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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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°.
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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.