DE875101C

DE875101C - Schnell laufender Fahrzeugdieselmotor mit kugelfoermigem Brennraum im Kolben

Info

Publication number: DE875101C
Application number: DEM1406D
Authority: DE
Inventors: Paul Wiebicke
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1939-09-04
Filing date: 1940-08-30
Publication date: 1953-04-30

Description

Schnell laufender Fahrzeugdieselmotor mit kugelförmigem Brennraum im Kolben Dieselmotoren mit einem Brennraum nach Patent 74.9 607 haben einen besonders geringen spezifischen Brennstoffverbrauch, günstiges Anlaßvermögen selbst bei sehr tiefen Temperaturen ohne besondere Hilfsmittel und sehr gute Lauf- und Betriebseigenschaften ergeben. Bei der Weiterentwichlung dieser Maschinen hat sich dann gezeigt, daß insbesondere die Ausnutzung des Brennstoffes und die Güte der Verbrennung noch weiter durch letzte Maßnahmen an der Eiirspritzvorrichtung gesteigert werden können. Die erfindungsgemäß getroffenen @b1aßnahmen beziehen sich auf die Wahl der für den kugelförmigen Brennraum nach dem Patent 749 607 besonders geeigneten Düse und die Anordnung derselben.
Wie festgestellt wurde, können hier die meisten bisher üblichenBrennstoffdüsen mit große mStrahlwinkel, bei denen der Brennstoff mittels eines Ringspaltes in Kugelform fein zerstäubt wird, nicht verwendet werden, weil sich der Brennstoff bei der Z.erstäubunghauptsächlich in der Nähe des Mantels des Brennstoffkegels befindet, während das Innere fast frei von Brennstoffstaub bleibt. Der Brennstoff soll jedoch d'en kugelförmigen Brennraum möglichst vollständig und gleichmäßig ausfüllen. In ganz besonders günstiger Weise wird dies im vorliegenden Fall dadurch erzielt, daß eine Düse verwendet wird, bei welcher der Brennstoff, bevor er aus der einzigen 1tleinen Spritzöffnung austritt, den ringförmigen Spalt eines unmittelbar vor der erwähnten Öffnung sitzenden Nadelventils mit flachem, senkrecht zur Düsenachse liegenden Sitz durchströmen muß. Dabei soll der Spritzwinkel, gemessen in freier Luft, 2o bis 30° betragen.
Die Druckenergie des Bremistoffstrahles wird bei einer derartigen Düse hauptsächlich zur Zerstäubung des Brennstoffes herangezogen und nur zu einem geringen Teil in kinetische Energie des Brennstoffstrahles veiivan:delt. Beim Durchgang des Brennstoffes durch den Spalt des vor der öffnung sitzenden Nadelventils findet an sieh bereits eine starke Zerkleinerung des Brennstoffes statt. Diese wird noch in hohem Maße dadurch gefördert, daß die Brennstoffteilchen beim Heraustreten aus den i flachen, senkrecht zur Düsenachse liegenden Spalt gegeneinarnderprallen und dann bei dem Weiter strömen in die einzige kleine Austrittsöffnung eine starke Richtungsänderung erfahren. Die eigentliche Düsenöffnung dient idann ini wes,entliohen zur Begrenzung und zur Ausbildung des Spritzkegels. -In der arbeitenden Maschine wird unter dem Einfluß der im Kugelraum enthaltenen sehr heißen, :hoch verdichtenden Luft die Verbrennung sehr rasch einsetzen und zusammen mit der Kolbenbewegung die Brennstoffteilchen über den ganzen Kugelbrennraum verteilen. Wnehtig ist dabei, wie schon erwähnt, daß die Brennstoffteilchen nach der Zerstäubung fast Meine eigene Bewegungsenergie mehr besitzen, sondern durch die bei- der Verbrennung eingeleitete Gasströmung sofort erfaßt und im Brennraum mit der Luft gemischt werden. Der Strahl hält sich bei dem vorgeschriebenen kleinen Spritzwinkel von :2o bis 30°, gemessen in .freier Luft, nahe der Düsenmündung zunächst noch ziemlich eng zusammen und erweitert sich erst in einem gewissen Abstand auf den notwendigen größeren Kegelwinkel, der die Anfüllung des ganzen Brennraumes mit Brennstoff bewirkt. Die scheinbare Spitze dieses Kegels liegt also in einigem Abstand von :der Düse. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, wird die Düsenmündung etwas in den Zylinderdeckel zurückgezogen, so tdaß sie in einigem Abstand von der gedachten Verlängerung der Kugelschale des Verbrenn,Ingsraumes liegt. Die Spitze des Strahlkegels befindet sich dann in der gedachten Verlängerung der Kugels:chale selbst.
Es sei erwähnt, daß Düsen mit der geschilderten Führung des Brennstoffes bereits früher bekanntgeworden sind. l\7eu ist aber die Erkenntnis, daß gerade ,diese .Düse wegen ihrer besonderen Eigenschaften bei einem Dieselmotor mit dem kugelförmigen Brennraum nach dem Hauptpatent ganz besonders günstige Wirkungen hervorruft, indem sie den spezifischen Brennstoffverbrauch bei sehr guter Verbrennung noch verbessert. Wesentlich ist hierbei, daßgerade ein Spritzwinkel von den oben angegebenen Abmessungen Verwendung findet; die Feststellung, daß die an sich bekannte Düse gerade mit diesem so bemessenen Spritzwinkel für den technischen Fortschritt wichtig ist, ist ein Teil der Erfindung.
An Hand der Zeichnung, die eine Einspritzdüse mit den :Merkmalen gemäß der Erfindung und einen Brennraum nach dem Hauptpatent mit dieser Einspritzdüse wiedergibt, soll die Erfindung näher erläutert werden.
In Fig. i ist ein Querschnitt .durch die Düse dargestellt, deren Verwendung bei dem I)ieselmotof nach dem Hauptpatent besonders vorteilhaft ist. Es ist mit i die Düsennadel bezeichnet, die in an sich bekannter Weise im Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung durch den auf die Schulter z wii'ltenden Brennstoffdruck, abgehoben wird. Der Sitz 3 der Nadel ist flach, er wird gebildet durch das Aufliegen des Nadelrandes auf der oberen ebenen Fläche der Düsenplatte .I, die in der :Mitte mit der Spritzöffnung 5 versehen ist.
Wenn der Brennstoff durch den Nadelsitz 3 von allen Seiten hereinströmt, so findet, wie schon oben beschrieben, einerseits eine Zerstäubung schon in dem Nadelsitz statt und andererseits dort, wo die von außen kommenden Brennstoffströme über der Öffnung 5 zusammenprallen und bei dem Austritt aus dieser Öffnung 5 eine Richtungsänderung um annähernd 9o° erfahren. :1us der Öffnung 5 strömt der Brennstoff dann in einem Kegel i6 von etwa 2o bis 3o° Kegelwinkel aus, wobei der gesamte Querschnitt des Kegels gleichmäßig mit feinst verteiltem Brennstoff angefüllt ist.
In Fig. 2 ist der im Kolben liegende kugelförmige Brennrauen 7 dargestellt, und -zwar in der oberen Totpunktlage des Kolbens. Die Spritzöffnung 5 der Düse liegt in einem geringen Abstand von der Kugelschale, der. Düsensitz ist also etwas in :den Zylinderdeckel S hineingezogen. Der auf diese Weise entstehende kegelförmige Raum 9 hat aber eine so geringe Größe, daß er auf den Verbrennungsvorgang keinen ungünstigen Einfluß ausübt.
Der Brennstoffkegel mit 2o bis 30° Kegelwinkel ist durch A angedeutet. Er gilt, wie schon erwähnt, für das Einspritzen von Brennstoff in freie Luft; bei laufendem betriebsmäßigem Motor wird der Brennstoff jedoch, wie oben beschrieben, den ganzen Kugelraum 7 gleichmäßig anfüllen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schnell laufender Fahrzeugdieselmotor mit kugelförmigem Brennraum im Kolben nach Patent 749 6o7, gekennzeichnet durch eine Einsnritzdüse, bei der der Brennstoff, bevor er aus der einzigen kleinen Spritzöffnung (5) austritt, den ringförmigen Spalt eines unmittelbar vor der erwähnten Öffnung sitzenden Nadelventils mit flachem,senkrecht zurDüsenachseliegendem Sitz (3) durchströmen muß und bei der der Spritzwinkel,-gemessen in freierLuft, 2obis3o° beträgt.
2. Fahrzeugdieselmotor nach Anspruch, i, dadurch gekennzeichnet, daB die Düsenmündung der Einspritzdüse etwas hinter die Fläche des Zylinderdeckels zurückverlegt ist. Angezogene Druckschriften: DetatsAe Patentschriften Nr. 64s $2q., 448 708; französische Patentschrift Nr. 845 -699.