DE698722C - Luftspeicherdieselmaschine - Google Patents

Luftspeicherdieselmaschine

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DE698722C
DE698722C DE1937L0093722 DEL0093722D DE698722C DE 698722 C DE698722 C DE 698722C DE 1937L0093722 DE1937L0093722 DE 1937L0093722 DE L0093722 D DEL0093722 D DE L0093722D DE 698722 C DE698722 C DE 698722C
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DE
Germany
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combustion chamber
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jet
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Application number
DE1937L0093722
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Inventor
Franz Lang
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B21/00Engines characterised by air-storage chambers

Description

  • Luftspeicherdieselmäschine Der Erfindung liegen neuere Erkenntnisse an Luftspeichermaschinen zugrunde, bei denen die Mündungen der Einspritzdüse und des Speichers in einer gemeinsamen Querschnittsebene des Brennraumes einander gegenüberliegen und die Düsenstrahlachse durch den Speichermündungsquerschnitt hindurchgeht, so daß der Kern des eingespritzten Brennstoffstrahles bis zum Beginn der Speicherausblasung in den Speicher eindringt und dort eine Teilverbrennung herbeiführt. Bei der für solche Maschinen bisher bekannten und üblichen diametralen oder jedenfalls gleichachsigen Lage für Düsenstrahl und Speicher tritt nicht über den ganzen Lastbereich, dem verschieden lange Einspritzzeiten entsprechen, eine gleich gute Gemischbildung .ein. Denn da bei den größeren Lasten die Überschneidung der Ausblasezeit des Speichers mit der Einspritzdauer des Brennstoffes zu groß ist, so schwächen sich die Energien des Brennstoff- und des Speicherstrahles .gegenseitig zu stark, um die gewünschte erforderliche Verwirbelung von Gemisch in die noch unvermischte Luft- enthaltenden Teile des Brennraumes zu ermöglichen. Dies gilt auch insbesondere bei Verwendung,der schwereren inländischen Brennstoffe, die außer dem hohen spezifischen Gewicht auch eine schlechtere Zerstäubbarkeit und .einen höheren Zündverzug als die bisher üblichen Dieselöle aufweisen. Solange bei solchen inländischen Treibstoffen infolge kürzerer Einspritzdauer bei kleineren Lasten der .Speichergasstrahl auf Brennstoff trifft, der infolge Aufhörens der Einspritzung schon seine Durchschlagskraft verloren hat und sich im wesentlichen in Form einer Wolke etwa in der Brennraummitte aufhält, kann der,. Speichergasstrahl diese Wölke erfassen und in der gewünschten Weise im Brennraum verwehen und verwirbeln. Dauert jedoch infolge höherer Belastung und längerer Einspritzzeit die Speicherausblasung noch während einer längeren Zeit der Brennstoffeinspritzung an, so kann der Speichergasstrahl den harten Brennstoffstrahl nicht genügend durchdringen und zurücktreiben. Denn der Speichergasstrahl hat nach Zurücklegung eines großen Teiles seines Weges von der Speichermündung bis in die Nähe der Einspritzdüse schon zuviel Energie verloren, um die Gemischbildung im Gegenstrom mit anschließender Verwirbelung des Brennstoffes in die Seitenräume des Brennraumes durchzuführen. Kann dieser Strahl aber den Brennstoffstrahl nicht genügend .durchsetzen, so steigt auch wiederum der Zündverzug des Brennstoffes an, weil @er durch Verwirbelung des Brennstoffes nicht, genügend abgekürzt wird. Dies ergibt -dann im höheren Lastbereich eine unvollkommene Gemischbildung und Verbrennung und einen zu hohen Brennstoffverbrauch.
  • Bei Ölen der genannten Art ist es also besonders wichtig, daß sie zwecks Aufbereitung zur Verbrennung einen möglichst langen Weg zurücklegen, was sie ohne die erfindungsgemäß durchzuführenden Maßnahmen nicht können. Denn der Brennstoffstrahl ist, so geschlossen er auch sein mag, ohne besondere Maßnahmen nicht imstande, auch seinerseits den scharfen ausblasenden Speicherstrahl bis an dessen .Wurzeln zu durchdringen, also etwa bis an die Speichermündung zu gelangen, wo der Speicherstrahl seine größte Geschwindigkeit hat und den Brennstoffstrahl noch zurückwerfen könnte, so daß jedes Brennstoffteilchen den Brennraum, wie es erwünscht wäre; zunächst möglichst weit in der einen .und dann in der umgekehrten Richtung durchlaufen könnte.
  • Hier setzt die Erfindung in der Weise ein, daß einerseits an den Vorgängen .in Maschinen der genannten Art bis zum Beginn der Speicherausblasung nichtsgeändert wird, so daß die volle Wirkung der im Speicher entstehenden Teilverbrennung erhalten bleibt, daß es andererseits jedoch nach Einsetzen der Speicherausblasung ermöglicht wird, den Brennstoff ohne Hemmung durch die Speicheräusblasung möglichst weit durch den Brennraum, zunächst bis zur Speichermündung, seinen Weg zurücklegen und ihn erst dort vom Kern des Speicherstrahles erfassen und umlenken zu lassen. Erfindungsgemäß, soll ferner der Speicherstrahl seinerseits, ohne durch den harten Strahlkern des Brennstoffes oder durch Brennraumwände gehemmt zu sein, bei .der Ausblasung die noch unvermischte Luft enthaltenden Teile des Brenn-Taumes durchdringen, d. h. ebenso, wie der Kern des Brennstoffstrahles auf seinem Wege von der Düse bis zur Speichermündung dem entgegen-blasenden Speicherstrahl ausweicht, so soll auch der Ausblasestrom des Speichers, da er den Brennstoffstrahl nicht an seiner Wurzel erfassen kann, dem Strahlkern des Brennstoffes ausweichen, indem er neben der Einspritzdüse unter Spaltung und beiderseitiger Ausbreitung auf die düsenseitige Wand aufprallt. Der Speicherstrahl vermeidet also auf dem ersten Teil seines Weges quer durch den Brennraum die vom Brennstoffstrahl und seinen abgesplitterten Teilen schon durchsetzte Zone dieses Raumes und läuft seitlich dieser Zone durch solche Brennraumteile, die noch reine Luft enthalten. Infolge dieses Ausweichens der beiden Strahlen wird ohne etwaige Aufhebung der vollen Speicherwirkung erreicht, daß sich die Energien der ,beiden Strahlen in keiner Weise gegenseitig schwächen können und .daß über den ganzen Lastbereich .der Maschine eine gute Gemischbildung und Verbrennung eintritt.
  • Ein solches Aus-,Zeichen .der beiden Strahlen ist hiernach die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe. Durch ihre Lösung wird erreicht, daß der Brennstoff, abgesehen von absplitternden Randteilen, einen langen Weg zurücklegen kann, indem er, da er den Speicherstrahl nicht in dessen Achsrichtung duichdringen kann, außen an dem Mantel des Speicherstrahles vorbei und an die Wurzel dieses Strahles gelangt, wo ihn erst die aus dem Speicher ausblasende Stichflamme erfaßt und zurückwirft. Dieser Vorgang vollzieht sich nunmehr bis zur Beendigung der Einspritzung, und .da die Speicherausblasung länger .andauert als diese Einspritzung, so . wird der gesamte eingespritzte Brennstoff diesem Vorgang unterworfen, es bleibt also vor der Einspritzdüse im Brennraum keinerlei überfettete Gemischwolke zurück. Da andererseits der Speicherstrahl auch keinen harten Strahlkern des Brennstoffes mehr auseinanderzureißen braucht, so bleibt auch die volle Energie .des Speicherstrahles erhalten, bis dieser Strahl auf -die :gegenüberliegende Wand des .Brennraumes aufprallt und dort unter Teilung die bekannte Prallwirbelung herbeiführt.
  • Erfindungsgemäß werden diese Wirkungen dadurch erreicht, daß die Düsenstrahl- und die Speicherachse sich im Speicherdrosselquerschnitt oder in dessen Nähe unter einem stumpfen Winkel schneiden. Eine bevorzugte -Form'. zur Ausführung dieses Erfindungsgedankens ist zunächst ein -kreiszylindrischer Brennraum, bei welchem die Achse des Düsenstrahles und ihr Schnittpunkt mit dem Drosselquerschnitt des Luftspeichers @ beispielsweise auf einer Sehne des Brennraumkreises liegt. Die seitliche Lage der Einspritzdüse .gewährleistet hierbei bereits; &ß infolge-Abs.plitterung von Brennstoffteilchen der durch die Sehne begrenzte kleinere Kreisabschnitt von vornherein mit Brennstoff :beladen wird. Läßt man nun die Achse des Luftspeichers und seiner Mündung auf einem Durchmesser des Kreisquerschnittes liegen, so daß sie,du.rch den Kreismittelpunkt oder auch in der einen oder anderen Richtung etwas neben dem Mittelpunkt hindurchgeht, so, weichen, sich einerseits die beiden Strahlen der Düse und des Speichers aus und können sich gegenseitig nicht schwächen, andererseits wird der Speichergasstrahl in den von der Sehne der Brennstoffstrahlachse begrenzten größeren, die Hauptluftmenge enthaltenden Teil des Brennraumes geblasen. Der Speichergasstrahl spaltet sich dann an der gegenüberliegenden Wand des Brennraumes, und zwar abseits der Einspritzdüse.
  • Die bei dieser Anordnung ,der Achse einer Einspritzdüse entsprechende Sehne darf nicht zu weit an den Rand des Brennraumes gerückt sein, weil sich sonst der Brennstoffstrahl infolge der Nähe der Brennraumwand nicht frei entwickeln Tann, sondern die Wand streift. Andererseits darf die Sehne auch nicht zu nahe am - Kreismittelpunkt liegen; weil sonst der Winkel, den die Düsen- und -. Speicherachse miteinander bilden, zu flach ausfällt, d. h. die beiden Strahlen sich nicht genügend ausweichen können.
  • Die neue Lehre kann bei allen Luftspeichermaschinen Anwendung finden, die grundsätzlich der hier behandelten Gattung angehören, also auch bei solchen Maschinen, deren Brennraumquerschnitte sich in der Grundform auf zwei sich schneidende Kreise zurückführen lassen, wie beispielsweise die bekannten Acht-, Nieren- und Herzformen. Bei solchen Querschnitten erhalten erfindungsgemäß bei,de Raumabschnitte je ein Düsen- und Speicherpaar, das in der angegebenen Weise angeordnet ist.
  • In den Zeichnungen stellt die Abb. z im Längsschnitt und die Abb. 2 im Querschnitt durch den Brennrauen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einfach kreiszylindrischem Brennraum dar, während die Abb. q. und 5 Beispiele mit achtförmigen Brennraumquerschnitten und mit . unterschiedlichen Lagen von Düsen und Speichern veranschaulichen. -Die Abb.3 zeigt-an einem-kreisförmigen Brennraumquerschnitt ein Grundrißschema für :bestimmte Maßbeziehungen zwischen deri Achslagen des Brennstoff- und des Speicherstrahles einerseits und dem zur Brennstoffstrahlachse -senkrecht stehenden Kreisdurchmesser andererseits. Es leuchtet ein, daß bei den möglichen Abweichungen- von der genauen Kreisquerschnittsform, also beispiel.-weise bei elliptischen oder ovalen Formen, die baulich bedingt sein können, zdie in Abb. 3 dargestellten geometrischen Verhältnisse abgewandelt @verden dürfen, wenn nur der Grundsatz des, auf den Brennraumqüerschnitt bezogen, stumpfen Schnittwinkels zwischen den Achsen des Brennstoff- und .des Speicherstrahles gewährt .bleibt.
  • In allen Abbildungen ist mit a der Arbeitszylinder, mit b. der Arbeitskolben, mit c der Zylinderdeckel, mit d der Brennraum, mit.-e das Einlaßventil, - mit f das Auslaßvent11, mit g die Einspritzdüse und mit h der Speicher bezeichnet.
  • In den Abb.4 und 5 bestehen die-- im Querschnitt .achtförmi.gen Brennräume dr aus den beiden Abschnitten dl und d2, denen- je ein Paar g1, Izl und g2, h2 von Düsen und Speichern zugeordnet ist. * Die Kolbengrundkreise sind gestrichelt mit b :angedeutet.
  • In Abb. r und 2 liegt der Brennraum d stark außermittig über dem Hubraum, den er teilweise übergreift. Die Achse des Brennstoffstrahles, die mit der Düsenachse zusammenfällt, steht senkrecht zur Hauptlängsschnittebene der Maschine, die Achse des Speicherstrahles, die sich mit der Speicherachse * deckt, schneidet dagegen diese Ebene unter einem .schiefen Winkel, der allerdings nicht viel von einem rechten abweicht. Dabei ist die Anordnung gemäß dem Grundriß (Abb. 2) so getroffexi; daß der Brennstoffstrahl längs einer stark seitlich und innenliegenden Sehne des Brennraumkreises eingespritzt wird und sein Kern :die gegenüberliegende Drosselstelle des Speichers h durchqueren kann, während der Speicherstrahl etwa, auf den Mittelpunkt des Kreises gerichtet ist und nach Durchlaufen dieses vom Brennstoff noch nicht durchsetzten Raumteiles neben der Düse auf die gegenüberliegende Brennraumwand auftrifft, wo er sich in der in den Abb. 3 bis 5 durch Pfeile angedeuteten- Weise durch Aufprallen teilt. Es tritt somit eine völlige Erfassung der Ladeluft und rasche vollständige Verbrennung der Gesamtladung ein, die für Schnelläufer unerläßlich ist. Die Vermischung der Ladebestandteile erfolgt dabei, wie schon geschildert, ohne gegenseitige Energieverminderung .des Brennstoff- und des Speicherstrahles.
  • Gemäß Abib. 3 teilt die der Düsenstrahlachse entsprechende Kreissehne an einem wie nach den Abb. i und 2 ausgebildeten Brennraum den zu ihr senkrechten Kreisdurchmesser im Verhältnis i :2, während die Speicherstrahlachse durch den Kreismittelpunkt geht, also an diesem Schnittpunkt um ein Sechstel des Kreisdurchmessers von der Düsenstrahlachse entfernt verläuft. Von der Waagerechten, die in dieser Darstellung der Dizsenstrahlachse entspricht, weicht bei diesen Verhältnissen die Speicherstrahlachse um etwa 1q.° ab, d. h. die beiden Achsen schneiden sich innerhalb der Drosselstelle des Speichers unter dem sehr flachen Winkel von i66°.
  • Die Maschinen mit achtförmigen Brennräumen nach Abb. q. und 5 unterscheiden sich bei grundsätzlich gleicher Anordnung von Düsen .und Speichern wie nach Abb. 3 nur dadurch, daß im ersteren Falle innenliegende Sehnen als Richtungen der Düsenstrahlachsen und entsprechend auswärts gerichtete Speichermündungen, im letzteren Falle außenliegende Sehnen und einwärts gerichtete Speichermündungen gewählt sind. Diese Wahl ist. abhängig von baulichen Rücksichten, wie etwa von :der Anordnung der Kopfkühlräume, der Steuerungsteile für die Ventile und der Führungen .der Ventilkanäle im Zylinderkopf.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜcIir i. Luftspeicherdieselmaschine mit einem zylindrischen, vorzugsweise vom Hubraum abgesetzten und im Querschnitt geschlossen kreisförmigen oder in der Grundform auf zwei sich schneidende Kreise zurückzuführenden Brennraum, an dessen Umfangswänden bei der Einkreisform die Düse und der Speicher, bei der Zweikreisform in jedem der beiden Raumabschnitte eine Düse und ein Speicher in der gleichen Querschnittebene derart einander gegenüber ausmünden, daß die Düsenstrahlachse den Drosselquerschnitt .des zugehörigen Speichers durchquert, dadurch gekennzeighnet, daB die Düsenstrahl- und die Speicherachse sich im Speicherdrosselquerschnitt oder in dessen Nähe unter einem stumpfen Winkel schneiden.
  2. 2. Luftspeicherdieselmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Düsenstrahlachse auf einer Sehne des Kreisquerschnittes des Brennraumes oder eines zugehörigen Brennraumabschnittes liegt und den zur Sehne senkrecht stehenden Kreisdurchmesser im Verhältnis i : 2 teilt, während die Speicherachse genau oder annähernd durch den Kreismittelpunkt hindurchgeht.
DE1937L0093722 1937-11-26 1937-11-26 Luftspeicherdieselmaschine Expired DE698722C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE891949C (de) * 1953-08-20 Lanova G.m.b.H., München Mit Quer- oder Umkehrspülung durch in der Nähe der äußeren Totlage des Kolbens angeordnete, kolbengesteuerte Ein- und Auslaßschlitze arbeitende luftverdichtende, selibstzündende Zweitakt-Brennkraftmaschine
DE930298C (de) * 1944-04-04 1955-07-14 Daimler Benz Ag Mit Luftverdichtung und Selbstzuendung arbeitende sowie mit vier im Zylinderkopf haengend angeordneten Ventilen ausgeruestete Brennkraftmaschine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE891949C (de) * 1953-08-20 Lanova G.m.b.H., München Mit Quer- oder Umkehrspülung durch in der Nähe der äußeren Totlage des Kolbens angeordnete, kolbengesteuerte Ein- und Auslaßschlitze arbeitende luftverdichtende, selibstzündende Zweitakt-Brennkraftmaschine
DE930298C (de) * 1944-04-04 1955-07-14 Daimler Benz Ag Mit Luftverdichtung und Selbstzuendung arbeitende sowie mit vier im Zylinderkopf haengend angeordneten Ventilen ausgeruestete Brennkraftmaschine

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