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Anordnung der Verbindungskanäle zwischen Zündkammer und Zylinderraum
bei Zündkammermotoren. Bei Verbrennungsmotoren mit Zündkammer steht diese durch
enge Verbindungskanäle mit dem Zylinderraum in Verbindung. Diese Kanäle haben den
Zweck, die Kammer in bestimmtem Grade vom Zylinderinnern abzuschnüren, so daß beim
Verdichtungshub der Druck in der Kammer hinter dem im Zylinderraum zurückbleibt.
Die Einspritzung erfolgtkurz vor Totpunkt, und nun entsteht am Anfang des folgenden
Arbeitshubes infolge der einsetzenden Verbrennung ein Überdruck in der Kammer gegenüber
dem Zylinderinnern. Der Druckunterschied in der Kammer bewirkt bei der Verdichtung
das Durchwirbeln des Zündkammerinhaltes und die Verteilung des eingespritzten Brennstoffes
durch den Luftstrom aus dem Zylinder und damit eine solche Gemischbildung in der
Kammer, daß in dieser eine möglichst vollkommene Verbrennung stattfindet. Durch
diese Verbrennung entsteht ein Überdruck in der Kammer, der zum Einstäuben des dampfförmigen
und flüssigen Inhaltes derselben in den Zylinder hinein beim Durchgang durch die
engen Verbindungskanäle dient.
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Nach der Erfindung sollen nun die engen Verbindungskanäle eine solche
Lage und Gestalt erhalten, daß ihre Wirkung in beiden Arbeitstakten dem angestrebten
Zweck bestens entspricht und andererseits die Stege zwischen den Verbindungskanälen
so stark werden, daß sie genügend Wärme abführen können, damit nicht die Wandungen
der Verbindungskanäle durch fv'berhitzung angegriffen werden. Bei den bisher bekannten
Ausführungen liegen die Achsen der Bohrungen auf einem Kegelmantel oder, falls mehrere
Reihen von Bohrungen angeordnet sind, auf entsprechend vielen Kegelmänteln, deren
Spitzen zusammenfallen. Die letztere Anordnung hat den Nachteil, daß die Stege zwischen
den Verbindungskanälen in verschiedenen Reihen von außen nach innen sehr dünn werden,
so daß die Gefahr schlechter Wärmeableitung und dadurch des Verzunderns vorliegt.
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Nach der Erfindung werden die Verbindungskanäle in zwei oder mehr
Reihen angeordnet, um die Zahl der öffnungen in jeder Reihe möglichst klein zu halten
und damit die Stegdicke zwischen den Bohrungen in jeder Reihe möglichst groß zu
machen. Andererseits werden die Kegel, auf welchen die Bohrungen jeder Reihe liegen,
so gewählt, daß die Kegelwinkel von der untersten Reihe nach den oberen fortschreitend
immer spitzer werden, so daß die Stegstärken zwischen benachbarten Verbindungskanälen
in verschiedenen Reihen von außen nach innen nicht so schnell wie bei den älteren
Ausführungen abnehmen. Es wird auf diese Weise zunächst erreicht, daß für die Wärmeabführung
zwischen den Bohrungen größere Wandstärken zur Verfügung stehen, was die Wärmeabführung
begünstigt. Da nun der Flüssigkeitsstrahl aus einem Gemenge von Tropfen verschiedener
Größe besteht, so werden die größeren Tropfen, welche eine höhere Geschwindigkeit
besitzen, der Ablenkung ihrer Bewegungsrichtung mehr widerstehen als die kleineren
Tropfen, daher beim Einströmen in die Zündkammer später aus ihrer Bahn abgelenkt
werden, so daß sie durch die Verbindungskanäle der untersten öffnungsreihe austreten,
wobei sie infolge der Richtung dieser Kanäle unter einem größeren Winkel gegen die
Zylinderachse getrieben werden als die feineren Tropfen, welche im Luftstrom sehwebend
durch die oberen Kanäle austreten, die weniger gegen die Achse geneigt sind. Die
Bahn der großen Tropfen im Zylinder wird sich also bei ebenem Kolbenboden wesentlich
verlängern gegenüber der Bahn der feineren Tropfen und des gas- und dampfförmigen
Bestandteils des Kammerinhaltes, welche keiner größeren Ablenkung von der
Zylinderachse
bedürfen, um dem für ihre Verbrennung genügenden Sauerstoff zu begegnen.
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Unter der Annahme eines flachen Kolbenlodens, welcher den Vorteil
hat, - sich am leichtesten herstellen zu lassen, und der die geringste Bauhöhe der
Maschine ergibt, wird durch die Erfindung der Verdichtungsraum im Zylinder möglichst
gleichmäßig mit Brennstoff durchsetzt. Die größeren Brennstoffteile machen die größten
Wege und werden wahrscheinlich den Kolbenboden nicht erreichen. Hierdurch wird der
Kolbenboden geschont und dem Brennstoff viel Gelegenheit gegeben, sich mit der Luft
zu vermischen. Da nun der Gesamtquerschnitt aller Verbindungskanäle gegeben ist
durch den Spannungsunterschied, der zwischen Zündkammer und Zylinderraum zur Einspritzung
des Brennstoffes nach erfolgter Zündung erforderlich ist, so kann man die Wirkung
der Erfindung dadurch erhöhen, daß man den Querschnitt auf die einzelnen Kanalreihen
ungleich verteilt, entweder durch Anwendung größerer Bohrungen in den oberen Reihen
oder durch ungleichmäßige Verteilung der Anzahl der Kanäle auf die einzelnen Reihen,
wobei die oberen Reihen mehr Löcher erhalten als die unteren. Da nun die Luftströme,
welche durch die oberen Kanalreihen in die Kammer eintreten, unter einem spitzeren
Winkel zusammentreffen als die durch die unteren Lochreihen eintretenden Luftströme,
so wird in den oberen Kanalreihen mehr Energie der Bewegung erhalten, und es wird
hauptsächlich diese Luft aus den oberen Kanalreihen sein, welche die Durchwirbelung
der Vorkammer besorgt. Werden nun nach der Erfindung die Verbindungskanäle in den
oberen Reihen größer oder zahlreicher, so wird also bei gegebenem Gesamtquerschnitt
die Wirbelwirkung durch diese Maßnahme erhöht. Andererseits ist es von Vorteil,
daß die größten Brennstofftropfen durch möglichst kleine Öffnungen sich hindurchzwängen
müssen, -um dabei zerrissen zu werden.
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Die Durchwirbelung des Kammerinhalts kann dadurch gesteigert werden,
daß die in dieKammer eintretenden Luftströme während des Verdichtungshubes vor der
Brennstoffeinspritzung in kreisende Bewegung versetzt werden. Zu diesem Zweck werden
die oberen Kanäle so gebohrt, daß ihre Achsen die Kammerachse kreuzen.
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Ein Beispiel für eine Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. i
veranschaulicht. a ist die Zündkammer, in die der Zerstäuber b Brennstoff in achsialer
Richtung einspritzt. Die Kammer a steht mit dem Zylinderraum c durch den Schlund
d, welcher in die Bohrungen e und f ausläuft, in Verbindung. Der Zylinderraum
wird nach unten durch den Kolbenboden g begrenzt, der im Augenblick der Brennstoffeinspritzung
ungefähr im oberen Totpunkt steht. Die Mündungen der Bohrungen e und f liegen in
zwei Reihen übereinander, und ihre Achsen liegen so, daß sie in der oberen Reihe
e spitze Winkel und in der unteren Reihe f stumpfe Winkel mit der Kammerachse einschließen.
Die unteren Bohrungen f können kleiner oder geringer an Zahl sein als die oberen
Bohrungen e. Letztere sind so gebohrt, daß sie die Kammerachse, die mit der Achse
des Brennstoffstrahles zusammenfällt, kreuzen.
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Abb. a zeigt die Bohrungen e .und f im Grundriß, von oben gesehen.
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Infolge der Richtungen der oberen Bohrungen e werden die durch dieselben
eintretenden Luftströme nicht aufeinanderprallen und einen zentral nach oben gerichteten
Strom ergeben, sondern einen Kegel einschließen, der sich mit dem austretenden Brennstoffkegel
schneidet. Durch Erweitern oder Verengern des Luftkegels hat man es in der Hand,
die Schnittebene des Kegels zu verlegen und damit Maß und Zeit des Zerstäubens in
die Zündkammer hinein zu verändern.