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Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung Die
Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftrnaschine mit
Selbstzündung und besteht in der gleichzeitigen Anwendung von folgenden, an sich
bekannten Kennzeichen z. In eine im Zylinderdeckel angeordnete krümmerartige, mit
dem Hubraum des Zylinders in offener Verbindung stehende und in ihrem mittleren
Teil vorzugsweise kugelförmig gestaltete, vollständig gekühlte Brennkammer wird
am Ende des Verdichtungshubes die Verbrennungsluft durch einen sowohl zur Zylinder-
als auch zur Brennkamrnerwandung tangentialen Kanal nahezu vollständig übergeschoben.
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2. Infolge der gegenseitigen Abstimmung von Brennkammer- und Zylinderinhalt
sowie der Querschnittsfiächen des Kolbenbodens und des vom Zylinderraum abgehenden
Krümmerteiles nimmt die übergeschobene Verbrennungsluft beim größten Drehmoment
des Motors, d. h. bei der maximalen Einspritzmenge, im mittleren Teil der Brennkammer
eine Geschwindigkeit an, die etwa einer halben Umdrehung während der Einspritzdauer
entspricht.
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3. Tangential mit seinen Begrenzungskanten mündet in die Brennkammer
ein an seinem von der Brennkammer abgewandten Ende die Einspritzdüse aufnehmender
und zu dieser hin sich kegelig verjüngender Kanal ein, durch den hindurch der Brennstoff
zentral, etwa rechtwinkhg zur Zylinderachse, gegen den Umfang des Luftwirbels gespritzt
wird. Während das zuerst genannte Kennzeichen bei Einspritzbrennkraftmaschinen mit
abgeteilter Brennkammer und Selbstzündung bekannt ist, hat das zweite Erfindungsmerkmal,
bei planmäßiger Wirbelung der Luft in der Brennkammer jedes eingespritzte Brennstoffteilchen
mit unverbrauchter Luft in Berührung zu bringen und eine Vermischung von Verbrennungsgasen
mit unverbrauchter Luft zu verhindern, bei Einspritzbrennkraftmaschinen Anwendung
gefunden, bei denen der Brennstoff in der Brennkammer gegen eine heiße; ungekühlte
Platte oder Wandung gespritzt und mittels Zündkörper zur Verbrennung gebracht wird.
Das dritte Kennzeichen wurde bereits bei Maschinen mit einer Brennkammer angewandt,
in der jedoch keine planmäßige Wirbelung der Verbrennungsluft stattfand und deren
Wandungen fast gänzlich ungekühlt waren.
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Es ist ferner bereits bekannt, bei Dieselmaschinen mit fächerartiger
Einspritzung des Brennstoffes unmittelbar und axial in den Zylinder der Verbrennungsluft
in dem Zylinderraum eine solche Drehbewegung um die Zylinderachse zu geben, daß
die einmal mit dem Brennstoff gemischten Luftteilchen nicht wieder mit einem Brennstoffstrahl
in Berührung kommen. Zur Erzeugung dieser Drehbewegungen sind jedoch besondere Mittel,
wie entsprechende Ausbildung der Lufteinlaßventile, notwendig.
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Die Erfindung besteht demgegenüber in der gleichzeitigen Anwendung
der drei obigen
Kennzeichen bei Einspritzbrennkraftmaschinen mit
Selbstzündung und einer Brennkammer, in der infolge der Abtrennung vom Zylinderraum-
und entsprechender Ausbildung und Anordnung die Drehbewegung der Luft am Ende des
Verdichtungshubes beim Überströmen der Luft aus dem Arbeitszylinder in die Brennkammer
von selbst entsteht.
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Die Vorzüge der Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung bestehen darin,
daß bei Verwendung einer allseitig gekühlten Brennkammer einerseits infolge der
planmäßigen Drehbewegung der Luft in der Brennkammer eine schädliche Vermischung
der bereits entstandenen Verbrennungsgase mit der übrigen dem Brennstoffnebel noch
zuzuführenden Luft nicht vorkommen kann, anderseits-, daßinfalge des verhältnismäßig
langen Weges des auf den Luftwirbel in breitem Strahle aufgespritzen Brennstoffes
ein Auftreffen von Brennstoff auf die gekühlten Brennraumwandungen unmöglich ist.
Somit wird gleichzeitig sowohl eine günstige Verbrennung des Brennstoffluftgemisches
als auch eine sichere Zündung bei allen Belastungszuständen und Temperaturen der
Maschine gewährleistet.
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Durch Rechnung ist nachweisbar, daß diese günstigsten Verhältnisse
für die Zufuhr der Verbrennungsluft " zu dem Brennstoffnebel sich dann ergeben,
wenn der zwischen Hubraum und Brennkammer liegende Verbindungskanal einen Durchmesser
von 24 bis 32 v. H. des Zylinderdurchmessers, je nach Größe des Kolbens, besitzt,
also verhältnismäßig sehr groß bemessen wird.
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Zur Durchführung der Berechnung des Luftweges in der Brennkammer wird
die Geschwindigkeit der während der Einspritzdauer in die Brennkammer übergeschobenen
Luft benötigt. Diese Geschwindigkeit, gemessen im Übergangskanal, ist gleich dem
Produkt aus Erennkammerinhalt, Kolbenfläche und Kolbengeschwindigkeit, dividiert
durch den augenblicklichen veränderlichen Gesamtinhalt des Zylinders (einschließlich
Brennkammer) und durch den Querschnitt des Verbindungskanals. Voraussetzung ist
ein bei Dieselmaschinen üblicher Verdichtungsgrad zwischen s = 14 und E - 17 liegend.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt,
und zwar zeigt Abb. z einen Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine, Abb.2 einen
Querschnitt nach der Linie A-B der Abb. z.
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Es bedeutet a den Zylinder, b den Kolben und c den Zylinderdeckel
einer Brennkraftmaschine. Mit d, e, f ist die Brennkammer bezeichnet, die
krümmerartig ausgebildet ist, so daß die beiden Schenkel d und
f winklig zum mittleren Teil e stehen. Die aus dem Arbeitszylinder a kommende
Luft wird durch den Kanal d dem Krümmermittelteil e tangential zugeleitet,
.so daß die Luft hier Drehbewegungen ausführt, während die Brennstoffeinspritzung
durch die Düse i am Ende des Kanals f erfolgt.
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Die Wandung q des Krümmers ist über die Düse i rückwärtig als
rohrförmiger Teil r
fortgesetzt. Bohrungen h in diesem Teil
r
verbinden den Kühlwasserraum h, der den Krümmer d, e, f vollkommen
umgibt, mit dem Ringraum m um die Düse i. n ist eine Ablaßleitung,
p ein Ablaßhahn.
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Auf der Zeichnung ist der Kolben bin seiner oberen Totpunktlage, also
kurz nach Beendigung der Brennstoffeinspritzung durch die Düse i, dargestellt.,
Die in den Teil e des Krümmers übergeschobene Luft vollführt während der
Einspritzdauer bei voller Belastung etwa zwischen 30° bis so' vor Totpunkt eine
halbe Umdrehung, wie die eingezeichneten Pfeile zeigen. Die halbe Umdrehung der
Luft im kugeligen Teil e genügt vollauf, um die gesamte Luft mit dem Brennstoff
in Berührung zu bringen. Dabei wird verhütet, daß eine schädlicheVermischung der
bereits entstandenen Verbrennungsgase mit der dem Brennstoff noch zuzuführenden
Luft stattfindet. Hinsichtlich der Verbrennung erhält man hierbei sehr günstige
Werte.
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Der Brennstoff wird von der Düse i aus zu dem in Drehung ' befindlichen
Luftteil im Krümmer e durch den sich kegelig erweiternden Schenkel feingespritzt.
Hierdurch wird erreicht, daß der Brennstoff sich nach der Einspritzung entsprechend
ausbreiten kann, um so in breitem Strahle auf den Luftwirbel aufzutreffen. Krümmer
e und Schenkel f
haben zusammen die Gestalt einer Birne, deren Länge
etwa gleich dem doppelten Durchmesser des kugeligen Teiles e ist. Ein Aufprallen
von aus der Düse i austretenden Brennstoffteilchen auf die gegenüberliegende gekühlte
Brennkammerwandung ist dabei ausgeschlossen.