DE509331C

DE509331C - Einspritzverbrennungsmotor fuer fluessige Brennstoffe

Info

Publication number: DE509331C
Application number: DEE38182D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1927-11-01
Filing date: 1928-10-21
Publication date: 1930-10-08
Also published as: GB299807A; DK40615C

Description

Einspritzverbrennungsmotor für flüssige Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf einen Einspritzverbrennungsmotor für flüssige Brennstoffe, bei dem der Brennstoff während des letzten Teiles des Verdichtungshubes unmittelbar in den Verdichtungsraum eingespritzt und dort vergast und wirksam mit der Verbrennungsluft des Motors vermischt wird (ohne daß von außen zugeführte Druckluft, Spritzventile oder andere empfindliche mechanische Hilfsmittel erforderlich sind), derart, daß die Vergasung und die Wirksamkeit der Mischung selbsttätig etwa im quadratischen Verhältnis mit der Geschwindigkeit des Motors steigt, wodurch eine befriedigende und rechtzeitige Verbrennung selbst bei hochsiedenden Ölen und hohen Umdrehungszahlen gesichert wird.
Es ist bereits bekannt, den Brennstoff von der Seite her am Ende des Verdichtungshubes gegen eine schräge Prallfläche am Kolben zu spritzen. Nach der vorliegenden Erfindung ist diese Prallfläche derart gewölbt, daß bei der Kolbenbewegung während des Einspritzens stets neue Streuwinkel entstehen. Die Prallfläche wird vorteilhaft durch einen warzenförmigen Vorsprung der Kolbenoberfläche geschaffen, der in bekannter Weise in einen kegelförmigen Vorkammerhals eindringt. Das Zusammenwirken dieser Maßregeln sichert eine äußerst wirksame Verteilung des Brennstoffs im Verbrennungsraum. Die Vermischung mit der Verbrennungsluft wird noch weiter durch eine eigenartige Formung der Vorkammer unterstützt. Diese zeigt einen etwa herzförmigen Axialschnitt in der Weise, daß die Herzspitze sich nach dem Zylinder zu am Hals kegelförmig erweitert. Auf dem Boden der Vorkammer entsteht dadurch eine kegelförmige Erhöhung, die an sich bekannt ist, aber hier eine eigenartige Wirkung für die Lenkung des Brennstoff-Luft-Gemisches hat.
Die Erfindung soll nun ausführlicher an der Hand der beiliegenden Zeichnung beschrieben werden, die beispielsweise zwei Ausführungsformen des Kopfendes eines nach der Erfindung gebauten Motors in senkrechtem Schnitt zeigt.
Abb. i zeigt die Erfindung in ihrer ursprünglichen Form, angewendet auf einen Zweitaktmotor, dessen Kolben i eine Ausbuchtung besitzt, die übrigens wie gewöhnlich als Ablenkungsschirm 2 für die Spülluft dient. Die obere Kante der Ausbuchtung ist als schräg abgerundete oder gewölbte Prallfläche ausgebildet. Der Brennstoff wird durch die Düse q. als dichter Strahl im rechten oder nahezu senkrechten Winkel zur Kolbenachse eingespritzt und trifft die Spritzfläche heftig unter einem mehr oder weniger spitzen Winkel.
Die Einspritzung des Brennstoffs soll plötzlich erfolgen und sich nur über io bis 15' einer Kurbelumdrehung erstrecken; sie kann z. B. ungefähr bei 2o°, ehe der Kolben seine Totpunktstellung erreicht, erfolgen.
Der Kolben ist in der Zeichnung dargestellt in der Stellung, in der die Einspritzung beginnt, während die punktierte Linie die Stellung zeigt, in der die Einspritzung aufhört.
Die Punkte 3 und 6 zeigen die Stellen an, wo die Spritzfläche zuerst und zuletzt von dem Brennstoffstrahl getroffen wird. Bei 7 und 8 sind die entsprechenden Streuwinkel zu erkennen, welche der Brennstoff beim Eindringen in den Brennraum 9 in Form eines nebelförmigen Fächers bildet. Infolge der gewölbten Form der Prallfläche und der axialen Bewegung des Kolbens während der Einspritzung erfolgt die Zerstreuung unter immer wechselndem Neigungswinkel zur Zylinderachse; der Brennstoffächer dreht sich in der durch den Pfeilangedeuteten Richtung, angenähert um seinen Ausgangspunkt, tmd die Brennstoffteilchen werden durch die ganze in der offenen Vorkammer enthaltene verdichtete Luft verteilt, worauf die Beschickung augenblicklich gezündet und wirksam verbrannt wird.
In Abb. i ist der Brennraum halbkegelförmig und durchweg wassergekühlt dargestellt; man kann ihm aber eine Form geben, die genau dem vom Brennstoffächer bestrichenen Raum entspricht. Er kann auch teilweise für Vorwärmung eingerichtet werden, um die Zündung beim Anlassen der Maschine zu sichern, falls diese nur eine mittlere Verdichtung hat.
In Abb. 2, die die Erfindung ebenfalls in Anwendung auf einen eigentlichen Zweitaktvorkammermotor darstellt, trägt der Kolben i einen im wesentlichen kegelförmigen Zapfen 2 mit warzenförmiger Spitze, die zugleich die Prallfläche 3 bildet, gegen die der Brennstoff durch die Düse 4. geschleudert wird.
Wenn der Kolben seine höchste Stellung einnimmt, wie durch die Punktlinie 5 angegeben, so füllt sein Boden den entsprechend geformten Zylinderdeckel i i fast vollständig aus, und die Warze 2 ragt dann in den entsprechenden kegelförmigen Vorkammerhals io, der die Vorkammer 9 mit dem Zylinder verbindet, hinein und füllt den Hals mit einem gewissen freien Spielraum aus.
Die Vorkammer 9 ist teils kegelstumpfförmig, teils halbringförmig ausgebildet mit einem kegelförmigen Vorsprung i2 in der Mitte des Halbringrauines, so daß die Spitze des Vorsprungs auf den Hals io zu gerichtet ist.
Die Einspritzung des Brennstoffs wird- auf dieselbe Weise bewirkt, wie in Verbindung mit Abb. i beschrieben, und ebenso wird der Strahl durch die Prallfläche oder Kappe 3 des Zapfens 2 zerstäubt und zerstreut. Zugleich wird die Luft, die sich noch zwischen dein Zylinderdeckel und dem Kolbenboden befindet, in die Vorkammer während des Weiterganges des Kolbens bis zum toten Punkt gedrückt, und während sie durch den kegelförmigen Ringschlitz geht, der durch den den Hals io teilweise ausfüllenden Zapfen 2 gebildet wird, veranlaßt sie einen ziemlich starken Luftzug, der der Oberfläche des Vorsprungs folgt, und sammelt sich an einer Stelle oberhalb dieses Vorsprungs, worauf sie durch den Ansatz 12 wiederum zersplittert wird. Hier bildet sie einen Ringwirbel, der die ganze Vorkammer ausfüllt und deren Wandungen folgt, bis er den Hals io erreicht und wieder durch die Luft gebrochen wird, die im rechten Winkel auf die Kugelfläche auftrifft.
Abgesehen von der Säuberung der Prallfläche des Zapfens 2 von anhaftendem O1 hat der Luftstrom die weitere Wirkung, daß die von der Prallfläche abgeschleuderten Brennstoffteilchen noch mehr zerstäubt und vergast werden. Diese Teilchen werden mit dem Luftstrom mitgerissen und gegen den Kegelvorsprung 12 geschleudert, «#o sie weiter zertrümmert und nahezu radial in die vorbeifließende Luft zurückgeworfen werden, so daß sie nochmals zerstäubt und wirksam mit dein ganzen Luftinhalt der Vorkammer infolge der oben beschriebenen Wirbelbildung gemischt werden.
Das hier beschriebene Vergasungs- und Mischverfahren ist seiner Natur zufolge nicht allein durchaus betriebssicher, sondern hat auch den besonderen Vorteil, daß seine Wirksamkeit selbsttätig und beinahe im quadratischen Verhältnis mit der Umlaufzahl des Motors wächst, wodurch es möglich wird, eine zufriedenstellende rechtzeitige Verbrennung selbst bei schnell laufenden Motoren zu erzielen.
Teilweise, um sichere Selbstzündung bei allen Belastungen des Motors zu erhalten, besonders aber um den Niederschlag oder die Verdichtung von Olteilchen an den Wänden des Verbrennungsraumes zu vermeiden, sind diese Wände nicht unmittelbar wassergekühlt, sondern werden durch ein isolierendes Futter 13 (Abb.2) gebildet, daß außen teils kegelförmig, teils zylindrisch ist und am oberen Ende einen Bund trägt, der auf einem Isolierring rd. ruht, der den zylindrischen Teil umgibt; dieser Ring wieder ruht auf einem an- dem Zylinderdeckel gebildeten Ansatz.
Das Futter und der Isolierring stoßen an die Innenwände des Zylinderdeckels in solcher Weise, daß ihnen der nötige freie Spielraum für die Wärmeausdehnung gelassen wird, und sie werden durch den Klemmring 15 an Ort und Stelle gehalten.
Nach der Zeichnung ist das Futter 13 oben mit einem gerippten schrägen Vorsprung 16 versehen, in welchem eine elektrische Glühspule 17 angeordnet ist, die in bekannter Weise benutzt wird, um die Verbrennung einzuleiten, wenn die Motoren mit mittlerer Kompression arbeiten und angelassen werden sollen.
Unter Umständen kann der Vorsprung 16 und damit das ganze Futter 13 auf Vorä rmung mit einem Gebläse (Lötlampe) beim Anlassen eingerichtet sein. Die Erfindung ist aber auch für so hohe Kompressionen geeignet, daß Selbstzündung ohne Vorwärmung erreicht wird.

Claims

PATE \iTANSPRÜCHF: i. Einspritzverbrennungsmotor für flüssige Brennstoffe, bei welchem der Brennstoff während des letzten Teils des Verdichtungshubes als massiver Strahl senkrecht oder nahezu senkrecht zur Zvlinderachse in den Verbrennungsraum gespritzt wird und dabei auf eine schräg zur Strahlrichtung gestellte Prallfläche am Kolbenboden trifft, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallfläche derart gewölbt ist, daß bei der Bewegung des Kolbens während der Einspritzung stets neue Streuwinkel für den Brennstoff entstehen und der zurückgeworfene Brennstofffächer eine schwingende Bewegung, angenähert um seinen Ausgangspunkt, durchmacht.
2. Motor nach Anspruch i in der Ausführung als Zweitaktmotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallfläche auf dem Vorsprung des Kolbenbodens angeordnet ist, der in bekannter Weise die Spülluft in den Zvlinder leitet.
3. Motor nach Anspruch 2 in der Ausführung als Vorkammermotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallfläche als kegelförmiger Zapfen (2) mit warzenföriniger Spitze ausgeführt ist, die im Augenblick der Einspritzung in an sich bekannter Weise mit einem gewissen Spielraum in einen entsprechenden kegelförmigen Vorkammerhals (io) und in die Vorkammer (9) hineinragt (Abb. 2). .
4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorkammer (9) gegenüber dem Vorkammerhals (io) und mit der Spitze gegen diesen gewandt ein (bei anderen Anordnungen bekannter) kegelförmiger Vorsprung (12) angeordnet ist (Abb.2).
5. Motor nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer einen etwa herzförmigen Axialduerschnitt besitzt, an dessen Spitze sich der kegelförmige Hals (io) befindet (Abb. 2).