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Einspritzbrehnkraftmaschine mit einem oder mehreren Luftspeichern
Es ist bekannt, bei Einspritzbren - nkraftmaschinen die Verbrennung dadurch
zu be-
günstigen, daß man beim Verdichtungshub Luft in einen mit dem Verbrennungsraum
über eine Drosselstelle verbundenen Speicherraum oder in mehrere solcher Räume ein-,
drückt, #die zur Brennstoffdüse so angeordnet sind, daß die beim Krafthub wieder
ausströmende Druckluft sich nach Maßgabe der fortschreitenden Verbrennung mit dem
Brennstoff mischt' Bei einer bekannten Ausführung ist z. B. außerhalb des Zylinderraums
in -der Verlängerung seiner Achse eine birnförmige Kamnier vorgesehen, in -der in-mitten
des axial gegen den Kolben gerichteten-Verbrennungs-Icanals die in gleiche Richtung
zeigen-de Brennstoffdüse.rnündet. In diese K...-ammer wir, ' d der gegen
Ende des Verdichtungshubes eingespritzte Brennstoff durch die eingepreßte Druckluft
teilweise mitgerissen und entzündet. Unter dem so entstehenden Überdruck strömen
die Brenngase wieder in den Zylinderraum, wobei sie sich mit dem weiter eingespr,itzten
Brennstoff mischen und diesen zerstäuben sollen. Diese Einrichtung ist nicht einwandfrei,
weil die in :den Zylinder eintretenden Brenngase den Brennstoffstrahl nur mantelförmig
umgeben, ohne sich mit #dern'selben schnell und innig zu vermischen. Zu Beginn des
Krafthubes trifft außerdem der geschlossene Brennstohstrahl in senkrechter Richtung
stets .auf die gleiche Stelle der Kolbenfläche und begünstigt die Zerstörung ödes
Kolbens.
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Bei einer anderen bekannten Einrichtung ist die im Zylinderdeckel
hinter einem Einspritzkanal liegende Mündung der Brennstoffdüse von einem kleinen
Lüftraum umgeben, der durch einen Kanal mit dem im Zylinderdeckel angeordneten Luftspeicher
verbunden ist. Vor der dem Zylinder zugekehrten Mündung dieses Einspritzkanals ist
dabei eine Prallplatte angeordnet, durch welche die Ze#stäubung des Breimstoffes
und seine Mischung mit der Luft bewirkt wer-den soll. Auch diese Einrichtung wirkt
nicht befriedigend. Der in den Einspritzkanal gesc!hlossen eintretende Brennstoffstrahl
wird von Ader Speicherluft, die er in den Kanal mitnimmt, mantelartig umgeben und
trifft mit dieser als geschlossener Strahl auf die
Prallplatte.
Durch diese wird zwar eine Zerstäubung herbeigeführt, doch wird ein Teil des Brennstoffes
an der heiß-en Platte fe--J#, brennen, so daß eine in Richtung auf Mündung des Einspritzkanals
wach s' Schlackenschieht entstehen kann; au -r c dem verursacht die im Wege des
geschlossenen Brennstoffstrahles liegende Prallplatte Tropfen,bildung.
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Bei einer Anzahl anderer bekannter Maschinen ist die Speicherkammer
in den Kolben oder auch in den Zylinderdeckel so eingelassen, da:ß sie mit dem Zylinderrauni
durch eine der Brennstoffdüse gegenüberliegende Drosselstelle und eine zwischen
dieser und der Düse liegende kleine Brennkammer in Verbindung steht, so daß die
austretende Luft dem in entgegengesetzter Richtung eingespritzten Brennstoff entgegenströmt.
Auch diese Anordnung hat verschiedene Nachteile. Vonden mehr oder weniger axial
sich treffenden Luft- und Brennstoffstrahlen wird der die größere Energie entwickelnde
Strahl den schwächeren eher zurückdrängen, als daß er sich vollkommen und innig
mit demselben mischt. Wenn mehrere solcher Kammern und Brennstoffdüsen vorhanden
-sind, ändert sich hinsichtlich dieser Wirkungsweise im Ganzen nichts, weil für
jede einzelne der Speicherkammern die gleichen Verhältnisse obwalten. Man 'hat diesem
Nachteil dadurch zu begegnen versucht, daß man die zwischender Drosselstelle und
der Einspritzdüse liegende Brennkammer trichterförmig aus-bildet und möglichst lang
macht. Man will auf diese Weise erreichen, daß bei Beginn der Einspritzung die Verbrennung
in der B*rennkammer vor sich geht, bevor unverbrarmter Brennstoff zur Drosselstelle
und in den Luftspeicher gelangen kann. Eine wesentliche Verbdsserung wird damit
aber nicht erreicht. Die Einspritzung beginnt nämlich bereits, bevor der Kolben
die innere Totlage erreicht hat. Dabei erfolgt in der Brennkammer eine erhebliche
Drucksteigerung und infolgedessen ein Übertritt von Druckluft in den Speicher. Die
Überströmung erfolgt aber in der gleichen Richtung in welcher der Brennstoff eingespritzt
wird, und dieser wird daher in dieser Richtung beschleunigt. Infolgedessen werden,
da die Länge der Brennkammer immerhin nur verhältnismäßig klein sein kann, unverbrannte
Brennstoffteilchen auf die Wandung der Brennkammer und auf die Drosselstelle auftreffen,
wo sie festbrennen können. Wenn dann nach Umkehr des Kol#bens der Speicherdruck
schnell zum Überdruck wird, wird der Brennstoff durch -die austretende Luft zum
Teil zurück und gegen den Zylinderdeckel geschleudert. Eine einwandfreie Verbrennung
kann daher mit dieser Einrichtung nicht erzielt werden.
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Diese Nachteile der bekannten Einrichtunkönnen zum Teil vermieden
werden, #t'r,in man die Luftspeicher so anordnet, daß die aus den Kanälen austretende
Luft an mehreren Stellen von der Seite auf den Brennstoffstrahl trifft, wie dies
an sich ebenfalls schon bekannt ist. Dielekannten Einrichtungen dieser Art sind
aber umständlich in der Ausführung und zum Teil sehr mangelhaft hinsichtlich der
Wirkungsweise. Es sind Einrichtungen bekannt, bei denen im Zylinderdeckel nurder
Luftspeicher, die Einspritzdüse aber ihm gegenüber so im Zylindermantel angeordnet
ist, daß der Brennstoff in einen kleinen vor dem Luftspeicher liegenden Raum in
schräger Richtung auf die Münjungen der Luftkanält eingespritzt wird. Dies ist insofern
ungünstig, als auch hier der Brennstoffstrahl und die Luft in einander entgegengesetzten,
sich schneidenden Richtungen eintreten, so daß auch hier bei einseitig überwiegendem-Druck
bzw. einseitig überwiegender Strömungsenergie ein Ab-
drängen erfolgen kann,
ohne daß intensive Mischung erfolgt. Auch kann flüssiger Brennstoff zu den Luftkanalmündungen
gelangen und dort zum Teil festbrennen, so daß die Kanäle zuwachsen. Die gleichen
Nachteile zeigt eind bekannte ähnliche Einrichtung, bei derder Luftspeicher im Kolben,
die Brennstoff düse aber ihm gegenüber im Zy-
linderdeckel angeordnet ist.
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Bei anderen bekannten Einrichtungen mit schräg zu den Brennstoffstrahlen
eingeführter Speicherluft sind diese Nachteile zwar ver-,mieden, doch ist dabei
die Brennkammer in den Zylinder selbst entweder vor den flachen Boden des Kolbens
gelegt oder in einen durch eine Ausbuchtung des Kolbenbodens frei gelassenen Zylinderraum.
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Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Einrichtung, welche diese
gute Durchmischung von Luft und Brennstoff erlaubt ohne #daß man von der Unterbringung
sowohl des Verbrennungsraumes als auch der Brennstoff düse im Zylinderdeckel abzugehen
braucht, so daß man also den Kolben und den Zylinder normal ausbilden kann. Die
Erfindung besteht darin, daß der Verbrennungsraum und der bzw. die in bekannter
Weise von ihm getrennte Luftspeicher als voneinander getrennte Räume so im
Zy-
linderdeckel untergebracht sind, daß der- Verbrennungsraum eine lange,
schräg zur Kolbenfläche stehende und nach -dieser zu sich erweitern,de Kammer bildet,
in deren Hintergrund die Einspritzdüse inündet und in der die Luftkanäle von der
Seite in auf den Kolben zu schräg verlaufender Richtung iii
solchem
Abstand von der Mündung der Einspritzdüse münden, daß' die austretende Speicherluft
auf die in gleicher Richtung eingespritzten, bereits ausgebreiteten Brenn-" stoffstrahlen
schräg von der Seite trifft. ' ` % Die Einrichtung ist dabei vorteilhaft
SO'
getroffen, daß man, tun die gute Durchmischung noch nach Möglichkeit zu
begünstigen, in- an sich bekannter Weise mehrere Luftkanäle des oder der Speicher
so verlaufen läßt, daß auf den in kegelförmiger Ausbreitung befindlichen Bf ennstoff
strahl mehrere Luftstrahlen auftreffen, und zwar %. B. einer in der Mitte und zwei
an -den Rändern. -
Infolge der verhältnismäßig engen Verbindungskanäle zwischen
dem Hauptverbrennungsraum und dem Luftspeicher erfolgt beim Verdichtungshub der
Druckanstieg im Speicher mit einer gewissen Phasennacheil.un '-. Im oberen Totpunkt
hat sich daher der Überdruck des Hauptverbrennung#raumes gegenüber dem Speicherraum
noch keineswegs ausgeglichen, so daß die Strömung in den Luftspeicher hinein noch
überden oberen Totpunkt hinaus anhält. Mittlerweile ist aber der Brennstoffstrahl
- so weit in den Hauptverbrennungsraum vorgedrungen, daß die Auffüllströmung
des Luftspeicbe.rs geringe Brennstoffmengen mit silch in -den Speicherratim trägt,
die sich schon im Ha up tve r -brennungsraum entzünden konnten und daher die Flammenerscheinung
bis in,den Speicherraum vordringen lassen. Die geringfügigen Brennstoffmengen, welche
auf diese Weise in den Luftspeicher gelangen und dort verbrennen, haben die Wirkung,
daß der Unter-,druck, den der Luftspeicher während der Periode seiner Auffüllung
gegenüber dem Hauptverbrenn-ungsraum aufweist, vermindert, aufgehoben oder sogar
in Überdruck verwandelt wird, durch den die- nachfolgende Entleerung des Speichers
begünstigt wird. Der Verbrennungsvorgang innerhalb des Luftspeichers hebt das Temperaturniveau
seines Luftinhalts und vermindert daher die Dichte und damit die Menge des im Luftspeicher
endgültig verbleibenden Luftrestes und daher derjenigen Luftmenge"die sich am Schlusse
des Verbrennungsvorganges noch im Speicher - befindet und für die motcrische
Verbrennung verloren zu gebeii ist.
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Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt: Wenn nach der
Unikehr des Kolbens der Speicher ausbläst, so treffen seine Luftstrahlen auf den
schon in voller Ausbreitung begriffenen -Brennstoffstrahl in spitzem Winkel und
weiterhin zusammen mit dem Brennstoffstrahl in schräger Richtung auf den Kolben.
Die Art der Zusummenführung von Brennstoffstrahl und zusätzlicher- Speicherluft
ermöglicht eine innige Mischung und gute V#r-brenn-ung. Dabei wird der Brennstoffstrahl
nicht auf die Öff#-nung der Luftkanäle aufgespritzt, sondern #%#urch die ausströmenden
Speicherluftstrahlen -al#gedrückt. Die Kolbenfläche wird auch nach -der Umkehr
-des Kolbe'n.s von einem winkelrecht zu ihr ankommenden Brennstoffstrahl
nicht getroffene sondern nur von einem, stark schräg gerichteten-Strahl und auch
von diesem -erst, nachdem er sich schon, -vollkommen kegelförmig ausgebreitet hat
und der Brennstoff zu einem beträchtlichen Teil v8rbrannt ist. Dadurch,- daß dieser
Brennstoffkegel bzw. die entstehenden Brenngase. schräg in den Zylinderraum, und
über den auch kurz nach überschreitung der Totlage in gewissem Abstand vom Zylinderdeckel
liegenden Kolben blasen, ist für eine gleichmäßige Erwärmung des Kolbens gesorgt.
Der Kolben kann -deshalb flachgehalten und ebenso wie der Zylinder normal ausgcbil-det
werden.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine
nach der Neuerung im Schnitt durch den die Brennkammer und einen Luftspeicher aufnehmenden
Zylinderdeckelteil dargestellt.
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In dem Zylinderdeckel a ist über der einen Hälfte des Kolbens
b die langgestreckte Brennkammer c vorgesehen, in welche in axial.er, Richtung
die Brennstäffdüse d mündet. Die Brennkammer steht zur Achse des, Kolbens
winklig. In gewissem Abstand von der Brennstoffdüse d ist der Luftspeicher
e angeordnet, von dem aus eine, Anzahl, beispielsweise drei Verbindungskanäle
f in schräger Richtung in die Brennkammer c miinden. Die Achsrichtung der
Kanäle f ist so gewählt, daß die Strahlen zu dem Brennstoffstrahl in einem
spitzen Winkel verlaufen. Im übrigen stehen, #di#2 Luftikanäle so, daß einer der
Luftstrahlen vor dein Austritt des Brennstoffes in den Zylinderraum auf den Brennstoffstrahl
in dessen Mitte und die übrigen an seinem Rande auftreffen. Der Kolben
b ist so angeordnet, daß eT auch in der Totlage von dem Zylinderdeckel einen
gewissen Abstand beibehält.
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Die Wirkungsweise ist aus dem vorstehenden ohne weiteres verständlich.
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Statt eines Speicherraumes können natürlich auch mehrere vorgesehen
sein.