DEM0016494MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 2. Dezember 1952 Bekanntgemacht am 12. Juli 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Es ist heute ein Hauptbestreben im Dieselmotorenbau, insbesondere bei schnellaufenden Motoren für Fahrzeuge, wie Lastwagen, Omnibusse u. dgl., neben der thermischen Verbesserung ihren Gang ruhiger und sanfter zu machen. In ersterer Beziehung hat man erhebliche Fortschritte gemacht, jedoch besitzen diese Maschinen vielfach ein starkes Zündgeräusch, so daß die zweite Bedingung nur unvollkommen erfüllt wird. Die Erfindung weist einen neuen Weg in dieser Richtung.

Bekannt ist, daß es gelingt, den Lauf der Maschinen ruhiger zu machen, indem man den sogenannten Zündverzug verringert. Ein wirksames Mittel hierfür ist die Erhöhung der Verdichtung über das bisher übliche Maß, also auf mehr als ι : 23 bis ι :2S, womit dann außerdem eine erwünschte thermische Verbesserung der Maschine erzielt wird; beispielsweise kann man ein Verdichtungsverhältnis von ι : 30 wählen. Eine höhere Verdichtung bedeutet eine höhere Temperatur und damit eine größere Reaktionebereitschaft der Sauerstoff- und Brennstoffmoleküle, d. h. ein schnelleres Einsetzen und Ablaufen der Verbrennung, also einen geringeren Zündverzug, der, wie gesagt, für den ruhigen Lauf des Motors weitgehend maßgebend ist. Im Diagramm ist dies bei überhoher Verdichtung durch eine abgerundete Gestalt der Verbrennungslinie erkennbar, die im

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Gegensatz steht zu der scharfen und mehr schroffen Form bei Maschinen mit nicht verringertem Zünd- _r verzug. : ■■ .- ' , . ■

Es. ist eine überhohe Verdichtung praktisch bei " 5 nicht aufgeladenen Dieselmotoren, wovon hier allein die Rede ist, nur erreichbar bei Anwendung eines kugeligen Verbrennungsraumes, der im inneren Totpunkt im wesentlichen die ganze Luftladung zusammengeballt enthält und genügend Platz für

ίο die Entfaltung des hier unmittelbar eingespritzten Brennstoffstrahles bietet.

Bekannt ist weiter, daß auch ein hoher Luftüberschuß bei Vollast sich bei der Verbrennung durch Milderung des Zündgeräusches günstig auf den ruhigen Gang auswirkt, weil dabei mehr Sauerstoffmoleküle als sonst „zur Verfügung, stehen und. deshalb die Reaktionsfähigkeit des Gemisches verbessert wird, was sich in einer Verringerung des Zündverzuges äußert. In Verbindung mit baulichen

ao Maßnahmen zur Verringerung des Zündverzuges durch planmäßiges Herbeiführen von Wirbelungen im Verbrennungsraum — also auch zur Erhöhung der Reaktionsbereitschaft — wird dieses Mittel heute schon verwendet.

Si Hoher Luftüberschuß bedeutet kleinere Brennstoffmenge pro Volumeneinheit, z. B. pro Liter des Zylinderinhaltes. Die Vollastleistung eines Zylinders von bestimmter Größe ist also bei hohem Luftüberschuß kleiner als bei dem meist verwendeten kleinen Luftüberschuß, bzw. der mittlere Druck ist .geringer. ..Eine ^solche,.Maschine von .bestimmter geforderter Leistung bedingt also einen größeren Gesamtzylinderinhalt und damit einen höheren Bauaufwand, und dies Schreckt naturgemäß oft von der planmäßigen Verwendung des höheren Luftüberschusses ab, der für normale Motoren bei Volllast nur bei etwa 1,3 liegt.

Die Erfindung besteht nun darin, daß man die eben erwähnten Maßnahmen: überhohe Verdichtung und großen Luftüberschuß, miteinander vereinigt, indem ein schneilaufender; nicht aufgeladener Fahrzeugdieselmotor mit kugeligem Verbrennungsraum, der im inneren Kolbentotpunkt praktisch die gesamte Luftladung enthält und in dender Brennstoff unmittellbar eingespritzt wird, geschaffen wird, bei dem ein überhoher Verdichtungsgrad — von etwa 1 : 30 — in Verbindung mit einem übergroßen Luftüberschuß bei Vollast angewendet wird. Es ergeben sich hierdurch Vorteile, die diese Merkmale für sich nicht erzielen können, und zwar vor allem in der Weise, daß neben der Zusammenwirkung der beiden die Laufruhe verbessernden Faktoren der vorhin angedeutete Nachteil des zweiten Merkmales, sofern es allein angewendet wird, aufgehoben ist. Es wird also der Nachteil des größeren Gesamtzylinderinhaltes bzw. der bei einem gegebenen Inhalt verringerten Leistung einer mit hohem Luftüberschuß arbeitenden Maschine durch Einführung der überhohen

δο Verdichtung wieder wettgemacht, da diese letztere an sich wesentlich höhere mittlere Zylinderdrücke ergibt als eine gewöhnliche Maschine. Der Kreisprozeß spielt sich nämlich dabei zwischen höheren Drücken und Temperaturen· ab; die Expansionslinie erstreckt sich wegen des im Verhältnis zum eingeführten Brennstoff größeren Zylindervolumens bis herunter in ein Druckgebiet, das den normalen Maschinen im allgemeinen nicht zur Verfügung steht. Es ist sogar möglich, aus einer Maschine bestimmter Größe eine höhere Leistung herauszuholen. Weiter aber, rniacht die überhöhe Verdichtung mit ihrem an sich geringen Zündverzug es meist überflüssig, besondere Mittel, z. B. die erwähnten Wirbelungen, anzuwenden, die häufig baulich schwerfällig sind und Energie verzehren. Umgekehrt verringert die Anwendung größeren Luftüberschusses bei Maschinen mit überhoher Verdichtung die Wärmebelastung der empfindlichen Brennräume und sichert dagegen, daß die Verbrennungsdrücke auf ein nicht mehr beherrschtes Maß ansteigen.

Der geforderte ruhige Gang der Maschine wird

^: durch "die^Verwirklichung der beiden Maßnahmen in erhöhtem Maße erzielt. Hat schon eine überhoch

, verdichtende Maschine an sich wegen des »abgerundeten« Diagramms eine ruhige Gangart, so wird dieses durch die Umstände, die an sich die Maschine mit größerem Luftüberschuß ruhig laufen lassen, noch verbessert. Es sei bemerkt, daß schon darauf hingewiesen wurde, daß der Wirkungsgrad eines Dieselmotors mit zunehmendem Verdichtungsverhältnis, zunehmendem Luftüberschuß und zunehmendem Verbrennungsdruck steigt. Aber die jetzt gezogenen Folgerungen aus einer Vereinigung derartiger Merkmale und ihrer Anwendung auf eine besondere Maschinengattung mit dem Sonderzweck, die Laufruhe zu verbessern, sind neu.

Es ist nun bei den Maschinen mit überhoher Verdichtung und kugeligem Verbrennungsraum, der vorzugsweise im Kolbenboden ausgespart wird und mit dem sogenannten Kolbenspaltraum (Verlustoder Restraum) durch eine verhältnismäßig weite Öffnung verbunden ist, durch die hindurch der Brennstoffstrahl in den Verbrennungsraum spritzt, zu beachten, daß man bald an die Grenze der praktischen Ausführbarkeit kommt, weil es wegen der notwendigen Kleinheit des Verbrennungsraumes bei hoher Verdichtung — z. B. 1 : 30 —■ nicht mehr möglich ist, den größten Teil der Luftladung, also etwa 80% mindestens, wie gefordert darin unterzubringen, sofern man mit den bei schnellaufenden Fahrzeugmotoren üblichen Zylinderdurchmessern von etwa 80 bis 140 mm und einem Hubverhältnis j — 1,1 bis 1,3 rechnen muß. Der Anteil der Luft, der sich im Kolbenspaltraum befindet, wird dann nämlich zu groß, da der Spalt bekanntlich nicht unter ein bestimmtes Maß verkleinert werden kann. Diesem Umstand wird erfindungsgemäß dadurch Rechnung getragen, daß das Verhältnis vom

Hub zum Zyli'nderdurchmesser, also-3, so gewählt, --<

d. h. gegenüber dem bislang üblichen so vergrößert wird, daß hier keine Schwierigkeiten entstehen. Durch die Wahl eines längeren Hubes, also durch Vergrößerung von s, ist dieses erreichbar. Gleich-

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zeitig wird neben der Verringerung des prozentualen Anteiles des Kolbenspaltraumes am gesamten Zylinderinhalt noch erreicht, daß wegen der schlankeren Zylinder und weil dabei die Zylinderabstände kleiner werden können, die Maschine in der Richtung der Kurbelwelle kürzer gebaut werden kann als eine normalhubige Maschine gleichen Zylinderinhaltes. Die neue Maschine besitzt also die Nachteile nicht, die man bei bekannten Maschinen mit großem Luftüberschuß feststellen kann. Der Bauaufwand für eine solche Maschine ist infolgedessen geringer.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schnellauf ender, nicht aufgeladener Fahrzeugdieselmotor mit kugeligem Verbrennungsraum, der im inneren Kolbentotpunkt praktisch die gesamte Luftladuiig enthält und in den der Brennstoff unmittelbar eingespritzt wird, gekennzeichnet durch die Anwendung eines überhohen Verdichtungsgrades von etwa 1 : 30 in Verbindung mit einem übergroßen Luftüberschuß von mehr als etwa 1,3 bei Vollast.
2. 2. Schneilaufender Fahrzeugdieselmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein übergroßes Hubverhältnis ^; also größer als 1,3.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, 1951, S. 1113 bis 1123;

   Friedrich Sass, Bau und Betrieb von Dieselmaschinen, Berlin 1948, S. 115.

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