im Hauptpatent
bezüglich der Verbesserung des Mischvorganges gegebene Lehre richtig zu verstehen,
wird im
Nachstehenden die prinzipielle Auswirkung
der Ansauganlage
auf den Mischvorg4ng in Mittelbrennräumen näher
erläutert.
Auf den
Füllungsgrad 1
bezogen könnte ein Dieselmotor 16 pmi Mitteldruck
erreichen, wenn die Luft-Kraftstoffvermischung
hundertprozentig gelingen
würde. Daß nur 50,bis
70 96
dieses
Mitteldruckes
erreicht werden, liegt an der mangelnden Ordnung des PZischprozesses.
| Für den Mischvorgang gibt es die alten Methoden des kräfti- |
| gen Durcheinanderwirbelns von Kraftstoff und Luft, oder die |
| Verteilung des Kraftstoffes, über den ganzen Brennraum durch |
| C |
| möglichst viele Düsenstrahlen. 1Pür solche liliscizvcr c;ü@1ge
i;;t |
| es gl.eichgültia, wie die Luft in den Zylinder gebracht wird. |
| Die außerhalb des Zylinders befindlichen Organe liabc_i !.:einen |
| Einflug auf den Mischvorgang. |
| Die nächste Stufe der Entwicklung betrifft Mischvorgänge, |
| die durch ein Drallorgan im Einlaßkanal bereits au::erhalb |
| des Zylinders vorbereitet werden. Die Brennraumluft wird im |
| Einlaßhub in rasche Umdrehung gebracht, so dal@ sie am Xraft- |
| stoffstrahl- oder der nufdampfstelle des Kraftstoffes an der |
| Brennraumwand vorbei gedreht wird und sich mit i@rai'fstof_!.'- |
| dampf -v(-ii,üitschen han a. . |
Diese Entwicklung wurde nun erfindungsgemäß dahingehend fortgesetzt, daß die 1)rehgesciiwindigkeit
der hurt man auch noch der Form des Brennrau.les an@;opa!@t wird. Es leuchtet ein,
da.ß, z.B. in einem Brerinrauln nach Figur 1 die zuerrt eingebrachte Luft wenig
Drehgeschwindigkeit 5ufweisen mu!=, während die zuletzt eingebrachte Luft eine sehr
hohe Drehgeschwindigkeit benätigt, um während der Einspritzzeit einmal am Kraftstoffstrahl
vorbei zu kommen. .Die umgekehrten Verhältnisse ergeben sich bei einem Brennraum
nach Figur ?_. Ein Brennraum nach Figur > benötigt eine konstante Drehgeschwindigkeit
aller Luftschichten, während der kugelige Brennraum nach Figur 24 dem. natürlichen
Anlauf und Auslauf noch 1m be; ten aneentihert ist. Diese im weiteren mit Drehgeschwindigkeitsordnung
bezeichnete Gestaltung der Drehgeschwindigkeit aller Luftschichben gilt es nach
der vorliegenden erfindungsgemäßen Zehre in der Ansauganlage herzustellen;
d.h. die Drehgeschwindigkeit der durch
| das Drehorgan in den Zylinder eirtlaL,ifenden Luft n"ui2# dem
Ver- |
| lauf des Brennraumdurchmesser so angepa #t werden., 3a:;: im
Au-- |
| geriblck der fKraftstoffeinspritzung alle Luftschichten an- |
| n.hernd die gleiche Winkelgeschwindigkeit aufweisen, und die:;ce |
| Wi nkel.geschwindigkeit näch der Einspritzzeit des Kraftstoff
es |
| bemessen wird. |
| Dreht ;3ie garze Masse vier Luit, osier nur eine chic@it- zu
schnell, |
| dann l:.iift -clie bereits brennende Mischgetsfront in den
'=raft-- |
| atofrstrahl hinein und bindet frischen Kraftstoff an schon
ver- |
| brt-iniite Luft. Ist die Winkelgeschwindigceit zu gering, dann |
| bleibt; ein. Teil der- Frischluft ungem.Lscli' t und die übrige
Luft |
| hat n@uviel Kraftstoff aufgenommen. In beiden fällen ensteht |
| keine optimale Leistung, sondern eine rufende Verbrennung. |
| Die innerhalb der einzelnen Luftschichten erforderliche Luft- |
| Kraientsteht dadurch, dai' das brennende Gas |
| sich `um ?@:@@Lcu.@@ <<es Luftwirbels und die schwerere,
unver- |
| brann.te'ri::cnl ui t nach au-2en zum Kraftstoffstrahl hin
drängt. |
| Die Gestaltung der vorgeschilderten Drehgeschi-rindirr'"e;-t@.nrd- |
| nung ist für den i'all des ab#;esciinittenen Kugelbrennraunes
nach |
| Figur ; in der Hauptanmeldung geschildert. Das 2in:,auj"rohr
-rt |
| in Rohrteil 1 und 2 zergliedert, wobei im Rohrtei 1- 1 zwischen |
| den Anseugtakten die Luftmasse ruht, während rie
in Rohrteil 2 |
| für 3 aufeinanderfolgende Zylinder st,2:ndi- in Bewegung ist. |
| Die gesamte Länge vor. Rohrteil '! und ? ist dabei no
kurz ge- |
| halten, daf' im ganzen Betriebsdrehzahlbereich i:e-ne Maxi
'ma- |
| Mirliu,a iii: Lie'ergrad durch die l-iassentrciglieit der Luftsazl
e |
| eintreten ?c,'jnlien. Die Luftmassen werden nur durch die.
'Kolben-- |
| beweguijg heelilllu °t. Jede stÖrende Luftschwingung wird von |
| den Luf tmnsseri in Rohrteil 1 fand 2 ferngehalten, denn e:
ist |
| klar, z.B. reflektierte |
| clie gcw'°nzehte ?lr-clt_-@ |
| geschwindigkeitsardnung zerst5r-er.. Urü dics w. vermeiden
wird |
| Eirila=4 erst aufge: teuert, wenn der Druck ira_Zylinder gl-cich |
| dem Druck im Einlas: ist. |
Die Anpassung an*die gegebene Brennraumform geschieht dadurch,
daß die Luftmasse im Rohrteil 1 durch die Bemessung des Rohrteiles 2 so auf die
Saugkraft des Kolbens'abgestimmt ist, daß durch die gegebene Massenträgheit eine
Drehgeschwindigkeitssteigerung entsprechend der halbkugeligen unteren Brennraumhälfte
im ersten Teil des Saughubes erreicht wird. Inzwischen wurde der vorausgehende Zylinder
geschlossen und die ständig fließende Luftmasse im Rohrteil 2 ist mit ihrer Bewegungswucht
auf die zu beschleunigende Luftmasse im Rohrteil 1 umgeleitet worden. Diese wird
dadurch stärker beschleunigt, als es der -Kolbenbewegung entspricht. Der Zylinder
ist deshalb schon kurz vor innerem Totpunkt des Kobens aufgefüllt und die Einströmung
wird bei noch offenem Einlaßventil kurz nach innerem Totpunkt des Kolbens plötzlich
abgestoppt: Dadurch wird der natürliche Drehgeschwindigkeitsauslauf abgeschnitten,
so wie auch der obere Kugelteil im_Brennrau:m abgeschnitten ist. Die im Hauptpatent
gestellte Bedingung, daß bei Einlaßbeginn der Druck im Zylinder gleich dem Druck
im Ansaugrohr ist, kann auch dadurch erfüllt werden, daß bei Einlaß statt nach,@Ende
des Auslaßhubas bereits bei Beginn des Auslaßhubes,geöffnet wird. Auch dort gibt
es einen starken Druckabbau ii# Zylinder dadurch, daß die Massenenergie des. ausgestoßenen
loses den Druck 'im Zylinder von positiv nach negativ wechseln läßt. In Ausgestaltung
der Möglichkeiten die Drehgeschwindigkeitsordnung zu beeinflussen wird vorgeschlagen,
auch diesen Zeitpgnkt zur Aufsteuerung des Einlaßventiles zu benutzen. Damit wird
erreicht, daß die erste langsam drehende Luftevom Kolben,der abzilhenden Auspuffsäule
nachgeschickt wird, so daß eine Dreh" geschwindigkeitsordnung für einen Brennraum
nach Figur 2 oder !3 entsteht. Die Weiterentwicklung der Drehgeschwindigkeitsgestaltung
von Figur 5 nach Figur 1 geschieht dadurch, daß Auslaß bis Einlaßende geöffnet bleibt,
oder wieder geöffnet wird und die Energie der Ansaugluft größer als der Abblaswiderstand
gehalten
wird. Die mit der Zusatzanmeldung angestrebte.erweiterte
Lehre zum Handeln umfaßt daher die Möglichkeit, die Anpassung der Dreh-_ geschwindigkeitsordnung
an den Brennraum dadurch zu erreichen, da2 die nicht zum Durchmesserverlauf des
Brennraumes passenden Luftschichten während des Spülvorganges abgeblasen werden
können. In der beigefügten Zeichnung stellen die Figuren 'I bis 5 die besprochenen
Brennraumformen dar, worin mit 8 die Richtung des Kraftstoffstrahles und mit 9 die
Drehrichtung der Luft und die Lage der Luftschichten ckrgestellt ist. In Figur 6
sind die im Oberbegriff erwähnten Bestandteile der Ansauganlage dargestellt, wobei
Rohrteil 1 die zwischen den Ansaugtakten ruhende Luftsäule, Rohrteil 2 die ständig
bewegte Luftsäule, 3 das Drallorgan, 4 das Einlaßventil, 5 das Ausla?ventil, 6 den
Druckausgleichbehälter, 7 das zum Luftfilter führende Rohr darstellt. In Figur 7
ist der Drehwinkel« der Brennraumluftschichten während der Einspritzzeit und die
tangentiale Lage dos Kraftstoffstrahles 8 im Schwerkreis der Luftschichten dargestellt.
In Figur 8 ist mit 10 der Druckverlauf im Zylinder während des Auspuff und Ansaugtaktes
dargestellt, wobei mit 1'I und 12 die beiden Möglichkeiten der Aufateuetungspunkte
für Einlaß und mit 13 das Abstoppen des Einlasses bei noch geöffnetem Einlaßventil
bezeichnet ist.