DE2207276A1

DE2207276A1 - Dieselmotor mit Verbrennungsraum im Kolben

Info

Publication number: DE2207276A1
Application number: DE19722207276
Authority: DE
Inventors: Mandi; Barbarasa Alexandru; Martinescu IHe; Bukarest. P Marcovici
Original assignee: Uzina 23 August, Bukarest
Priority date: 1971-02-25
Filing date: 1972-02-16
Publication date: 1972-09-14
Also published as: DE2207276B2; RO55454A2; FR2127670A5

Description

Dieselmotor mit Verbrennungsraum im Kolben

Die Erfindung betrifft einen Dieselmotor mit Verbrennungsraum im Kolben.

Es sollen möglichst hohe effektive Mitteldrücke bei niedriger mechanischer und thermischer Beanspruchung der Motorenteile erreicht werden.

Die Leistung der Dieselmotoren mit Verbrennungskammer sin^ begrenzt wegen der thermischen Beanspruchungen, der me eh. anischen Beanspx'uchungen und der Raucfcgcenze.

Die klassischen Ausführungen mit "Nebelverbrennung" sind zusätzlich durch den hohen Druckgradienten (^) begrenzt.

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Die in letzter Zeit angewandten Methoden der "Schichten"-Verbrennung beseitigt einen Teil der Nachteile, benötigt aber einen starken axialen Primärluftwirbel im Zylinder, der nur schwer durch konstruktive Maßnahmen zu erzielen ist. Diese Ausführungen können daher nicht oder nur schwer bei großen Bohrungen und hohen Drucken angewendet werden.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und löst die angegebene

Aufgabe dadurch, daß an der Oberseite des Kolbens eine Ver- ;

brennungskammer in Form eines Kegelstumpfes, dessen kleinere j

Kreisfläche an der Kolbenoberseite liegt, vorgesehen ist, j der gegenüber die Einspritzdüse koaxial ausgerichtet ist.

In diese Brennkammer hinein wird der Brennstoff zerstäubt '

durch einen geschlossenen Düsenhalter mit differentialer Düsennadel mit Mehrfachdüse. Der Einspritzstrahl wird dabei über die kegelstumpfförmige Verbrennungskammer verteilt.

Bei der Kompression wird eine radiale Turbulenz erzeugt, welche vom Rand des oberen Zylinderraums radial in den konischen \ Verbrennungsraum hinein gerichtet ist (s. gestrichelte Pfeile 7 ; in der Zeichnung). Dieser sekundäre radiale Strom reifit die j feinen Brennst off partikel aus dem Brennstoffstrom mit sich, wobei ein erstes Brennstoff-Luftgemisch gebildet wird. Der Rest des Brennstoffes, der die Wand der Verbrennungskammer erreicht hatte, verbreitet sich auf dieser Fläche als eine

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Schicht, so daß man eine "gemischte Verbrennung" in "Schicht" und "in Nebel" ersielt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

In dem Zylinder 6 mit dem Bohrungsdurchmesser D gleitet der Kolben 3· Der Kolten 3 weist einen konzentrischen Verbrennungsraum 1 in Form eines Kegelstumpfes mit abgerundeten Kanten auf. Dabei liegt die kleinere Kreisfläche mit dem Durchmesser d1 an der Oberseite des Koltens, von wo aus sich eine konische Wandung nach innen und radial nach außen erstreckt bis zum Durchmesser d2 der großen Kreisfläche. Die Kanton sind dabei abgerundet, wobei eine relativ große Rundung an der inneren Kreisfläche vorgesehen ist.

Die Ventile am Zylinderkopf 4 sind mit 5 bezeichnet.

Die Einspritzdüse in dem Düsenhalter 2 ist axial .auf den Kolben bsw. den Verbrennungsraum 1 ausgerichtet.

Aus der Düse tritt der Brennstoff in Form eines Kegels mit dem Öffnungswinkel ß aus.

Bei der Kompression strömt die Lu^t in Richtung der Pfeile

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am oberen Zylinderraum zunächst radial nach innen, umströmt die obere Ringkante des Verbrennungsraumes 1 und strömt im Verbrennungsraum im wesentlichen wieder radial nach außen.

Gute Ergebnisse sind erzielt worden bei einem Ausführungsbeispiel mit 175 mm Bohrungsdurchmesser des Zylinders und folgenden Proportionen:

$1 - 0,35 - 0,40;

- 0,60; i

der Winkel oL zwischen Kegelmantel und Axialrichtung betragt ■ 50 - 75°
und der Öffnungswinkel ß des Sprühstrahls beträgt 140 - 160°.

Das Volumen der Verbrennungskammer 1 wird dabei nach dem Kompressionsverhältnis gewählt.

Die Erfindung bringt folgende Vorteile:

Niedrige mechanische Beanspruchung der Motorenteile durch die "vermischte Verbrennung";

kleinere thermische ßeanspruchuns im Kolben durch dessen Kühlung durch Aufnehmen der Verdampfungswärme des Brennstoffs, der in einer Filmschicht an der Verbrennungskammerwand verteilt wird;

Verminderung der thermischen Bpanspruchung der übrigen Teile,

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insbesondere der Ventile;

die hauptsächliche Hitzeentwicklung findet in der Verbrennungskammer 1 statt, die Ventile und der Zylinderkopf sind dabei durch die vorspringende Wandung der Kolbenoberseite gegen die Wärmestrahlung geschützt;

es wird ein guter Füllungsbeiwert des Zylinders erreicht wegen der Intensität des "primären axialen Stromes", wobei die "Rauchgrenze" ausbleibt}

es wird ein breiter Drehzahlbereich erreicht wegen der Unempfindlichkeit gegenüber axialen primären Wirbeln; die "Rauchgrenze" wird vermieden, da ein korrektes Verbrennungsgemisch erreicht wird;

die Erfindung ist anwendbar auch bei Motoren mit Aufladung; es kann mit höheren mittleren Drucken gearbeitet werden, bei kleineren thermischen und mechatiisclicn Beanspruchungen; kleinerer spezifischer Brennstoffverbrauch.

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Claims

Patentansprüche:

1. /Dieselmotor mit Verbrennungsraum im Kolben,

dadurch gekennzeichnet,

daß in der Oberseite des Kolbens ein Verbrennungsraum
mit im wesentlichen der Form eines Kegelstumpfes,
dessen kleinere Kreisfläche oben an der Kolbenoberseite liegt, vorgesehen ist, gegenüber welcher die Einspritzdüse koaxial ausgerichtet; ist.

2. Dieselmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Einspritzdüse eine differentiale Nadel mit
Mehrlochdüse aufweist.

3· Dieselmotor nach Ansprüchen 1 und 2,

gekennzeichnet durch folgende Proportionen bei Zylinderbohrungeii von 150 - 200 mm:

das Durchmesserverhältnis der kleinen Kreisfläche d1
der Verbrennungskammer zum Bohrungsdurchmesser D beträgt

§1 = 0,35 - 0,40;

das Durchmesserverhältnis der kleinen Kreisfläche d1 zur großen Kreisfläche d2 des Verbrennungsraumes beträgt

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der Winkelet zwischen Kolbenachse und Kegelfläche beträgt

oG - 50 - 75° und der Winkel ß des Sprühkegels beträgt

β _e 140- 165°.

4. Dieselmotor nach Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch, folgende Proportionen bei Zylinderbohrungen von 100 - 150 ram: das Durchmesserverhältnis der kleinen Kreisfläche d1 der Verbrennungskammer zum Bohrungdurchmesser D betagt

f¹ = 0,35 - 0,45;

das Durchmesserverhältnis der kleinon Kreisfläche d1 zur großen Kreisfläche 62 des Verbrennungsraums beträgt

|1 - 0,50 - 0,60;

der Winkel oC zwischen Kolbenachse und Kegelfläche beträft

00 _e 50 - 75°

und der Sprühkegelwinkel ß beträgt

ß = 130 - 170°.

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