DE976748C

DE976748C - Luftverdichtende Brennkraftmaschine mit Verdichtungszuendung und mit einer gekuehlten scheibenfoermigen Waelzkammer

Info

Publication number: DE976748C
Application number: DEF14319D
Authority: DE
Inventors: Willy Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1941-01-19
Filing date: 1941-01-19
Publication date: 1964-04-09

Description

Luftverdichtende Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung und mit einer gekühlten scheibenförmigen Wälzkammer Die Erfindung bezieht sich auf Inftverdichtende Brennkraftmaschinen mit Verdichtungszündung und mit einer gekühlten scheibenförmigen Wälzkammer, die durch einen tangential in sie einmündenden Überströmkanal mit dem Zylinderraurn in Verbindung steht und am Ende des Verdichtungshubes den größten Teil der Verbrennungsluft aufnimmt, wobei der Luftinhalt der Wälzkammer in drehende Bewegung versetzt wird, und in welche mittels einer Einspritzdüse Kraftstoff quer durch die Kammer in Richtung zum Überströmkanal gespritzt wird, wobei die Achse des Kraftstoffstrahls die tangential zur Wälzkammerwand verlaufende und in einem spitzen Winkel zur Zylinderachse geneigte Wand des Überströmkanals schneidet.
Bei solchen Maschinen hat man bisher angestrebt, den quer durch die Wälzkammer gespritzten Kraftstoff in seiner Gesamtheit von dem Luftstrom, der infolge eines kleinen Kanalquerschnittes auf große Geschwindigkeit gebracht ist, erfassen zu lassen, in der Kammer restlos aufzulösen und zu verbrennen. Diese Vorverbrennung von größeren Brennstoffmengen in der Kammer, besonders begünstigt durch zu frühes Einspritzen, ist aber von großem Nachteil, da. hierdurch unnötig hohe Spitzendrücke hervorgerufen werden sowie bei ungenügender Luftmenge durch schlechte Verbrennung Ruß- und Koksbildung entsteht. Dazu kommt ein großer Energieverlust infolge starker Strömungswiderstände, hervorgerufen durch den kleinen Austrittsquerschnitt der Wälzkammer, der die Leistung der Maschine erheblich beeinträchtigt.
Um diese Nachteile zu beheben, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Kraftstoffstrahlachse etwa, gegen die Mitte oder den unterhalb dieser liegenden Teil der Überströmkanaleinmündung gerichtet ist und der Kraftstüffstrahl auf die tangential zur Wälzkammerwand verlaufende und als Parallelwand dienende Wand des Überströrnkanals auftrifft, ferner der Winkel zwischen der Prallwand und der Zylinderachse io, bis 40', vorzugsweise 15 bis 30', und der Winkel zwischen der Prallwand und der Strahlachse zwischen io5 und 140' beträgt. Besonders günstig werden dabei die Verhältnisse dann, wenn der Kanal zwischen Zy- linderraum und Wälzkammer so bemessen ist, daß auf je 700 bis iooo in cm3 gemessene Raumeinheiten Hubraum eine in CM2 gemessene Flächeneinheit Kanalquerschnitt kommt.
Die Vorteile bei Brennkraftmaschinen mit obengeschilderter Anordnung ergeben sich wie folgt. Wenn der einwärts gehende KOlben 5' vor o. T.
angekommen ist und zu diesem Zeitpunkt der weitaus größte Teil der Verhrennungsluft sich in der Wirbelkammer in heftiger Rotationsbewegung befindet, während im Kanal schon praktisch keine Luftbewegung mehr vorhanden ist - da bei seiner festgelegten Größe keine Stauung eintritt und somit kein Nachladen der Kammer erfolgt -, beginnt die Einspritzung. Der größte Teil der quer durch die Kammer gespritzten Kraftstoffstrahles fliegt nun etwa 3 bis o' vor o. T. gegen die Prallwand des Kanals und wird von dort infolge der schräg angeordneten Wand (der Winkel zwischen Prallwand und Kraftstoff strahlachse beträgt io5 bis i4o') in die ruhende Luft des Kanals in Richtung des Zylindertotrautnes zurückgeworfen und bildet dort einen Brennherd, während die feinen und vernebelten Bestandteile des Spritzkegels von der rotierenden Luft der Wälzkammer erfaßt und aufgelöst werden und dort bei Luftüberschuß unter Steigerung des Wärmeinhaltes und des Druckes verbrennen. Bei der nun folgenden Auswärtsbewegung des Kolbens entströmen der Wälzkammer die gespannten Gase samt der unverbrauchten Luft, passieren den im Kanal befindlichen Brennherd, an welchem der Kraftstoff infolge dort herrschenden Luftmangels noch nicht verbrannt ist, und bringen diesen Kraftstoff beim Überströmen in den Zylinder zur Entzündung. Zu gleicher Zeit wird der noch nachfolgende Kraftstoff, dessen Einspritzdauer bis zu :25' Kurbelwinkel anhält, vom Luftstrom der Wälzkammer in den Hubraum, infolge des schräg angeürdneten Kanals fast quer zur Zy- linderachse, intensiv verteilt und aufgelöst, und er tritt dort ebenfalls in Reaktion mit der Brennluft. Auf diese Weise erzielt man bei einer dem Gleichdruckverf ahren weitgehend nahekommenden Verbrennung unter Vermeidung von Spitzendrücken einen auffallend ruhigen Lauf der Maschine und, wie längere Versuche einwandfrei bestätigen, eine sehr hohe spez. Leistung bei geringem Kraftstoffverbrauch.
Zwar ist auch eine Wirbelkammermaschine bekannt, bei der nicht der gesamte Kraftstoff in die Wirbelkammer eingespritzt wird, sondern ein Teil in Längsrichtung des überströmkanals. jedoch ist hier die Wand des Überströmkanals nicht als Prallwand für den Kraftstoff ausgebildet, vielmehr erfolgt die Einspritzung in die Luft des Kanals. Diese Ausbildung ist gegenüber der Erfindung dadurch nachteilig, daß die Aufteilung des Kradtstoffes auf Wirbelkammer und überströnikanal durch eine Zweilochdüse mit ungünstiger Anordnung im Überströmkanal erfolgt.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Querschnitt durch den oberen Teil einer Brennkraftmaschine, Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Abb. i.
Mit i ist der Zylinder und mit 2 der Kolben der Brennkraftmaschine bezeichnet. Im Zylinderdeckel 3 befinden sich die KraftstoffeinspritzdÜse 4 und die scheibenfönnige Wälzkammer 5 mit dem Verbindungskanal 6 zum Zylinderraum. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Winkel A zwischen Kraftstoffstrahlachse 7 und der tangential zur Wand der Wälzkammer 5 verlaufenden Prallwand 8 zwischen io5 und 140' liegt, während der Winkel B zwischen Prallwand 8 und Zylinderachse io bis 4J, vorzugsweise 15 bis 30', beträgt.
Der Kolben 2 befindet sich in seiner oberen Totlage.
Die Brennluft in der Wälzkammer 5 befindet sich dann in heftiger Rotationsbewegung, während im Kanal 6 praktisch keine Strömung mehr herrscht. Die DÜse 4 hat kurz zuvor mit Einspritzen begonnen, und ein Teil des Kraftstoffes, dessen Strählachse 7 etwa die Mitte der Kanalmündung 9 trifft, spritzt gegen die Prallwand 8, wo er, soweit er nicht zurückprallt, infolge der schräg angeordneten Wand 8 nur im Kanal in Richtung des Zylinderraumes ausweichen kann und dort als Brennherd angelagert wird.
--- Besonders günstige Verhältnisse hinsichtlich der Strömungsvorgänge und des Arbeitens der Maschine ergeben sich dann, wenn der Querschnitt des Kanals 6 so bemessen ist, daß auf je 700 bis iooo in cm-3 gemessene Raumeinheiten Zylinderhuhraum eine in cm2 gemessene Flächeneinheit Kanalquerschnitt kommt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i.. Luftverdichte-nde Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung und mit einer gekühlten scheibenförmigen Wälzkammer, die durch einen tangential in sie einmündenden Überströmkanal mit dem Zylinderraum in Verbindung steht und am Ende des Verdichtungshubes den größten Teil der Verbrennungsluft aufnimmt, wobei der Luftinhalt der Wälzkammer in drehende Bewegung versetzt wird, und in welche mittels einer Einspritzdüse Kraftstoff quer durch die Kammer in Richtung zum Überströrnkanal gespritzt wird, wobei die Achse des Kraftstoffstrahls die tangential zur Wälzkammerwand verlaufende und in einem spitzen Winkel zur Zylinderachse geneigte Wand des Überströmkanals schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraf tstoffstrahlachse etwa gegen die Mitte oder den unterhalb dieser liegenden Teil der Überströrnkanaleinmündung gerichtet ist und der Kraftstoffstrahl auf die tangential zur Wälzkammerwand verlaufende und als Prallwand dienende Wand (8) des Überströmkanals (6) auftrifft, ferner der Winkel (B) zwischen der Prallwand (8) und der Zylinderachse 10 bis 40', vorzugsweise 15 bis 30', und der Winkel (A) zwischen der Prallwand (8) und der Strahlachse (7) zwischen io5 und 140' beträgt.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (6) zwischen Zylinderraum und Wälzkammer (5) in Abhängigkeit vom Hubraum des Zylinders so bemessen ist, daß auf je 700 bis iooo in em3 gemessene Raumeinheiten eine in cm2 gemessene Flächeneinheit Kanalquerschnitt kommt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 556 679; französische Patentschrift Nr. 843 6o6.; britische Patentschriften Nr. 386 785, 415 880, 486 2o8; ATZ 1934, S. 6o8. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 943 325.