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Zweitaktdieselmaschine mit gegenläufigen, die Spülschlitze steuernden
Kolben Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitaktdieselmaschine mit gegenläufigen,
die Spülschlitze steuernden Kolben.
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Es ist bei Dieselmaschinen bekannt, die Luft gleich beim Eintritt
durch die Einlaßschlitze in eine Wirbelbewegung zu versetzen, deren Achse parallel
zur Zylinderachse liegt. Wenn nun nur ein einziger Luftwirbel mit parallel zur Zylinderachse
liegender Achse erzeugt wird und die Brennstoffdüse oder die Brennstoffdüsen, wie
dies bei Dieselmaschinen mit gegenläufigen Kolben üblich ist, senkrecht zur Zylinderachse
in der Zylinderwandung angeordnet sind, so hat der einfache Wirbel der Spülluft
die Wirkung, den Brennstoffstrahl oder die Brennstoffstrahlen nach einer Seite abzulenken.
Infolgedessen treten im Zylinderinnern auf dieser Seite Überhitzungen und Anfressungen
der Zylinderwände auf.
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Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es zur
Vermeidung des genannten Nachteils notwendig ist, mindestens zwei Luftwirbel mit
parallel zur Zylinderachse liegender Achse zu erzeugen, wobei diese Luftwirbel mit
Bezug auf die zur Zylinderachse senkrechte Brennstoffdüse derart angeordnet sein
müssen, daß die Achse der Düse in der Berührungsebene zweier nebeneinanderliegender
Luftwirbel liegt, so daß also die Luftwirbel mit Bezug auf den Brennstoffstrahl
oder die Brennstoffstrahlen symmetrisch sind.
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Zur Erzeugung zweier solcher nebeneinanderliegender Luftwirbel mit
parallel zur Zylinderachse liegender Achse werden die Einlaßschlitze erfindungsgemäß
entweder in der Axialebene der Brennstoffdüse oder paarweise diametral gegenüberliegend
senkrecht zu der Axialebene der Brennstoffdüse oder tangential-symmetrisch zu der
Axialebene der Brennstoffdüse angeordnet.
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Es sei darauf hingewiesen, daß es bei Dieselmaschinen mit gegenläufigen
Kolben schon bekannt ist, gleich beim Eintritt der Spülluft durch die Einlaßschlitze
zwei nebeneinanderliegende, sich berührende Luftwirbel zu erzeugen. Hier stehen
aber die Luftwirbelachsen senkrecht zur Zylinderachse. Eine solche Wirbelung kann
daher bei Anordnung der Brennstoffdüse oder Brennstoffdüsen senkrecht zur Zylinderachse
nicht die obengenannte, mit der Erfindung erzielte Wirkung haben.
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Es ist weiterhin auch bekannt, die -Achse der Brennstoffdüse in der
Berührungsebene zweier nebeneinanderliegender Luftwirbel anzuordnen, die gleich
beim Eintritt der Luft durch die Schlitze erzeugt sind. Aber auch in diesem Fall
steht die Luftwirbelachse senkrecht zur Zylinderachse, und außerdem handelt es sich
hier nicht um Dieselmaschinen
mit gegenläufigen Kolben und senkrecht
zur Zylinderachse angeordneter Brennstoffdüse, sondern um Maschinen mit einem einzigen
Kolben und in der Zylinderachse angeord neter Brennstoffdüse.
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Es ist schließlich auch bekannt, zwe" einander berührende Luftwirbel,
in deren Berührungsebene die Achse der Brennstoffdüse liegt, mittels einer zusätzlichen
Verbrennungskammer zu erzeugen. Die Anordnung der zusätzlichen Verbrennungskammer
bringt nicht nur eine Verteuerung der Maschine mit sich, sondern vor allem werden
bei der Maschine der letztgenannten Art die Wirbel erst hervorgerufen, nachdem die
Verbrennung schon wesentlich fortgeschritten ist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt Fig. z einen Längsschnitt durch den mittleren Teil einer Zweitaktdieselmaschine
mit gegenläufigen Kolben.
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Fig.2 stellt einen Querschnitt durch die Einlaßschlitze dar, die gemäß
einer ersten Ausführungsform der Erfindung angeordnet sind.
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Die Fig.3 bis 5 sind Querschnitte des Zylinders in der Ebene der Brennstoffdüse
und veranschaulichen die Lage der durch die Anordnung der Einlaßschlitze nach Fig.2
erzeugten Luftwirbel mit Bezug auf die Düsenachse.
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Fig.6 stellt einen Querschnitt des Zylinders in der Ebene der Einlaßschlitze
dar, die gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet sind.
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Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen zwei verschiedene Lagen der Einspritzdüsen
mit Bezug auf die Luftwirbel, die durch die Anordnung der Einlaßschlitze gemäß Fig.
6 erzeugt sind.
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In Fig. i ist mit i der Zylinder einer Zweitaktdieselmaschine bezeichnet,
in welchem zwei gegenläufige Kolben 2, 3 arbeiten. Die gegenläufigen Kolben, welche
die Freiflugkolben eines Flugkolbenbrennkraftverdichters sein können, befinden sich
gemäß Fig. i in der Nähe ihrer inneren Totpunktstellung. In der -Wandung des Zylinders
i ist senkrecht zur Zylinderachse die Brennstoffdüse q. angeordnet. Ferner sind
in der Wandung des Zylinders i in einer Querschnittsebene links der Brennstoffdüse
q. Einlaßscblitze für die Spül- und Ladeluft und in einer Querschnittsebene rechts
von der Brennstoffdüse q. Auslaßschlitze vorgesehen. Diese Schlitze werden von den
gegenläufigen Kolben 2, 3 gesteuert.
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Die Einlaßschlitze sind derart angeordnet, daß die Spül- und Ladeluft
gleich beim Eintritt der Luft mindestens zwei nebeneinanderliegende Luftwirbel bildet,
deren Achse parallel zur Zylinderachse ist und in deren Berührungsebene die Achse
der Br ennstoff-,,dÜse 4. liegt.
| @.s?Zu diesem Zweck ist gemäß der in Fig. 2 |
| :@.estellten Ausführungsform der Erfindung |
| @@in der Axialebene der Brennstoffdüse an- |
übrdnete Luftzuleitung 5 vorgesehen, welche den Spülluftstrom in der Axialebene
der Brennstoffdüse diametral gegen den gegeaüberliegenden Zylinderwandungsteil richtet.
Dieser Teil der Zylinderwandung kann Ablenkflächen 6 tragen, die durch eine Trennkante
7 voneinander getrennt sind, welch letztere gegenüber der Mitte der Einlaßle4tung
5 liegt.
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Der gegen die Ablenkflächen 6 und die Trennkante 7 prallende Luftstrahl
teilt sich also in zwei Ströme, die dann an den Zylinderwandungen entlang wieder
zu der Mündung der Leitung 5 zurückfließen. Auf diese Weise entstehen zwei Luftwirbel,
die durch die Pfeile in den Fig.3 bis 5 angedeutet sind. Die Achse der beiden Luftwirbel
liegt parallel zur Zylinderachse, während sich die Brennstoff-düse 4 in der Berührungsebene
dieser Luftwirbel befindet.
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Die Bildung des Doppelwirbels kann noch durch Anordnung zweier konvergierender
Lufteinlaßleitungen 8, 9 zu beiden Seiten der Lufteinlaßleitung 5 unterstützt werden.
Die Achsen der Leitungen 8, 9 bilden mit der Achse der Leitung 5 einen Winkel von
beispielsweise 30°.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zwei diametral
gegenüberliegende Lufteinlaßschlitze io, ii in der Zylinderwandung vorgesehen. Diese
diametral einander gegenüberliegenden Schlitze io, i i liegen entweder in der Axialebene
der Brennstoffdüse q. oder senkrecht zu dieser Axialebene. In beiden Fällen treffen
die aus den beiden gegenüberliegenden Einla.ßschlitzen austretenden Luftströme in
der Mitte des Zylinders aufeinander, «erden abgelenkt und strömen in Form zweier
entgegengesetzt gerichteter Ströme, die senkrecht zu den ursprünglichen Strömen
verlaufen, weiter. Die Luftströme treffen dann auf die Zylinderwandung an Stellen
auf, die um 9o° gegenüber den Einlaßschlitzen versetzt sind, werden dort erneut
in zwei Ströme aufgeteilt, die in entgegengesetzter Richtung, der Zylinderwandung
folgend, zu den Einlaßschlitzen zurückkehren. Es entstehen so vier Luftwirbel, die
durch die Pfeile in den Fig. 6, 7 und 8 angedeutet sind und deren Achsen sämtlich
parallel zur- Zylinderachse liegen. Auch hier liegen die Achse oder die Achsen der
Brennstoffdüse oder Brennstoffdüsen in der Berührungsebene zweier Luft-@virbel.
In dem zuletzt behandelten Fall
können ebenso wie in dem Fall der
Fig. z Ablenkflächen an denjenigen Stellen . der Zylinderwandung angeordnet sein,
an welchen die durch den gegenseitigen Aufprall in der Zylindermitte nach der Seite
abgelenkten Luftströme auf die Zylinderwandung auftreffen. Auch können zu beiden
Seiten der Leitungen io, i i konvergierende Zusatzleitungen, entsprechend den Leitungen
8, 9 der Fig. 2, vorgesehen sein.
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Es empfiehlt sich ferner, die Einlaßinündung der Leitungen io, i i
durch einen Steg in der Mitte in zwei Teilmündungen aufzuteilen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Einlaßschlitze
tangential-symmetrisch zu der Axialebene der Brennstoffdüse in der Zylinderwandung
angeordnet. Zur Erzielung zweier Wirbel, die sich in der Axialebene der Brennstoffdüse
berühren, genügt ein Paar von tängentialen Eintrittsleitungen 12, 13 (s. Fig. 2).
Die aus diesen Leitungen austretenden Luftströme treffen an dem den Eintrittsöffnungen
gegenüberliegenden Wandungsteil des Zylinders aufeinander, werden umgelenkt und
treffen nunmehr auf denjenigen Wandungsteil, der zwischen den Mündungen der Leitungen
12, 13 liegt. Hier erfahren die Luftströme eine erneute Umlenkung, durch die sie
nach beiden Seiten abgelenkt und in die Nähe der Lufteintrittsöffnungen 12, 13 zurückgeführt
werden.
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Mit Hilfe von zwei tangential in den Zylinder mündenden Leitungspaaren
lassen sieh vier Wirbel erzeugen, die den vier Wirbeln entsprechen, die durch die
diametral gegenüberliegenden Einlaßöffnungen io, ii hervorgerufen werden. In Fig.6
sind zwei tangential mündende Leitungspaare 14., 15 und 16, 17 dargestellt. Die
gemeinsame Symmetrieebene dieser Leitungspaare kann entweder mit der Axialebene
der Brennstoffdüse zusammenfallen oder zu der letztgenannten Ebene senkrecht stehen.
Bei dieser Anordnung treffen die aus den Leitungen 14, 16 einerseits und 15, 17
andererseits austretenden Luftströme aufeinander, werden dadurch abgelenkt und bilden
in Verbindung mit ihrem darauffolgenden Aufprall auf die Zylinderwandungen die vier
genannten Luftwirbel, deren Wirbelachse parallel zur Zylinderachse liegt.
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Besonders zweckmäßig ist es, die tangentialsymmetrisch in der Zylinderwandung
mündenden Lufteinlaßschlitze gleichzeitig mit den radial in der Zylinderwandung
mündenden Einlaßschlitzen zu verwenden, wobei sämtliche Einlaßschlitze vorzugsweise
in der gleichen Querschnittsebene des Zylinders liegen. Zur Erzeugung zweier Wirbel
entsprechend den Fig. 3 bis 5 dient die in Fig. 2 dargestellte Anordnung. Gemäß
dieser Ausführungsform sind zwei symmetrisch zur Axialebene der Einspritzdüse liegende
T angentialleitungen 12 und 13 zu beiden Seiten der "Zone angeordnet, die der in
der Axialebene der Brennstoffdüse liebenden Leitung 5 diametral gegenüberliegt.
Zur Erzeugung von vier Wirbeln werden die Radialleitungen io und i i zwischen den
tangential mündenden Leitungen i4., 16 und 15, 17 vorgesehen. Auf diese Weise wird
eine besonders intensive Wirbelung erzielt. In dem letztgenannten Fall bilden die
Leitungen zwei zur Zylinderachse symmetrische Gruppen.
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Bei Zylindern von sehr großer Bohrung können auch noch mehr als vier
Wirbel erzeugt werden, wobei gegebenenfalls an demjenigen Kolben, der die Lufteinlaßschlitze
steuert, Ablenkflächen vorgesehen sind.
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Durch die beschriebene Anordnung der Lufteinlaßschlitze werden immer
mindestens zwei Luftwirbel erzeugt, deren Achse parallel zur Zylinderachse liegt
und deren Berührungsebene mit der Axialebene der Einspritzdüse oder der Einspritzdüsen,
die senkrecht zur Zylinderachse in der Zylinderwandung angeordnet sind, zusammenfällt.
Die durch die Einlaßschlitze gleich beim Eintritt der Luft in den Zylinder erzielte
Wirbelbewegung dauert während des ganzen Verdichtungshubes der Brennkraftkolben
2, 3 an, so daß sie auch noch im Augenblick der Einspritzung vorhanden ist. Die
erfindungsgemäß erzeugte Wirbelbewegung begünstigt nicht nur den Verbrennungsvorgang,
sondern sie verhindert auch jede einseitige Ablenkung der Brennstoffstrahlen, so
daß keine einseitige Überhitzung der Zylinderwandung eintreten kann.
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Je nach der Lage der Brennstoffdüsen können der Brennstoffstrahl oder
die Brennstoffstrahlen entgegengesetzt zu oder gleichgerichtet mit dem Luftstrom
sein, der aus den einander berührenden Teilen zweier benachbarter Wirbel besteht.
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Im erstgenannten Fall kann die Brennstoffdüse entweder einen einzigen,
wenig streuenden Strahl liefern, wobei die Luftströmung die Verbrennung unterhält
und in der Mitte des Zylinders hält (Fig. 3 und 7), oder die Brennstoffdüse kann
einen' stark streuenden Brennstoffstrahl oder mehrere streuende Brennstoffstrahlen
erzeugen (Fig. 4). In diesem Fall muß die Zeit, die die Luft braucht, um von der
Brennstoffdüse zur Mitte des Zylinders zu gelangen, gleich der Verzögerungszeit
der Zündung sein. Die Steuerung muß dementsprechend geregelt werden.
Im
zweiten Falle werden die Brennstoffteilchen in der Mitte des Zylinders gehalten
oder dorthin zurückgeführt, wobei die Form des Brennstoffstrahles oder der Brennstoffstrahlen
keine Rolle spielt (Fig. 5 bis ä).
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Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die genannten
Ausführungsformen, die, wie nochmals betont sei, nur zweckmäßige Ausführungsbeispiele
sind.