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Zweitakt-Diesehnasdiine Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitaict-Dieselmaschine,
die mit Umkehr- oder Querspülung ausgerüstet ist.
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Bei der Anwendung der Umkehr- oder Querspülung bei Zweitakt-Dieselmaschinen
bleibt bekanntlich am Ende des Spülvorganges im Zylinder ein Luftwirbel, dessen
Achse senkrecht zur Zylinderachse liegt, bestehen. Dieser Luftwirl),el ist erfahrungsgemäß
auch noch nach Beendigung der Verdichtung vorhanden und beeinflußt den Verbrennungsvorgang
in erheblichem Maße. Bei den genannten Maschinen erfolgt die Brennstoffeinspritzung
allgemein durdh eine zentra,1 im Zylinderdeckel angeordnete Düse, die zur gleichmäßigen
Verteilung des Brennstoffs in dem im wesentlichen scheibenförmigen Verbrennungsraum
mit einer größeren Anzahl, beispielsweise 6 bis io symmetrisch angeordneten
Düs-enlöchern versehen i#t, die von der in d--r unteren Fläche des Zylinderdeck,-ls
angeordneten Düsenmündung mit geringer ,Neigung nach dem Kolben zu radial gerichtet
sind. Infolge des in der verdichteten Luft v!ei#-bleibenden Wirbels werden diejenigen
Brennstoffstrahlen, die der Luftbewegung auf der Oberseite des Luftwirbels entgegengerichtet
sind, stärker mit frischer Verbrennungsluft versorgt als die in die entgegengesetzte
Seite des Verbrennungsraumes spritzenden Strahlen. Der eingespritzte Brennstoff
wird
also nicht gleichmäßig mit Verbrennungsluft versorgt, und es ist daher auch nicht
möglich, die Hochstleistungen aus der Maschine herauszuholen, die bei -restlos gleichmäßiger
Verteilung von Luft und Brennstoff möglich wäre. Bei dem bei Dieselmotoren üblichen
großen Luftüberschuß macht sich dieser -Nachteil bei Verwendung des üblichen Dics-elbrennstoffes
nicht wesentlich bemerkbar. Er tritt aber in Erscheinung, wenn man an Stelle des
verhältnismäßig gut brennbaren Dieselöls als Brennstoff Rohöl oder ein ausgesprochenes
Heizöl verwendet, also einen Brennstoff, der gegenüber dem normalen Dieselöl zur
einwandfreien Verbrennung wesentlich größere Luftmengen erfordert. Aus diesem Grunde
ist bereits vorgeschlagen worden, in den Zylinderkopf oder Kolbenbodtn mindestens
einen Brennraum grabenförmig einzulassen und diesen in Richtung der Spülluftströmung
zu verlegen, so daß während der Spülperiode ein Spülluftstrom der Länge nach durch
den grabenförmigen Brennraum streicht. Hierbei kann der grabenförmige Brennraum
noch der Form der Brennstoffstrahlen angepaßt sein, um damit eine gleichmäßige Brennstoffdurchsetzung
der Luft zu erreichen. Der Nachteil dieser Einrichtung, durch die der Spülluftstrom
durch entsprechende Formgebung des Brennraumes in ganz bestimmte Bahnen gelenkt
werden soll, liegt jedoch in der hierzu erforderlichen kostspieligen und erschwerten
Herstellung.
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Auch ist es bereits bekannt, die Einspritzdüsen mit vier Bohrungen
zu versehen, die paarweise einen verschiedenen Durchmesser aufweisen. Eine gleichmäßige
Verteilung des Brennstoffes auf die Verbrennungsluft ist mit dieser Düse aber im
Hinblick auf den Einfluß, den die Luftbewegung im Zylinder auf den Einspritzvorgang
ausübt, nicht zu erzielen.
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Die Erfindung bezweckt, diese Mängel zu beseitigen, und schlägt zu
diesem Zweck vor, konstruktive Maßnahmen anzuwenden, die unter Berücksichtigung
der während der Einspritzzeit im Verbrennungsraum herischenden Luftströmung .eine
gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes auf die an jeder Stelle des Verbrennungsraumes
befindliche Mengeneinheit Frischluft gewährleisten. Diese Maßnahmen bestehen gemäß
der Erfindung in erster Linie darin, daß bei Verwendung von Mehrlochdüsen mit Düsenbahrungen,
die in def Einspritzeinrichtung unsymmetrisch und/oder mit verschiedenen Durchmessern
angeordnet sind, der Durchmesser der Düsenbohrungen auf der von der Verbrennungsluft
angeströmten Seite einen größeren, auf der gegenüberliegenden Seite einen kleineren
und in den quer dazu liegenden Richtungen einen mittleren Wert hat, und so von der
Anströmrichtung der Spülluft zur Abströmrichtung ständig abnimmt. Es kann aber auch
zweckmäßig sein-, in Anströmungsrichtung der Verbrennungsluft mehr Düsenbohrungen
vorzusehen, als in der entgegengesetzten Richtung. Auch können beide - Maßnahmen
gemeinsam angewandt werden. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen eine bedeutende
Vereinfaehung in der Gestaltung und damit Herstellung von Brennräumen und bringen
darüber hinaus noch den weiteren Vorteil, daß man auch die üblicherweise benutzten
Zylinderdeckel mit zentralen Bohrungen nachträglich mit den vorgeschlagenen Brennstoffventilen
ausrüsten kann. Allerdings muß man dabei beachten, daß die Brennstoffdüsen in ihrer
Lage zur Ventilachse festgelegt sein müssen, damit die beabsichtigte Wirkung der
der Luftbewegung angepaßten Brennstoffverteilung auch erreicht wird. Bei falscher
Anordnung der Brennstoffdüsen würde sich eine-Verschlechterung des Verbrennungsvorganges
ergeben.
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Einspritzdüsen mit unsymmetrisch angeordneten Düsenbohrungen sind
an sich zur Verwendung bei langsam laufenden, niedrig verdichtenden Brennkraftmaschinen
bereits bekannt. In diesem Falle sind jedoch die Düsenbehrungen so ausgebildet,
daß der größte Teil des eingespritzten Brennstoffesohne Berücksichtigung der Strömungsverhältnisse
gleichmäßig auf den Brennraum verteilt wird, während lediglich ein Teilstrahl in
Richtung auf eine Zündkerze gespritzt wird, um ein sicheres Zünden der Maschine
zu gewährleisten. Eine gleichmäßige Versorgung der Verbrennungsluft mit Brennstoff
und ein entsprechend gleichmäßiger Ablauf der Verbrennung, der bekanntlich von großem
Einfluß auf die Leistung des Motors ist, kann auch durch eine solche Anordnung nicht
erreicht werden.
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Ebenso ist bekanntgeworden, Einspritzdügen mit unsymmetrisch angeordneten
Düsenbohrungen bei Viertakt-Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung und mit kreisender
Brennluft zu verwenden, bei denen der Brennstoff gegen Ende des Verdichtungshubes
teils ungefähr in Richtung des Luftstromes und teils mehr oder weniger gegen den
Luftstrom eingespritzt wird und wobei die Tiefenrichtungen und die Durchschlagskräfte
der einzelnen Brennstoffstrahlen verschieden sein können. Hierdurch soll jedoch
eine bewußt ungleichmäßige Verteilung des Brennstoffes in die Brennräume erreicht
werden, und zwar derart, daß sich in der Nähe der Zündeinrichtung mehr Brennstoff
als an den übrigen Stellendes Brennraumes befindet, um hier ein besonders gut zündbares
Gemisch anzusammeln' so daß unter allen Belastungsveilhältnissen und üb#r den ganzen
Drehzahlbereich eine einwandfreie Zündung erreicht wird.
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Unter Umständen kann es auch vorteilhaft sein, das Brennstoffventil
in an sich bekannter Weise aus der normalen zentralen Lage so weit in Richtung auf
die anströmende Verbrennungsluft zu versetzen, daß durch die Versetzung eine gleichmäßige
Verteilung von Verbrennungsluft und Brennstoff be-im Einspritzvorgang erreicht wird.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbei-spiel des Erfindungsgegenstandes
der Zylinder einer Zweitakt-Dieselmaschine schematisch dargestellt, und zwar zeigt
Fig. i einen senkrechten Schnitt durch den Zylinder,
Fig. 2 einen
waagerechten Schnitt durch den Verbrennungsraum der Fig. i, Fig. 3 einen
senkrechten Schnitt durch den Zylinder einer Zweitaktmaschine mit seitlich versetzter
Brennstoffeinspritzeinrichtung und Fig. 4 einen waagerechten Schnitt durch den Verbrennungsraum
der Fig. 3.
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In dem Zylindet i gleitet der Kolben:2, der den Einlaßschlitz
3 und den Auslaßschlitz 4 steuert. In dem Zylinderkopf 5 ist zentral,
d. h. gleithachsig zur Zylinderachse, das Brennstoff ventil 6 mit
der Brennstoffdüse 7 angeordnet. Die Düsenstrahlen 8, 9
und io, der
der einfacheren Darstellung halber mit einer Vierlochdüse versehenen Einspritzeinrichtung,
gehen symmetrisch nach vier Richtungen, und zwar die Strahlen 8 und
9 in die Querrichtung der Maschine, in der die Einlaßschlitzt 3 und
die Auslaßschlitze 4 liegen, die Strahlen io in die dazu senkrecht liegende Richtung.
Der nach dem Verdichtungshub im Verhrennungsraum bestehende Luftwirbel i i ist mit
Pfeilen dargestellt. Der Luftwirbel i i bewirkt, daß der Brennstoffstrahl
8
während der Einspritzzeit stärker mit Luft, d. h. mit dem zur Verbrenhung
erforderlichen Luftsauerstoff versorgt wird als der Strahl 9, so daß auf
der Seite des Strahles 9 schlechtere Bedingungen für die Verbrennung gegeben
sind. Erfindungsgemäß wird daher für den Strahl 8 eine größere und für den
Strahl 9 eine kleinere Düsenhohrung verwandt als für -die Strahlen io in
der Längsachse der Maschine. Wenn man beispielsweise eine Düse mit acht gleichen
Düsenbohrungen von o,6 mm in üblicher Weise verwenden würde, werden erfindungsgemäß
beispielsweise für den Strahl 8
zwei Boh#rungen mit o,65 mm, für den Strahl
9
zwei Bohrungen mit 0,55 mm Durchmesser und in der Längsrichtung der
Maschine für die Strahlen io je zwei Bohrungen mit o,6 mm Durchmesser benutzt,
wobei die Bc;hrungen symmetrisch jeweils mit 45' Abstand einer Bohrung von der anderenangeordnet
sind. Man kann aber auch erfindungsgemäß acht Düsenbohrungen mit gleichem Durchmesser
so anordnen, daß sie jeweils unter 40' Ab-
stand gebohrt, jedoch auf der Seite
des Strahles 9
einmal mit 8o' Abstand angeordnet sind. In diesem Fall wird
also bei der gleichmäßigen Teilung der Düsenbohrungen für den Strahl 9 eine
Bohrung - ,veni 9 er - herWsttllt. Atich hierdurch kann man
erfindungsgerhäß erreichen, daß die bei den bekannten Einspritzeinrichtungen infolge
des Vorhandenseins des Wirbels unvollkommen mit Luft versorgte Seite der Strahlrichtung
9 eine so weit verringerte Brennstoffmenge erhält, daß der Sauerstoff der
dort vorhandenen Verbrennungsluft für die Verbrennung ebenso ausreicht wie im übrigen
Verbrennungsraum.
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Um von der Lage der Brennstoffdüse zur Ventilachse unabhängig zu sein,
' kann man die gemäß der Erfindung beabsichtigte Wirkung der gleichmäßigen
Brennstoffverteilung mit der Verbrennungsluft auch dadurch erreichen, daß man gemäß
den Fig. 3 und 4 das Brennstoffventil aus seiner zentralen Lage heraus in
Richtung des Brennstoffstrahles 8, d. h. in Richtung auf die anströmende
Verbrennungsluft so weit versetzt, daß die Brennstoffstrahlen 8 und
9 gleichmäßig mit Luft versorgt werden.
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Die Größe der anzuwendenden Unterschiede in den Größen der Düsenbohrungen
bzw. in der Anzahl der Düsenbc>hrungen sowie der erforderlichen Versetzung des Brennstoffventils
entsprechend der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 und 4 ergibt sich
aus der Stärke des Luftwirb-els, der Einspritzgeschwindigkeit und der Größe der
Maschine. Schließlich sind außer den angegebenen Beispielen auch andere konstruktive
Maßnahmen, wie beispielsweise die Verwendung mehrerer unsymmetrisch angeordneter
Brennstoffventile, mit denen die gleiche Wirkung einer Anpassung der Brennsto#ffverteilung
an die ungleichmäßige Luftverteilung erreicht werden kann, im Rahmen der vorliegenden
Erfindung möglich.