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Dieselmaschine mit Einspritzung des Brennstoffes in eine zylindrische,
an der Übergangsstelle in den Zylinderhubraum im Durchmesser abgesetzte Verbrennungskammer
Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Einspritzung des flüssigen Brennstoffes
für Dieselmaschinen mit zylindrischer, an der Übergangsstelle in den Zylinderhubraum
im Durchmesser abgesetzten Verbrennungskammer, um deren Achse die Luftladung kreist.
Durch die Erfindung soll erreicht «-erden, daß der Brennstoffstrahl in die kreisende
Luftladung so eingetrieben wird, daß beim Umlauf die gesamte Luftladung in Berührung
mit dem Brennstoffstrahl gelangt. Es sind Anordnungen bekannt, bei denen'@der Brennstoff
durch radial angeordnete Düsen eingespritzt wird. Bei diesen sucht sich der Brennstoff
in der Mitte der kreisenden Luftladung anzusammeln, während der äußere Teil der
Ladung nicht genügend angereichert wird mit dem Ergebnis, daß eine unvollkommene
Verbrennung eintritt. Bei anderen Maschinen dieser Art ist eine in der Achse angeordnete
Einspritzdüse vorgesehen. Auch hier ist eine vollkommene Verbrennung nicht zu erzielen,
weil Teile des Verbrennungskammerraumes, beispielsweise der die Düse unmittelbar
umschließende Raum am oberen Ende der Verbrennungskammer, nicht genügend mit Brennstoff
angereichert werden. Gemäß der Erfindung wird die Brennstoffdüse (evtl. mehrere
Brennstoffdüsen) außerhalb der Kammerachse angeordnet, und der Strahl dieser Düse
wird parallel oder annähernd parallel zur Kammerachse gerichtet. Dabei wird die
Höhe der Kammer der Durchschlagsstrecke der Strahlen angepaßt, so daß die kreisende
Luft im Verbrennungsraum der ganzen Höhe nach und hauptsächlich an den Stellen Brennstoff
erhält, wo sie ihre größte Umfangsgeschwindigkeit besitzt.
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Die Erfindung ist durch die Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen
in etwas schematischer Form wiedergegeben, und zwar ist Abb. i ein senkrechter Schnitt
durch den Zylinder nach einer Ausführungsform der Erfindung, und zwar in Anwendung
auf eine Maschine mit Rohrschieberventil, Abb. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der
Abb. i, bei der Stellung, die die Teile bei Beginn des Saughubes einnehmen, Abb.3
ist ein schematischer Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des Zylinderkopfes,
der mit einem Kolben besonderer Bauart zusammenarbeitet und gleichfalls für eine
Rohrschiebermaschine bestimmt ist,
Abb. q. ist ein entsprechender
Schnitt durch eine dritte Ausführung des Zylinderkopfes, bei der ein Stopfenteil
die Mitte der Verbrennungskammer ausfüllt.
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Abb. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch den Zylinderkopf einer Ausführung,
die die Anwendung auf einer Tellerventilmaschine widergibt.
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Abb. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 in Abb. 5 bei geöffnetem Einlaßventil.
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Bei der Ausführung nach Abb. z und 2 besitzt die Maschine einen wassergekühlten
Zylinder A, in dessen offenem Ende durch Schraubbolzen oder in sonstiger Weise der
stopfenartige Zylinderkopf B befestigt ist. Der äußere Durchmesser des Stopfens
B ist so zum Innendurchmesser des Zylinders A bemessen, daß dazwischen ein Ringraum
bleibt, der dem äußeren Ende des Rohrschiebers C entspricht. Am Stopfenteil B ist
ein Abdichtring BI angebracht, um die Undichtheit zwischen diesem Teil und dem Rohrschieber
C zu verringern. Der Rohrschieber C besitzt zweckmäßig eine Verbundschwing- und
Hinundherbewegung, die ihm durch entsprechendes Getriebe erteilt wird; in der dargestellten
Bauart besteht dieses aus einer kleinen Welle Cl, die von der Kurbelwelle der Maschine
durch nicht dargestelltes Räderwerk getrieben wird und die einen Kurbelzapfen C2
trägt, der auf einen sich selbst einstellenden Kugelanschluß C3 in der Warze C4
am unteren Rande des Rohrschiebers einwirkt. Einlaßöffnungen A2 und C5 sowie Auslaßöffnungen
A3 und Cl sind im Zylinder A sowie im Rohrschieber G vorgesehen, und die Einlaßöffnungen
A2 und 01 sind in der in Abb. 2 gezeigt-en bekannten Art so gestaltet, daß
sie der durch sie in den Zylinder tretenden Luftladung eine kreisende Bewegung erteilen,
wie durch Pfeile in Abb.2 angedeutet. Ein an dem Stopfen B befestigter oder mit
ihm aus einem Stück bestehender Teil D bildet die mit Wassermantel ausgerüstete
Verbrennungskammer. Diese Verbrennungskammer D ist in der Hauptform zylindrisch
und besitzt eine Höhe, die im wesentlichen gleich dem Durchmesser ist. Das obere
Ende der Verbrennungskammer D wird durch eine Kappe D1 abgeschlossen, und- in dieser
Kappe sitzt nahe dem Umfange eine Brennstoffeinspritzvorrichtung F. Innerhalb des
Rohrschiebers C geht der mit der nicht dargestellten Kurbelwelle durch eine Stange
El verbundene Kolben E auf und ab, dessen Hub so ist, daß im wesentlichen die gesamte
Luftladung beim Kompressionshub auf den Innenraum der Verbrennungskammer D verdichtet
wird.
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Die Brennstoffeinspritzvorrichtung kann einen Spritzstrahl diagonal
durch die Verbrennungskammer D schicken. Sie weist einen Gehäuseteil F auf, in dem
ein Nadelventil Fi angeordnet ist, das unter Wirkung einer Feder F2 steht und mit
seinem kegeligen Ende F3 gewöhnlich die kegelige Einspritzöffnung im Ende F4 der
Vorrichtung schließt; die Bewegung dieses Ventils im Sinne der Freigabe der Spritzöffnung
liegt in Richtung von der Verbrennungskammer weg. Der Brennstoff fließt zu dem Gehäuse
der Spritzvorrichtung durch einen nicht dargestellten Kanal, tritt durch eine Nut
FE in den Raum F', der das Ende des Nadelventils F1 abschließt, so daß der Druck
des Brennstoffes auf das Ventil so einwirkt, daß er es entgegen der Wirkung seiner
Feder öffnet und so den Zutritt des Brennstoffes durch den Ringraum gestattet, der
sich zwischen dem kegeligen Ende F3 der Nadel F1 und ihrem kegeligen Sitz bildet.
Das Maß, bis zu dem das Ventil F1 sich unter Wirkung des Brennstoffes öffnet, kann
durch einen Anschlag F$ begrenzt werden, der mit Gewinde versehen ist und einen
gerändelten Kopf F9 für die Einstellung trägt. Demnach kann der Hub des Ventils
zur Regelung der Abmessungen des Ringspaltes, durch den die Brennstoffeinspritzung
tatsächlich erfolgt, geändert werden. Bei der' dargestellten Anordnung wird der
Brennstoff zweckmäßig der Einspritzvorrichtung durch eine von der Maschine angetriebene
Brennstoffpumpe zugeführt, und es kann ein kegelig gestalteter Sprühregen guter
Durchdringungskraft erzeugt werden.
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Statt der geschilderten Einspritzvorrichtung kann auch ein mechanisch
angetriebenes Ventil dazu dienen, die Brennstoffeinspritzung mit oder ohne Lufteinblasung
zu steuern.
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Bei der Ausführung, die schematisch in Abb. 3 wiedergegeben ist, trägt
der stopfenartige Zylinderkopf G eine wassergekühlte zylindrische Verbrennungskammer
Gi, deren Höhe wesentlich gleich dem Durchmesser ist. Eine Einspritzvorrichtung
H ist in der oberen Wandung der Verbrennungskammer nahe ihrem Umfange angebracht
und spritzt den Brennstoff vorzugsweise parallel zur Zylinderachse ein. Ein Rohrventil
l umschließt den stopfenartigen Zylinderkopf; in Konstruktion und Antrieb kann die
Anordnung gleichartig der bei Abb. r und 2 dargestellten sein, so daß das Ventil
der in den Zylinder eintretenden Luftladung eine kreisende Bewegung mitteilt. Innerhalb
des Rohrventilschiebers I geht der Kolben K auf und ab, der am oberen Ende einen
Vorsprung KI aufweist, dessen Durchmesser wenig geringer ist als der der Verbrennungskammer,
in die er am Ende des Einw ärtshubes des Kolbens eintritt. Auf diese Weise wird
ein Restteil der Gasladung im Zylinder in bekannter Weise mit hoher Geschwindigkeit
in den Verbrennungsraum am
Ende des Einwärtshubes durch den Ringspalt
K= zwischen der Außenwandung des Fortsatzes K1 und dem unteren Rande der Verbrennungskammer
eingepreßt. Es entsteht eine starke axiale Wirbelbildung in der Verbrennungskammer
außer der kreisenden Bewegung um die Zylinderachse, die der Luftladung schon mitgeteilt
wurde.
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Bei der Ausführung nach Abb.-I ist ein stopfenartiger Zylinderkopf
L mit einer wassergekühlten Verbrennungskammer Ll versehen, deren Höhe wieder im
wesentlichen dem Durchmesser entspricht. Der Rohrschieber 117 kann auch hier wieder
in gleicher Weise arbeiten und gestaltet sein, wie es an Hand der Abb. i und 2 näher
dargestellt und beschrieben war. Eine Einspritzvorrichtung N sitzt in der unteren
Wandung der Verbrennungskammer nahe ihrem Umfange und spritzt den Brennstoffregen
vorzugsweise in einer Richtung parallel zur Achse der Verbrennungskammer. In dieser
ist zentral ein zylindrischer Stopfen L= angebracht, der die Mitte ausfüllt oder
einen Kern an der Stelle bildet, wo die Gasladung nicht leicht von dem durch die
Vorrichtung N eingespritzten flüssigen Brennstoff erreicht werden kann. Somit hat
in dieser Anordnung die Verbrennungskammer eine wesentlich zylindrische Gestalt,
und es wird die Mischung des flüssigen Brennstoffes mit der Gasladung, die um die
Achse der Brennstoffkammer kreist, erleichtert.
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In beiden Ausführungen nach Abb. 3 und .t kann eine Einspritzvorrichtung
ähnlich der an Hand der Abb. i geschilderten benutzt werden.
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Bei der Ausführung nach Abb. 5 und 6 ist die Maschine mit Tellerventilen
ausgerüstet. Sie besitzt einen wassergekühlten Zylinder O, in dessen Kopf ein Verbrennungsraum
01
gebildet ist, der gleichfalls wassergekühlt ist; die Verbrennungskammer
ist wiederum zylindrisch mit einer Höhe etwa gleich dem Durchmesser, der kleiner
ist als der Durchmesser der Zylinderbohrung. Einlaß- und Auslaßöffnungen P und 0
sitzen in der Zylinderwandung der Verbrennungskammer 01,
und zwar im wesentlichen
diametral einander gegenüber; sie münden in einen Einlaßkanal P1 und in einen Auslaßkanal
0l. Zum Abschluß und zur Freigabe der öinungen dienen die Tellerventile P= und 0°-.
Das Auslaßventil 0= besitzt die normale Bauart und wird von einer Feder 03 gegen
seinen Sitz gezogen. Das Einlaßventil P= dagegen trägt auf der einen Seite eine
vorzugsweise halbzylindrische Maske oder Abscblußwand P3, llie alle durch den Einlaßkanal
P1 beim Saughub der Maschine fließende Luft zwingt, an der der Maske abgekehrten
Seite in den Zylinder einzutreten (s. Abb. 6) ; infolgedessen sucht die beim Saughub
eintretende Luft eine kreisende Bewegung um die Achse der Verbrennungskainmer anzunehmen.
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Eine Einspritzvorrichtung R beliebiger Bauart, z. B. entsprechend
der nach Abb. i, sitzt in der oberen Wandung der Verbrennungskammer 01 nahe
ihrem Umfang. Bezüglich der Einspritzvorrichtung gilt das oben Bemerkte.
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Soweit die Erfindung unter Bezug auf Brennkraftmaschinen beschrieben
wurde, deren Üffnungen durch einen Rohrschieber gesteuert werden, ist im besonderen
ein Rohrschieber mit gleichzeitig schwingender und hin und her gehender Bewegung
behandelt worden. Es liegt aber auf der Hand, daß die Erfindung auch bei anderen
Formen von Robrv entilen oder auch auf Maschinen Anwendung finden kann, die nicht
Rohrschieber- oder Tellerventilbauart aufweisen, wenn dem gasförmigen Teil der Ladung
eine Kreisbewegung um die Zylinderachse mitgeteilt wird. ` Weiter kann Stellung
und Anzahl der Brennstoffspritzvorrichtungen undAbmessung der Verbrennungskammer
verändert werden, ferner können auch andere Konstruktionseinzelheiten nach Maßgabe
der besonderen Maschinenbauart und des zu verwendenden Brennstoffes verändert werden.