DE964647C

DE964647C - Mit Luftverdichtung und Selbstzuendung arbeitende Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE964647C
Application number: DET49A
Authority: DE
Inventors: Josef Eicher
Original assignee: TRAKTORENBAU Gebr EICHER
Current assignee: TRAKTORENBAU Gebr EICHER
Priority date: 1949-10-20
Filing date: 1949-10-20
Publication date: 1957-05-23

Description

Mit Luftverdichtung und Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschine Mit Luftverdichtung und Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschinen besitzen in der Regel den Brennraum, gegenüber der Kolbenachse seitlich versetzt gelagert, im Kolbenboden. Der Durchmesser der etwa kreisförmigen Öffnung zum Hubraum ist kleiner als der größte Durchmesser des Brennraumes. Dieser ist dazu bestimmt, gegen Ende des Verdichtungshubes des Kolbens nahezu die gesamte Verbrennungsluft aufzunehmen. Die Düse ist bei derartigen Brennkraftmaschinen mit ihrer Achse schräg zur Zylinderachse gerichtet angeordnet, derart, daß der Brennraum in seiner Gesamtheit durch den Düsenstrahl nach Möglichkeit erfaßt ist. Um dem in besonderer Weise zu entsprechen, ist es bekannt, die etwa kreisförmige Ausmündung des Brennraumes in den Hubraum mit einer radialen Ausbuchtung zu versehen, vor der, mit ihrer Achse zur Zylinderachse schräg gerichtet, die Einspritzdüse angeordnet ist. Die Ausbuchtung hat hier die Aufgabe, eine Anordnung der Einspritzdüse, ohne Behinderung durch die Ventilschäfte und Federn, in der Weise vornehmen zu können, daß die Achse der Düse auf das Mittel des Brennraumes gerichtet ist, um so beim Einspritzen mit dem Düsenstrahl möglichst den gesamten Brennraum zu erfassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in dem unmittelbar vor bzw. unter der Einspritzdüse befindlichen Teil des Brennraumes . ein reicheres Gemisch als im übrigen Brennraum zu bilden, um so einen günstigen Verbrennungsverlauf zu erzielen.
Die Erfindung geht von einer bekannten Brennkraftmaschine aus, bei der der gegen Ende des Verdichtungshubes zur Aufnahme nahezu der gesamten Verbrennungsluft bestimmte Brennraum im Kolben angeordnet ist, der Durchmesser der etwa kreisrunden Verbindungsöffnung des Brennraumes zum Hubraum kleiner ist als der größte Brennraumdurchmesser, eine gegen Ende des Verdichtungshubes in den Brennraum einspritzende Einspritzdüse des Zylinderkopfes vorgesehen ist und die Verbindungsöffnung des Brennraumes vor bzw. unterhalb der Einspritzdüse eine Ausbuchtung aufweist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht dabei darin, daß die Öffnung des Brennraumes gegenüber diesem in Richtung der der Ausbuchtung äbgekehrten Seite versetzt liegt und die Achse des Brennstoffstrahles im oberen Totpunkt des Kolbens, von der auf die Brcnnraummitte zielenden Richtung abweichend, durch den unter der Ausbuchtung liegenden Teil des Brennraumes verläuft.
Es ist schon vorgeschlagen, bei im Kolben angeordnetem Brennraum die Öffnung zum Hubraum gegenüber dem Brennraum versetzt anzuordnen. Die Einspritzdüse ist in diesem Falle aber über einem Teil des Brennraumes angeordnet, der durch den Kolbenboden nicht überdeckt ist. Eine Ausbuchtung in der Brennraumöffnung, über der die Düse liegt, ist hier nicht vorgesehen. Die Wirkung ist hier eine andere als bei der Erfindung.
Durch diese ist erreicht, daß die Luft im wesentlichen in den einen Brennraumteil und der Brennstoff in einen neben diesem befindlichen Brennraumteil eintritt und zufolge der eintretenden Verwehung das Gemisch in diesem Brennraumteil angereichert wird. Diese Gemischanreicherung bedingt einen günstigeren Verbrennungsverlauf.
Es ist zwar bekannt, die Verbindungsöffnung zwischen Brennraum und Hubraum schlitzförmig zu gestalten, wobei der Schlitz allerdings annähernd zentrisch in den Brennraum einmündet. Der Zweck der Schlitzausbildung ist hierbei der, zu verhindern, daß beim Annähern des Kolbenbodens an den Zylinderkopf Brennstoff nicht außerhalb des im Kolben liegenden Brennraumes zerstäubt wird. Da in diesem Falle die Luft in der gleichen Richtung einströmt wie der Kraftstoff; liegt eine Anreicherung von Brennstoff gegenüber der Luft in einer Zone des Brennraumes nicht vor, und der erfindungsgemäße Erfolg kann auch nicht eintreten.
In der Zeichnung ist eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen gemäß der Erfindung schematisch dargestellt; es zeigt Fig. i die Brennkraftmaschine mit dem im inneren (oberen) Totpunkt der Maschine stehenden Kolben im Schnitt, Fig.2 einen Querschnitt durch die Brennkraftmaschine nach Linie A-B der Fig. i, Fig. 3 und 4 den Kolben in seiner Stellung kurz vor dem inneren Totpunkt, Fig. 5 den Kolben in der inneren Totpunktstellung, Fig. 6 den Kolben im Dehnungshub kurz hinter dem inneren Totpunkt.
Gemäß Fig. i und 2 ist der Brennraum 2 im Kolben i angeordnet. Der Brennraum besitzt, im Schnitt der Fig. i gesehen, Ellipsenform, während er, im hierzu senkrechten Schnitt betrachtet (in Fig.2 gestrichelt eingezeichnet), Kreisform aufweist.
Während die Ellips:enform gemäß Fig. i zweckmäßig nicht durch eine andere Form zu ersetzen ist, kann an Stelle der Kreisform, wie aus Fig.2 ersichtlich, eine Ellipsenform treten, so daß der gesamte Brennraum ein Ellipsoid darstellt.
Der Brennraum 2 mündet in die Stirnfläche des Kolbens i aus. Die Ausmündung 3 besitzt eine kleinere Fläche als der Mittelquerschnitt durch den Brennraum und außerdem Kreisform. Dabei ist der Mittelpunkt 4 des Kreises 3 gegenüber dem Mittelpunkt 5 des Brennraumes 2 seitlich versetzt. Die Kreisform der Ausmündung geht in eine seitliche Ausbuchtung 6 über, die schmäler als die Ausmündung ist und im übrigen beliebige Form aufweisen kann. Vor allen Dingen braucht der Übergang von der Kreisform in die Ausbuchtung 6 nicht abgerundet zu sein, er könnte auch kantig sein. Vor der Ausbuchtung 6 liegt die Einspritzdüse 7, und zwar ist diese gegenüber der Zylinderachse schräg gerichtet, jedoch so, daß die Düsenachse den Mittelpunkt 5 des Brennraumes nicht schneidet und durch den unter der Ausbuchtung 6 liegenden Teil des Brennraumes 2 verläuft. Dabei ist die Breite der Ausbuchtung 6 geringer als die theoretische Breite bzw. Umfang des Düsenstrahles, so daß, wenn nicht andere Einflüsse vorliegen würden, die Düse zum Teil die Kolbenoberfläche benetzen würde.
Beim Einspritzen wird durch den Düsenstrahl also eine Zone des Brennraumes 2 erfaßt, die etwa in der Zeichnung zur rechten der durch die Zylinderachse bestimmten Schnittebene liegt.' Da durch die Öffnung 3 eintretende Luft zum Teil radial (in der Zeichnung nach rechts) strömt, wird der dort eingespritzte Brennstoff in gleicher Richtung abgedrängt und angereichert. Die Luft strömt im Winkel zum Düsenstrahl mit der Folge, daß eine innige Vermischung vorliegt. Die im übrigen im Bereiche der Ausbuchtung 6 in den Brennraum eintretende Luft wird den Düsenstrahl vor dem Eintritt eindrosseln, so daß trotz des theoretisch größeren Umfanges des Düsenstrahles gegenüber der Ausbuchtung 6 Brennstoff nicht auf die Kolbenoberfläche gelangt.
Die Verbrennung findet also zunächst in der Zone statt (rechts der Axialschnittebene), in die der Brennstoff eingespritzt wurde. Da dieser Raum gegenüber dem gesamten Verbrennungsraum ein erheblich -#nermindertes Volumen aufweist, so ist die erste Verbrennung keineswegs von solcher Stärke, daß sie einen übermäßig harten Lauf des Motors zur Folge haben wird. Die Verbrennung pflanzt sich erst mit Zeitablauf in die andere Zone des Verbrennungsraumes fort. Die Gesamtverbrennung ist also auf einen größeren' Zeitraum verteilt, als dies bei Brennkraftmaschinen bekannter Bauart der Fall ist, ein Umstand, der einen weicheren Lauf der Maschine bedingt.
Das gemeinsame Ausströmen der übersättigten Gase der rechten und der untersättigten Gase der linken Brennraumseite bedingt .eine innige Vermischung und restlose Verbrennung.
In Fig. 3, 4, 5 und 6 ist der Vorgang der Zündung im besonderen dargestellt. Gemäß Fig. 3 befindet sich der Kolben 17 bis 20° vor dem oberen Totpunkt. Durch die Düse beginnt der Kraftstoff einzuspritzen. Der Kraftstoff gelangt durch die Ausbuchtung 6 in die rechte Raumhälfte und wird durch die Luftströmung, durch Pfeile angedeutet, nach rechts abgedrängt.
Gemäß Fig. 4 befindet sich der Kolben noch näher dem oberen Totpunkt. Der größte Teil des Kraftstoffes ist bereits eingespritzt. Nachdem noch eine Strömung der Luft nach rechts vorhanden ist, wird die rechte Raumhälfte 2 mit übersättigtem Gemisch gefüllt.
Gemäß Fig. 5 nimmt der Kolben die obere Totpunktlage ein. Die Entflammung des Gemisches hat bereits eingesetzt. Im ersten Moment ist die Verbrennung unvollkommen. Die Drucksteigerung löst eine Druckwelle nach der mit Luft gefüllten linken Raumhälfte 4 aus. Die vollkommene Verbrennung setzt ein.
Nach Fig. 6 hat der Kolben gerade die obere Totpunktstellung verlassen. Die Verbrennungsgase strömen aus dem Verbrennungsraum 2, 4. Bei diesem Vorgang findet eine weitere Vermischung und restlose Verbrennung statt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Mit Luftverdichtung und Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschine mit im Kolben-Boden angeordnetem; vorzugsweise rotationssymmetrischem Brennraum, der im oberen Totpunkt des Kolbens nahezu die gesamte Verbrennungsluft aufnimmt und bei welchem der Durchmesser der kreisförmigen Öffnung zum Hubraum kleiner ist als der größte Brennraumdurchmesser, wobei der Brennstoff durch eine im Zylinderkopf angeordnete Einspritzdüse gegen Ende des Verdichtungshubes in den Brennraum eingespritzt wird und unterhalb der Einspritzdüse eine Ausbuchtung in der Brennraumöffnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (3) des Brennraumes (2) gegenüber diesem in Richtung der der Ausbuchtung (6) abgekehrten Seite versetzt liegt und die Achse des Brennstoffstrahles im oberen Totpunkt des Kolbens (i), von der auf die Brennraummitte (5) zielenden Richtung abweichend, durch den unter der Ausbuchtung (6) liegenden Teil des Brennraumes (2) verläuft. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 749 607, 713 618, 750 848, 747 836, 5:28:244, 491 140, 485 463, 467 303 schweizerische Patentschriften Nr. 247 822, 214 102; französische Patentschrift Nr. 907 677; britische Patentschriften Nr. 534 688, 503 201, 394 403; USA.-Patentschrift Nr. 1 943 495.