DE760314C - Dieselmaschine mit einem kugelfoermigen, seitlich im Zylinderkopf angeordneten Brennraum - Google Patents

Description

• Dieselmaschine mit einem kugelförmigen, seitlich im Zylinderkopf angeordneten Brennraum Die Erfindung bezieht sich auf eine Dieselmaschine mit einem kugelförmigen, seitlich im Zylinderkopf angeordneten Brennraum, der nur einen Teil, etwa die Hälfte, des Verdichtungsraumes umfaßt, während der übrige Teil als konzentrisch zum Zylinderumfang liegende Kolbenmulde ausgebildet ist, die einen ebenen Kolbenrand bestehen lä;ßt und eine zum Kugelraum hinführende, in der oberen Kolbentotlage stetig in die maschinenauswärts liegende Wandung des Kugelbrennraumes übergehende Rinne aufweist.
• Diese Raumgestaltung und -aufteilung ist bisher nur für Wirbelkammermaschinen bekannt, bei denen also der kugelförmige, seitlich im Zylinderkopf liegende Raumteil durch einen engen, tangential in die Kugelwandfläche einlaufenden Kanal mit dem Zylinderraum in Verbindung steht und die Bildung eines gleichmäßigen Brennstoff -Luft - Gemisches im Kugelraum zum geringsten Teil der Zerstäuberwirkung der Brennstoffeinspritzdüse, vielmehr fast ausschließlich der Wirbelwirkung der mit sehr hoher Umlaufzahl im Kugelraum kreisenden Ladeluft zugewiesen ist. Wenn auch die Gemischbildung bei Maschinen dieser Art, insbesondere bei verhältnismäßig frühzeitigem Einspritzbeginn, recht vollkommen ausfallen mag, so ergeben sich doch auch mehrere Nachteile, die vornehmlich bei der Bauart der -Maschine als ; kleiner Schnelläufer für Fahrzeugantrieb ins Gewicht fallen. Zunächst wirkt die starke Drosselung bei der Durchströmung des Kammerhalses in beiden Richtungen kraftverzehrend und steigert somit den Brennstoffverbrauch, sodann erhöht sich auch sehr erheblich der Verlust an Verdichtungs- und Verbrennungswärme infolge der durch die ; überaus rasche Umlaufströmung der Ladeluft und anschließend des brennenden Gemischen bedingten Vermehrung der Wärmeabgabe an das Kopfkühlwasser. Das Kaltanlassen und ein längerer Leerlauf der Maschine, die beide gerade für den Fahrzeugbetrieb von entscheidender Bedeutung sind, machen daher besondere Maßnahmen. wie 'j Anlaßglühkerzen und heiß bleibende, wärmeisolierte Einsatzstücke, die die Kammerhals- j bohrung enthalten, erforderlich. Derartige ; Wärmespeicher verhindern zwar beim Übergang von Vollast auf Teillast oder Leerlauf eine zu rasche Abkühlung der Maschine mit Zündungsausfällen, beeinträchtigen aber andererseits bei längerem Vollastlauf infolge starker Eigenerhitzung den Luftfüllungsgrad der Maschine und führen leicht zur Ausscheidung fester Brennstoffbestandteile, die sich durch die Ölzersetzung bei übermäßiger lokaler Wärmeeinwirkung bilden und durch j die Fliehkräfte der wirbelnden Ladung erfahrungsgemäß stets an bestimmten begrenzten Wandstellen des Kugelraumes abgesetzt «erden, an denen sich dann die schädlichen Ölkohlekrusten vorfinden.
• Erfindungsgemäß werden diese Nachteile unter Wahrung des Vorteiles der guten Gemischbildung vermieden, indem an einer 1Iaschine der vorausgesetzten Bauart der mit der Zuführungsrinne symmetrisch zu einer Zylinderhauptebene angeordnete Brennraum eine durch Abschneiden einer flachen Haube vom Kugelbrennraum entstandene, praktisch drosselfreie kreisscheibenförmige Öffnung besitzt, in Richtung auf die der Brennstoff durch j den Brennraum hindurch als voll- oder hohlkegeliger Strahl eingespritzt wird, derart, daß der Strahlumfang am Strahlende annähernd mit dem U mfang der Kreisöffnung zusammenfällt. ; In diesem Zusammenhange gewinnen die einzelnen Merkmale der den Ausgangspunkt der Erfindung bildenden Grundbauart einer Dieseltnaschine eine wesentlich andere Bedeutung als bei Wirbelkammermaschinen. Während bei letzteren die Seitenlage des Kopfbrennraumes, die Anordnung der Kolben- i mulde und der zum Kammerhals überleitenden Verbindungsrinne zur Wirbelerzeugung und damit zur Gemischbildung im Kopfbrennraum im Vergleich mit der Wirkung des engen, tangential einmündenden Halskanals kaum etwas beitragen, dient Jene Gesamtanordnung bei der Maschine nach der Erfindung, die als Volldieselmaschine anzusehen ist, als alleiniges Hilfsmittel zur Erzeugung eines Luftumlaufes innerhalb des Kugelraumes. Die Drchgeschwindigkeit dieser Strömung, die infolge Wegfalls der Drosselung am Öffnungsquerschnitt des Kugelraumes praktisch verlustlos gewonnen wird, ist aber wesentlich geringer als hei Wirbelkammermaschinen und bringt daher auch nicht die starken Abküh'_ungsverluste wie bei diesen mit sich. Das Kaltanlassen. ein ungestörter Dauerleerlauf und ein günstiger Brennstoffverbrauch sind damit gesichert.
• Die Luftutnwälzung im Kugelraum hat im vorliegenden Falle auch nicht wie bei Wirbelkammermaschinen fast ohne Hilfe durch die Einspritzdüse die Aufgabe der Gemischbildung durch Zerspaltung des Brennstoffstrahles zu erfüllen, vielmehr hat hieran die Einspritzdüse einen sehr erheblichen Anteil. An der weiten Kugelöffnung wird der Brennstoff von der in breiter Front ihm entgegenströmenden Luft im Zustande feinster Auflösung erfaßt, da der kegelige Brennstoffschleier an dieser Stelle seine größte, mit der Kreisöffnung zusammenfallende Ausbreitung aufweist und seine Durchschlagskraft im wesentlichen schon verloren hat. In dem Kugelraum wird somit nur ein bereits am Öffnungsquerschnitt gebildetes, gleichmäßig mit sehr kle:itienTröpfchett durchsetztes Ladegemisch umgewälzt, das hoch zündfähig ist.
• Infolge des Wegfalls der Drosselung am Öffnungsquerschnitt strömt ferner das brennende Gemisch frei und ohne Druckstöße aus dem Kugelraum aus und kann sich in stetigem Fluß auf den Luftinhalt der Kolbenmulde verteilen, so daß eine gleichmäßige Er«-ärniung des Kolbenbodens gesichert ist. Im ganzen gehen daher auch die Verbrennungsströmungen ohne Energieverluste und ohne Überschreitung des unvermeidlichen Maßes der an die Brennraumwände abgegebenen Wärmemengen vor sich.
• Zur Erzeugung der hohlkegeligen Schleierstrahlen oder der durch Prallwirkung im Düsenkanal entstehenden volikegeligen, sich stark verbreiternden und auflösenden Strahlen können Brennstoffeinspritzdüsen bekannter Bauart verwendet werden.
• In der Zeichnung ist in drei Abbildungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Davon ist Abb. i ein Längsschnitt der -Maschine, Abb.2 ein Schnitt längs Linie 2-2 der Abb. i und Abb. 3 eine Ansicht auf den Arbeitskolben allein. Es bedeutet ra den Maschinenzylinder, b den Kolben, c den Zylinderkopf, d die Einspritzdüse, e den Kugelbrennraum, f die Kolbenmulde, g die Kolbenrinne und h den ebenen Kolbenrand.
• Zur Bildung des Öffnungsquerschnittes ist von dem außermittig im Zylinderkopf c liegenden Kugelbrennraum e, dessen Schalenfläche nahe der Zylinderlauffläche in den Hubraum einläuft, eine Kugelhaube abgeschnitten, die nur eine geringe Verengung gegenüber dem größten Kugelquerschnitt ergibt. Diesem Öffnungskreis ist die Endausbreitung des von der Düse d eingespritzten Brennstoffstrahles angepaßt. Der Kolben b ist in der oberen Totlage dargestellt. Es schließt sich an die Kolbenmulde f, die eine zur Zylinderbohrung gleichachsige Kugelschale bildet, eine rinnenartige Vertiefung g an, deren Wandung derart gekrümmt ist, daß ein stetiger Flächenübergang zwischen der Mulde f, der Rinne g und dem Kugelraum ein oberer Kolbentotlage zustande kommt. Die hierbei entstehende Verdichtungsströmung ist durch Pfeile angedeutet, die Verbrennungsströmung verläuft im umgekehrten Sinne. Die geschmierten Zylinderflächen werden durch den breiten Kolbenrand h gegen die Flammenberührung geschützt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Dieselmaschine mit einem kugelförmigen, seitlich im Zylinderkopf angeordneten Brennraum, der nur einen Teil, etwa die Hälfte, des Verdichtungsraumes umfaßt, während der übrige Teil als konzentrisch zum Zylinderumfang liegende Kolbenmulde ausgebildet ist, die einen ebenen Kodbenmand bestehen läßt und eine zum Kugelraum hinführende, in der oberen Kolbentotlage stetig in die maschinenauswärts liegende Wandung des Kugelbrennraumes übergehende Rinne aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Zuführungsrinne symmetrisch zu einer Zylinderhauptebene angeordnete Brennraum eine durch Abschneiden einer flachen Haube vom Kugelbrennraum entstandene, praktischdrosselfreiekreisscheibenförmige Öffnung besitzt, in Richtung auf die der Brennstoff durch den Brennraum hindurch als voll- oder hohlkegeliger Strahl eingespritzt wird, derart, daß der Strahlumfang am Strahlende annähernd mit dem Umfang der Brennraumöffnung zusammenfällt. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften IN, r. 4o9 9i$, 65I& 534; französische Patentschriften Nr. 49 656, Zusatz zu 79o 89a, 834 153, 835 363, 835 976, 790,892; schweizerische Patentschrift Nr. i$4 95'.7; ATZ Nr. 8, 194p:, S. i'&5, Bild i.