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Viertaktbrennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf Zylinder
von Brennkraftmaschinen und insbesondere auf die Bildung des Verbrennungsraumes
an Tellerventilmaschinen, die nach dem Konstantvolumenprozeß arbeiten, worin Luft
und Brennstoff innig vor der Kompression und Verbrennung gemischt werden. Im besonderen
bezieht sich die Erfindung auf die Art von Kraftmaschinen, die als Seitenventilmaschinen
.bekannt sind, bei denen also die Ventile seitlich vom Zylinder, nicht über dem
Zylinderkopf liegen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Gestaltung
der Verbrennungskammer, durch die ein hoher Wärmewirkungsgrad bei verringertem Verpuffungsbestreben
erzielt wird, was zu einem sanften Lauf der Maschine führt.
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Bei einer bekannten früheren- Anordnung. bei der eine Strömung während
des Kompressionshubes entsteht, wird die Ladung durch eine Zündvorrichtung gezündet,
die an einem seitlich angeordneten Hauptteil des Verbrennungsraumes liegt, der in
Verbindung mit dem Ende der Zylinderbohrung durch eine Öffnung ist, durch die der
Hauptteil der Ladung am Ende des Kompressionshubes durch die enge Annäherung der
Kolbenfläche an das Zylinderende beim Ende des Kompressionshubes hindurchgetrieben
wird. Es hat sich gezeigt, daß unter bestimmten Umständen bei einer solchen Maschine
mit der Zündvorrichtung im Hauptteil der Verbrennungskammer, in der sich die gesamte
Ladung im Zustande einer starken Strömung befindet, der sich ergebende Druckanstieg
eine »Federung« solcher Teile der Maschine, wie der Kurbelstange, Kurbelwelle u.
dgl., hervorruft, und das verursacht ein unbestimmtes Brumm- oder Trommelgeräusch,
begleitet von einer hohen periodischen Schwingung, ein Zustand, der allgemein als
ein rauher Gang bekannt ist. Durch die Erfindung wird der rauhe Lauf einer solchen
Maschine vermieden, während doch ein hohes Maß von Allgemeinströmung beibehalten
wird.
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Gemäß der Erfindung wird bei einer Seitenventilmaschine der angegebenen
Art die Zündvorrichtung in einem Teil des Zylinderkopfes angebracht, der gegenüber
der Zylinderbohrung liegt und dem sich die Kolbenfläche eng annähert, während der
Hauptteil des Verbrennungsraumes seitlich angeordnet und mit einem Durchlaß zwischen
ihm und dem Zylinderende versehen ist, derart, daß die Zündung der Ladung in dem-
kleinen Ladungsteil eingeleitet wird, der zwischen Zylinderende und Kolbenfläche
am Ende des Kompressionshubes liegt; dieser kleine Teil
der Ladung
verbrennt weniger rasch als der Hauptteil der Ladung, wenn sich die Flamme darauf
vom erstgezündeten Teil der Ladung ausbreitet, weil dieser erste Teil bei der Zündung
in einem stagnierenden oder nicht strömenden Zustande ist. Die Entflammung wird
dabei auf den Hauptteil der Ladung' über die gesamte Breite des Durchlasses übertragen,
durch den dieser Teil der Ladung bei der engen Annäherung der Kolbenfläche an den
Zylinderkopf getrieben wurde. Hierdurch kann die -gewünschte Strömung zugleich mit
einem sanften Lauf erzielt werden, und es ist möglich, ohne Rauheit des Laufes einen
Strömungsgrad des Hauptteils der Ladung anzuwenden, der eine Druckanstiegsgeschwindigkeit
von 4.,2 kg/qcm auf einen Grad Kurbelwinkeldrehung ergibt.
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Es ist klar, daß das Maß des Druckanstieges, das ohne rauhen Gang
Anwendung finden kann, unter anderem von der Starrheit des Maschinengebildes abhängt.
Die Ausmerzung des rauhen Ganges durch die Erfindung rührt von dein langsamen Druckanstieg
des erstgezündeten Ladungsteiles her, dessen Expansion die »Federung« der Maschinenteile
aufnimmt. Bei der besonderen Maschinenbauart, auf die diese Erfindung sich bezieht,
soll die Expansion dieses erstgezündeten Teiles der Ladung nicht für sich die Hauptursache
der Strömung des Restteiles der Ladung im Hauptteil der Verbrennungskammer sein,
wenn auch offenbar diese Expansion einen Beitrag zu dieser Strömung liefert. Andererseits
wird die Strömung in erster Linie durch mechanische Mittel hervorgerufen, namentlich
durch die enge Annäherung der Kolbenfläche an das Kolbenende und die sich daraus
ergebende Verdrängung des Hauptteiles der Ladung vom Zylinder durch den Durchlaß
in die seitlich angeordnete Verbrennungskammer.
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Die Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt, und
zwar zeigt Abb. i einen waagerechten Schnitt durch die Verbrennungskammer nach Linie
i-i der Abb. 2, Abb. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in Abb. i.
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Die Maschine des Beispiels besitzt einen Zylinderklotz A mit Zylinderbohrungen
B und Einlaß- und Auslaßkanälen C, die durch Ventile D gesteuert werden. Auf dem
Zylinderklotz A sitzt ein Zylinderkopfteil E von solcher Gestaltung, daß mit den
Zylinderblökken eine Reihe von Verbrennungskammern gebildet wird. Jede dieser Verbrennungskammern
besitzt einen Hauptteil F, der die Ventile D enthält und teilweise die Zylinderbohrung
B übergreift, derart, daß er damit durch einen Durchlaß G in Verbindung steht; ferner
enthält die Verbrennungskammer einen Hilfs- oder Nebenteil F', der gegenüber der
Zylinderbohrung liegt und in der Richtung der Zylinderachse zu dem Zeitpunkt, wo
sich der Kolben am Ende seines Kompressionshubes befindet, infolge der engen Annäherung
des Kolbens an den diesen Teil F' begrenzenden Teil des Zylinderkopfes von geringen
Abmessungen ist. Eine mit Muttergewinde versehene Bohrung i ist für die Zündkerze
in dem den Raum F' abgrenzenden Teil des Zylinderkopfes jeder Verbrennungskammer
angebracht, so daß die Zündung der Ladung von diesem Teil ausgeht. Es ist zweckmäßig,
daß die Menge des verbrennbaren Gemisches in diesem zuerst gezündeten Teil, d. h.
in dem Teil, der am Ende des Kompressionshubes im vergleichsweise ruhenden Zustande
im Teil F' der Verbrennungskammer zwischen Kolbenfläche und Zylinderkopffläche liegt,
nicht mehr als etwa io °1o der gesamten Ladung beträgt. Je schwächer die Gesamtkonstruktion
der Maschine ist, um so näher sollte sich der zuerst gezündete Teil der Ladung dieser
Anteilmenge der Gesamtladung annähern, während es dagegen bei stärkeren Maschinenaufbauten
möglich ist, z. B. durch Herabsetzen des Freiabstandes . zwischen Kolbenfläche und
der Zylinderkopfwand, der er sich eng annähert, die Menge des verhältnismäßig ruhenden
Teiles der Ladung, der zwischen diesen Teilen liegt und noch gezündet wird, noch
herabzusetzen. Es ist erwünscht, daß die Tiefe dieses Verbrennungskammerteiles am
Ende des Kompressionshubes, normal zur Kolbenfläche gemessen, nicht 4. °;'Q des
Kolbenhubes übersteigt.
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In solchen Fällen, wo 2s infolge Schwäche im Maschinenaufbau notwendig
oder wünsehenswert ist, zurAufnahme der»Federung..@ der Teile die oben angegebene
Grenze des Mengenanteils des zuerst gezündeten Ladungsteils noch heraufzurücken,
kann es notwendig sein, den Grad der mechanisch hervorgerufenen Strömung des Hauptladungsteiles
berabzusetzeni die aus dem Übergang der Ladung durch den den Zylinder und die Verbrennungskammer
verbindenden Durchgang hervorgerufen wird. Das kann beispielsweise dadurch erzielt
werden, daß man in geeigneter Weise die Formung des Durchlasses ändert, der Zylinderbohrung
und Verbrennungskammer verbindet.
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Es ist zweckmäßig; däß der Teil der Ab-
grenzung des zunächst
gezündeten Ladungsteiles, der in Richtung -auf die Ventile liegt und im Zylinderkopf
gebildet ist, durch eine scharf abfallende Kante gebildet wird, die bei G' in der
Zeichnung angedeutet ist, damit die über diesen Rand vorspringende Flamme »aufgebrochen«
wird, so daß eine
rasche Ausstrahlung der Flamme durch die gesamte
Masse des Hauptladungsteils im seitlichen Verbrennungsraum F erzielt wird.
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Da in manchen Fällen die Tiefe des Teiles F'- der Verbrennungskammer
so gering ist, claß sie sich dem Mindestmaß von o,5 mm nähert, ist es bisweilen
zweckmäßig, eine kleine Aussparung vorzusehen, die an die Zündvorrichtung angrenzt
oder sie umgibt und die entweder im Zylinderkopf oder in der Kolbenfläche gegenüber
der Zündvorrichtung liegt. Eine solche Ausnehmung ist bei F2 in der Zeichnung dargestellt,
und sie weist im Beispiel die Gestalt einer Nut im Zylinderkopf auf, die sich von
dem vom Hauptteil F derVerbrennungskammer entferntesten Punkt erstreckt. Statt dessen
kann eine Zündvorrichtung, z. B. eine Zündkerze, angewendet werden, die für sich
selbst eine merkbare Gasaufnahmefähigkeit aufweist. Aufgabe dieser Anordnung ist
die Schaffung eines Kernes von brennendem Stoff von genügender Masse, um die Flamme
in den Raum zwischen Kolben und Zylinderkopf mit genügender Stärke vorzutragen,
um die Kälteeinwirkung der nahe aneinander tretenden Flächen von Kolben und Zylinderkopf
auszumerzen, die diesen Raum eingrenzen und in Berührung mit dem erstgezündeten
Ladungsteil sind.
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Versuche haben gezeigt, daß für den Fall, <laß in der Nähe der
Mündung der Zündkerze ein Aufnahmeraum von nicht weniger als i ccm vorhanden ist,
die Tiefe des Spaltes, in der Richtung der Zylinderachse gemessen, bis auf
0,055 mm bei einem Zylinder von io cm Bohrung und einem Kompressionsverhältnis
von 5 : i herabgesetzt werden kann, und claß es möglich ist, eine gute und aufeinanderfolgende
Zündung unter allen Belastungsverhältnissen und mit Gemischstärken zu erzielen bis
zu 2o °/o schwächer als ein Gemisch für vollständige Verbrennung.
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In manchen Fällen, z. B. in Maschinen mit T-Kopf, kann der Hauptverbrennungsraum
aus zwei Teilen gebildet werden, die seitlich angeordnet sind, und der Teil des
Kopfes, dem sich die obere Kolbenseite eng annähert und in dem die Zündvorrichtung
liegt, kann zwischen den beiden Teilen der Hauptverbrennungskammer liegen.