DE655093C - Brennkraftmaschine mit Einspritzung des Brennstoffes durch eine Mehrlochduese - Google Patents

Description

• Brennkraftmaschine mit Einspritzung des Brennstoffes durch eine Mehrlochdüse Bei Brennkraftmaschinen, bei denen der Brennstoff unmittelbar in den Zylinder eingespritzt wird, bereitet bekanntlich die Getnischbildung erhebliche Schwierigkeiten, zu deren Behebung man schon die verschiedensten Wege beschritten hat. Es ist bekannt, zwecks Erzielung einer guten Zerteilung des Brennstoffs besondere Düsenformen auszubilden, welche mehrere Brennstoffstrahlen gegeneinanderrichten, oder auch den Brennstoff auf feste Teile im Zylinderinnern, beispielsweise auf den Kolbenboden, aufprallen lassen. Diese Vorschläge befriedigten jedoch nicht vollkommen. Gerade das Aufprallen des Brennstoffs hat sich insofern als unbrauchbar erwiesen, als der Brennstoff an der Prallstelle eine verhältnismäßig starke Abkühlung erfährt, so daß unter Umständen die Zündtemperatur unterschritten wird. Abhilfe hat man dadurch zu schaffen gesucht, daß man in dem Kolbenboden entsprechend der Strahlrichtung des aus der Düse austretenden Brennstoffs Aussparungen vorsieht, durch welche ein freier Raum für das Einspritzen des Brennstoffs gewonnen wird, ohne das gleichzeitig der Verdichtungsraum vergrößert werden muß. Bekannt ist in diesem Zusammenhang eine Einspritzbrennkraftmaschine mit einer als Drehfläche ausgebildeten Zvlinderkopfstirnwand, bei der der Brennstoff durch eine in der Mitte der Zylinderstirn-,vand angeordnete Mehrlochdüse eingespritzt wird und im Kolbenboden in Richtung der Brennstoffstrahlen verlaufende Aussparungen von tropfen- oder birnenförmigem Längsquerschnitt vorgesehen sind, deren senkrechter Querschnitt nach der Zylinderwand Zylinderwand Erfindung hin stützt anwächst. sich auf diese bekanncen Tatsachen und zeigt, wie man auf einfachste Weise ohne jeden zusätzlichen Bauaufwand eine weitere Verbesserung der Güte der Verbrennung erreichen kann.
• Neuheitsgemäß sind die Aussparungen derart gestaltet, daß,die Spritzkegel, die sich bei der während des letzten Teils des Verdichtungshubes beginnenden und vor Erreichen des Totpunktes beendeten Einspritzung ausbilden, sich einerseits an die Wand der zugeordneten Aussparungen im Kolbenboden und anderseits an die Zvlinderkopfstirnwand anschmiegen, und ihr Inhalt ist nur so groß bemessen, daß im Totpunkt noch ein verhältnismäßig großer Abstand, der den aus betriebstechnischen Gründen notwendigen übersteigt, zwischen der Zylinderkopfstirnwand und dem Kolbenboden vorbanden ist, mithin auch verhältnismäßig starke Luftpolster über den zwischen den Ausparungen verbleibenden Wandungsteilen des Kolbenbodens zu liegen kommen.
• Bevor gezeigt werden kann, daß dieser Vorschlag tatsächlich zu einer Verbesserung der Verbrennung fuhrt, führt man sich zweckmäßig folgendes vor Augen. Man denke sich zwei Zylinder, in denen sich je ein be-"veglich angeordneter Kolben befindet und deren Verdichtungsräume durch eine Leitung miteinander verbunden sind. Die Kolben sollen gleichen Durchmesser haben, und ihre Kolbenstangen sollen. so miteinander verbunden sein, daß sie beide gleichzeitig auf und ab bewegt werden können, also gleiche Hubwege zurücklegen. Sie sollen jedoch so in ihre Zylinder eingesetzt sein, daß die über ihnen befindlichen, vom Zylinder eingeschlossenen Räume verschieden groß sind. Bewegt man nun diese beiden Kolben gleichzeitig in illr.en Zylinder hinein, so wird die in dem Zv linder befindliche Luft verschieden stark komprimiert werden, obwohl, um es nochmals zu betonen, beide Kolben gleichen Durchinesser haben und gleiche Hubwege zurücklegen. In der Cberströmleitung, die die beiden Zvl.inder miteinander verbindet, wird also aus dem Zvlinder mit den höheren Verdichtungsdrücken ein bestimmtes Volumen in den anderen Zvlinder mit den niedrigeren Verdichtungsdrücken überströmen bzw. umgekehrt, wenn die beiden Kolben aufwärts bewegt werden. Maßgebend ist also allein das Verhältnis der Höhen der beiden über den Kolben befindlichen Verdichtungsräume.
• Diese Tatsache spielt bei der Erfindung eine wesentliche Rolle. An die Stelle der beiden Kolben, von denen in der vorstehenden Betrachtung die Rede war, treten bei dem Kolben der liaschine, auf die sich die Erfindung bezieht, einmal die Kolbenfläche, die sich aus der Gesamtheit der auf eine ebene Fläche projeziert zu denkenden Rillen oder Einkerbungen des Kolbens ergibt, andererseits die Gesamtheit der übrigen einzelnen Flächen des Kolbens. Über diesen beiden Gruppen.von Flächen liegen auch hier jeweils verschieden hohe Verdichtungsräume. Es muß infolgedessen, wenn man den Kolben auf- und abwärts bewegt, eine Strömung stattfinden, indem entweder von den Luft-oder Gassäulen, die sich über den nicht vertieften Teilen der Kolbenfläche befinden, etwas nach den über den vertieften Flächen des Kolbens befindlichen Luft- oder Gassäulen abströmt bzw. umgekehrt. Beim Auf- und Abwärtsbewegen des Kolbens tritt also gewissermaßen zwangsweise ein Diffundieren der betrachteten einzelnen Luft- oder Gassäulen ein. 'Da in der Regel die in der Projektion zri betrachtenden Flächen der Einkerbungen des Kolbens in' ihrer Gesamtheit eine geringere Fläche aufweisen werden als die Summe der übrigen Teilflächen des Kolbens, so wird, wenn man wieder an (las Beispiel mit den beiden einzelnen Kolben ,denkt, klar, (laß die Verschiedenheit der Größe dieser beiden Flächensummen den fluktuierenden Gas- oder Luftaustausch über den fraglichen Flächen des Kolbens weiterhin günstig beeinflußt.
• Kehrt man nun zu den eigentlichen Vorgängen bei der Brennkraftmaschine zurück, so zeigt sich, welche Bedeutung die beschriebene Erscheinung gewinnt, wenn man, wie angegeben, gemäß der Erfindung den Kompressionsraum so ausbildet, daß im Totpunkt neben den Brennstoffnebelschwaden zwischen den nicht vertieften Stellen des Kolbenbodens und dem Zylinderboden Luftpolster verbleiben. Bewegt man nämlich den Kolben auf die Totpunktstellung zri, so werden diese Luftpolster nach dem vorher Erläuterten stärker komprimiert als die Brennstoffnebelschwaden und diffundieren in diese hinein. Umgekehrt werden die Brennstoffnebelschwaden zwangsläufig auseinandergezogen,wenn der Kolben bei Weiterdrehung der Kurbel der Maschine aus der "I'otpunktlage hinauswandert. In dieseln Fall verbreiten sich die Brennstoffnebelschwaden also nach den Räumen hin, in denen sich die Luftpolster befinden. Gerade das zuletzt Gesagte ist von besonderer Bedeutung, da beim Ausweichen des Kolbens aus der Totpunktlage die Brennstoffnebelschwaden bereits brennen und dein Brenngemisch, indem es gewissermaßen in die von den Luftpolstern gefüllten Räume hineingesogen wird, weiterer Sauerstoff zugeführt wird.
• Bei der bisher bekannten Verwendung von Kolben mit Aussparungen, in die der Brennstoffnebel hineingespritzt wird, wie sie also auch bei der Erfindung Anwendung finden, bilden diese Aussparungen mit dein Zylinderboden entweder für sich abgeschlossene Brennkammern oder einen Brennkarninerringraum. In keinem Falle bleiben im Totpunkt neben den Brennstoffnebelschwaden zwischen den nicht vertieften Stellen des Kolbenbodens und dem Zylinderboden Luftpolster bestehen. Bei der bekannten Ausführungsform, bei der die Brennkammer aus einem ringförini:gen Raum besteht, finden sich möglicherweise auch Luftpolster vor. Diese, liegen dann aber gerade an den vertieften Stellen. Die über ihnen befindlichen Luft-oder Gassäulen erfahren also bei der Bewegung des Kolbens auf die Totpunktlage zu keine andere Kompression als die in den vertieften Stellen des Kolbenbodens befindlichen Brennstoffnebelschwaden. Eine erzwung,ne Diltussion zwischen den Brennstoffnebelschwaden und diesen Luftpolstern kann also nicht zustande kommen. Bei der bekannten Ausführungsform, bei welcher die Vertiefungen im Kolbenboden zusammen mit dem Zylinderboden jeweils eigene Brennriitnne bilden, ist selbstverständlich eine zwangsweise Diffusion zwischen Brennstoffnebel und Luft überhaupt ausgeschlossen.
• Ein Ausführungsbeispiel der I?rfiiidung ist in den Abbildungen dargestellt, Fig. i zeigt einen Schnitt durch den Brennraum und den Kolben nach der Linie-C-D in Fig. .4., Fig. 2 die Ausbildung eines Brennstoffstrahles im Brennraum vor dein Erreichen der oberen Totpunktlage des Kolbens, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Brennstofistrahl nach der Linie A-B in Fig. a und schließlich Fig.4 den Kolbenboden von oben in Ansicht.
• In Fig. i ist i der Zylinderboden, 2 der Kolbenboden im Totpunkt, 3 die in der 'litte des Zvliiiderbodens sitzende Einspritzdüse und 4.y der Brennraum. Die durch eine gestrichelte Linie dargestellte Kolbenoberfläche in Fig. i gibt die Lage des ansteigenden Kolbens au, die er iin "Zeitpunkt der Beendigung der Einspritzung gerade einnimmt. Der Kolbenboden hat, von der Mitte ausgehend, radial verlaufende Ausnehinungen oder Nuten 5. Fig. d. zeigt beispielsweise sechs derartige Nuten. Die Innenfläche 7 des Zylinderbodens bildet die Dreliflä che. Die Umhüllung der Brennstoffstrahlen ß durch Kolbenboden und Zylinderboden zeigt Fig. :2, während Fig. 3 erkennen läßt, wie der Breiinstoffstrahl sich der Querschn.ittsform der Nuten 5 im Kolbenboden anpaßt.

Claims (1)

1. PATE NTANsrRt-cr-r: Luftverdichtende Einspritzbrennkraftinaschine mit Selbstzündung und einer als Drehfläche ausgebildeten Zylinderkopfstirnwand, bei der der Brennstoff durch eine in der 'litte der Zylinderkopfstirnwand angeordnete Mehrlochdüse eingespritzt wird und im Kolbenboden in Richtung der Brennstottstrahlen verlaufende Aussparungen von tropfen- oder birnenförmigem Längsquerschnitt vorgesehen sind, deren senkrechter Querschnitt nach der Zylinderwand hin anwächst, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (5) derart gestaltet sind, daß die Spritzkegel, die sich bei der während des letzten Teils des '%erdichtungshtibes beginnenden und vor Erreichen des Totpunktes beendeten Einspritzung ausbilden, sich einerseits an die Wand der zugeordneten Aussparung ini Kolbenboden und andererseits an die Zvlinderkopfstirnwand anschmiegen, und ihr Inhalt nur so groll bemessen ist, daß im Totpunkt noch ein verhältnismäßig großer Abstand, der den aus betriebstechnischen Gründen notwendigen übersteigt. -zwischen der Zylinderkopfstirnwand und dein Kolbenboden vorhanden ist, mithin auch verhältnisinäl3ig starke Luftpolster über den zwischen den Aussparungen verbleibenden Wandungsteilen des Kolbenbodens zu liegen kommen.