DEP0001917DA - Verbrennungsraum für Zweitakt-Dieselmotoren - Google Patents

Description

Abschrift

PA, 99748

Dr.-Ing« Adolf Schnürle Stuttgart» den 1» Juli 1948

Stuttgart - ϊ Feuerbacher Heide 8

Betrifft? Patent- nnä Gebrauchsmugt eranme !dung S 116.

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Zweitakt-Dieselmotoren.

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf die Ausbildung des Verbrennungsraumes für Zweitakt-Dieselmotoreng bei denen die Spül- und Auslaßkanäle des Arbeits Zylinders vom Arbe its kolben gesteuert werden und die mit direkter Kraftstoffeinspritzung arbeiten.» Dadurch, daß keine Ventile im Zylinderkopf vorhanden sind j kann die Ausbildung und Lage des Verbrennungsraumes und der &raftstoffeinspritzdüse ausschließlieh nach den Erfordernissen der Verbrennung bestimmt werden» Die vorliegende Erfindung besteht aus folgenden Merkmalens

Der Verbrennungsraum ist als Drehkörper um die Zylinderachse ausgebildet und befindet sich sum Teil im Zylinderkopf und zum Teil im Kolbenboden* Besonders vorteilhaft ist es_s wenn die beiden Teile des Verbrennungsraumes gleiche Größe und gleiche Form haben_e

Der Außendurchmesser des Verbrennungsraumes ist angenähert halb so groß wie die Zylinderbohrung, sodaß er nur ein Viertel der Kolbenfläche bedeekt und daß Dreiviertel der Fläche des Zylinderkopfes und des Kolbenbodens keine Eindrehungen aufweisen. Diese verhältnismäßig großen ringförmigen Flächen des Kolbens und des Zylinderkopfes werden vorteilhaft eben ausgebildet» Sie

nahem sich in der Cotpunktstellung des Arbeitskorbens einander bis auf einen Spalt von geringer· Höhe« Durch die Kolbenbewegung wird dadurch, kurz vor Erreichen der oberen Totpunktstellung die zwischen den beiden ebenen Flächen befindliche verdichtete Luftladung verdrängt und strömt mit großer Geschwindigkeit in der Mitte der Höhe der Außenwand des Verbrennungsräumes aus einem ringförmigen Spalt radial in den Verbrennungsraum; hinein_o

Die Kraftstoff-Einspritzdüse ist in der Zylinderachse deh# in der Kitte des Zylinderkopfes angeordnet und als Mehrlochdüse ausgebildet» 4 bis 6 im Umfang gleichmäßig verteilte und gleiche KraftStoffstrahlen sind von der Einspritzdüse als dem Mittelpunkt des Verbrennungsraumes aus radial nach, außen und zwar genau auf den Spalt zwischen den beiden ringförmigen ebenen Flächen des Kolbenbodens und des Zylinderkopfes gerichtet« Dadurch wird der Kraftstoff kurz vor Erreichen der oberen Eotpunktsteilung des Kolbens gerade der aus diesem Spalt gleichzeitig mit hoh,er Geschwindigkeit radial nach, innen strömenden verdrängten Luft entgegengespritzte Durch¹ dieses Gegenstromprinzip wird der Kraftstoff gut zerstäubt» vor Erreichen der Umfangswand des Verbrennungsraumes abgefangen und während der ganzen Einspritzdauer mit stets neuer entgegenströmender Luft innigst gemischt«

Der Querschnitt des Verbrennungsraumes als Drehkörper ist der Form der Kraftstoffstrahlen angepaßt« Er ist am Außendurchmessier mit größter und innen an der Zylinderachse mit kleinster Höhe ausgebildet» Die Ober- und Unterseite des Verbrennungsraumes wird von Wänden in der Form eines erhabenen Segels gebildet«. Die zylindrischen ümfangswände des Verbrennungsraumes gehen an der Stelle seiner größten Höhe oben und untern mit großen Ausrundungen in die anschließenden Kegelwände über* sodaß sich über

und unter dem Ringspalt, aus dem die verdrängte Luft einströmt ₉ je ein Luftwirbel ausbildet, der eine noch bessere und schnellere Vermischung der Verbrennungsluft mit dem eingespritzten Kraftstoff ergibt _β Insbesondere Motoren mit hohen Drehzahlen, und großer Belastung erhalten: durch diese intensive Vermischung von Luft und Kraftstoff durch die Wirkung der Gegenströmung und Wirbelbildung geringsten Zündverzug, schnellste Verbrennung und durch den verringerten Durchmesser des Verbrennungsraumes zugleich eine geringe Aufhaizung des Kolbens und des Zylinderkopfes während der Verbrennung» d*h. eine geringe thermische Belastung des Kolbens und geringen Kraftstoffverbrauch durch geringe Wärmeverluste. Außerdem können durch die Gegenströmung von Luft rand Kraftstoff die Kraftstoffstrahlen stärker, d»h* die Düsenbohrungen größer gehalten werden, was insbesondere bei Motoren kleiner Abmessungen bei Kehrlochdüsen erwünscht ist«

Zweitakt-Dieselmotoren mit Verbrennungsräumen gemäß der vorliegenden Erfindung sind daher für hohe Drehzahlen und hohe Leistungen geeignet«

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben« Es zeigen?

Abb. t einen Teilschnitt durch den Zylinderkopf mit Einspritzdüse ₉ den Kolben und den Zylinder eines Zweitaktmotors mit gleichen Hälften des Verbrennungsraumes im Kolben und Zylinderkopf«

Abb» 2 eine Ansicht der Unterseite des Zylinderkojfes» Abb. 3 einen ähnlichen Teilschnitt wie Abb. 1 mit einem Verbrennungsraum, dessen obere Wand im Zylinderkopf flach ist* In Abbe t und 2 ist a der Arbeitszylinder_g b der Arbeitskolben und c der Zylinderkopf. Der Motor hat hier Flüssigkeitskühlung» Er besitzt vom Arbeitskolben gesteuerte Spül- und

Auslaßkanäle für eine Umkehrspülung * "bei der die Spülkanäle z.U. beiden Seiten neben dem Auspuffkanal angeordnet sind und die Spülluft auf die dem Auslaßkanal gegenüberliegende Zylinderwand richten« Eine solche umkehrspülung ist für die Erfindung besonders vorteilhaft» weil dann der kolbenboden und der Zylinderkopf auf der Innenseite flach, ausgebildet sein können« Die Einspritzdüse d ist in. der Zylinderachse mitten im Zylinderkopf angeordnete e ist der Verbrennungsraum» Er ist zur Hälfte in dem Zylinderkopf und zur Hälfte inr Kolbenboden als Drehkörper um die Zylinderachse angeordnet» f ist die zylindrische Umfangs- ?/and des Verbrennungsraumes. Der Durchmesser des Verbrennungsraumes ist hier halb so groß wie die Zylinderbohrung. Oben und unten ist der Verbrennungsraum je von einer Wand in Form eines erhabenen Kegelstumpfes gebildet« g ist diese untere vom Kolbenboden gebildete Kegelwand» h ist der geringe Spalt zwischen der ringförmigen ebenen Fläche des Kalbens und des Zylinderkopfes außerhalb des Durchmessers des Verbrennungsraumes« i ist die Dichtung zwischen Zylinder und Zylinderkopf» Die Abspritzöffnungen bezw» Strahllöcher der Einspritzdüse d liegen hier genau in der Höhenlage des Spaltes h * Die sechs gleichmäßig verteilten gleichen J&raft st off strahlen gern» Abbe 2 liegen hier in einer Ebene und sind auf den Spalt h gerichtete Sie sind durch Pfeile dargestellte Die Strömungen der kurz vor der oberen Totpunktstellung des Kolbens und damit während der Kraftstoffeinspritzung aus dem Spalt h radial in den Verbrennungsraum mit hoher Geschwindigkeit einströmenden vom Kolben verdrängten Luft ist in Abb» 2 durch gestrichelt gezeichnete Pfeile dargestellt« Diese einströmende Luft bildet oben und unten einen lirbelring» η in Abb*! sind diese beiden Luftwirbel» Die Ausbildung der Luftwirbel wird durch die dortig-e Ausrundung des Verbrennungs-

raumes begünstigt* Die Gegenströmung von luft und Kraftstoff hält während der ganzett. Einspritzdauer an*

Durch, diese spiegelbildlich, symmetrische Aufteilung des Verbrennungsraumes zu beiden Seiten der Ebene des Eintrittspaltes für die Luft bezw* der kraftstoff strahlen und dadurch* daß die größte Höhe des Verbrermnngsraumes und damit der weitaus größte Teil des Luft gewicht es sich, am Außendurchmesser des Verbrennungsraumes befindet* werden Kraftstoff und Luft am. besten zusammengeführt* vermischt und verbrannte

Die Abb« 3 zeigt einen ähnlichen. Schnitt wie die Abb* 1* Die obere Wand des Verbrennungsraumes e ist hier Jedocit als ebene land ausgebildet« Ic ist diese Wand des Zylinderkopf es* f sind wieder die hälftig vom Zylinderkopf und hälftig vom Kolbenboden gebildeten "ümfangswände des Verbrennungsraumes« 1 ist die vom JSoIben gebildete untere Wand des Verbrennungsraumes in Form eines Kegelstumpfes, der hier steiler als bei der Ausführung nach. Abb. 1 ausgebildet ist· Auch, hier ist die größte Höhe des Verbrennungsraum.es am Außendurchmesser angeordnet und zu etwa gleichen Teilen auf die Eindrehung des Zylitiderkopfes und die des Kolbens verteilt» Die Einspritzdüse d ist hier in hohlerer Lage als bei der Ausführung nach Abb», 1 angeordnet, damit die Kühlung des den Verbrennungsgasen ausgesetzten unteren Endes der Einspritzdüse und der sie umgebenden Wand des Zylinderkopfes besser wird» m ist die kürzeste Entfernung von der unteren Düsenkante bis zum. iCühlwasser des Zylinderkopfes « Diese Entfernung ist hier wesentlich, geringer als bei der Ausführung nach Abb ο 1» Sie Abspritzbohrungen der Einspritzdüse kommen hier um ein gewisses Maß über die Ebene des Spaltes h. zwischen Kolben, und Zylinderkopf au liegen» Die

Kraftstoffstrahlen sind wieder auf diesen Spalt am Umfang des Verbrennungsraumes gerichtet und weisen daher eine gewisse Neigung nach unten auf» Die Wirkung der Gegenströmung von Luft und Kraftstoff und der sich, bildenden Luftwirbel ist dieselbe wie bei der Ausführung nach Abb» 1«

Solche Verbrennungsräume sind auch bei Motoren mit Benzineinspritzung möglichj bei denen das Benzin erst während des Endes der Verdichtung in den Verbrennungsraum einges'pritzt wird und das durch die Gegenströmung von Luft und Benzin gebildete Gemisch durch eine Zündkerze gezündet wird»

Auch ist es möglich, bei Dieselmotoren statt der direkten Einspritzung eine Vorkammer in der Zylinderachse anzuordnen, von der aus der Kraftstoff in mehreren radialen Strahlen als der Mitte eines gleichen Verbrennungsraumes aus gegen die radial nach innen strömende verdrängte Verbrennungsluft geblasen wird«

Claims (1)

1. Bat eat aas prüch e

   t_e Verbrennungsraum fQr Zweitalrfc-Motoren mit vom Arbeitskalben gesteuerten Spül- und Auslaßkanälen und Jfcraftstoffeinspritzung, insbesondere für Zweitakt-Dieselmotoren mit Umkehrspülung» dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum als Drehkörper um die Zylinderachse ausgebildet ist, einen Durchmesser von annähernd der Hälfte der Zylinderbohrung hat, annähernd zur Hälfte im Zylinderkopf und zur Hälfte im Kolbenboden untergebracht ist* die Höhe des Verbrennungsräumes außen am größten und innen am kleinsten ist, die Einspritzdüse als Mehrlochdüse ausgebildet und in der Zylinderachse angeordnet ist und daß die Kraftstoffstrahlen auf den geringen Spalt zwischen der ebenen Kolbenflache und der Zylinderkopffläche am Außendurchmesser des Verbrennungsraumes bei der oberem Totpunktstellung des Kolbens gerichtet sind₈ sodaß eine Gegenströmung von verdrängter Verdichtungsluft und eingespritztem Kraftstoff entsteht«

   2» Verbrennungsraum nach Anspruch 1_t dadurch gekennzeichnet_s daß der Verbrennungsraum in 2 Hälften gleicher Form und Größe im. Kolben und im Zylinderkopf aufgeteilt ist und daß dabei die Abspritzbohrungen der Einspritzdüse in der Höhenlage des Spaltes zwischen Kolbenboden und Zylinderkopf in der oberen Totpunktstellung des Kolbens angeordnet und auf diesen Spalt gerichtet sinde

   3* Verbrennungsraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Verbrennungsraum, oben abgrenzende "liand des Zylinderkopfes als ebene Fläche ausgebildet wird, die untere Kante der Einspritzdüse mit dieser Wand abschließt* der Verbrennungsraum annähernd gleich tief in den Kolben und in den Zylinderkopf

   eingedreht ist und die Kraftstoffstrahlen auf den Spalt zwischen Kolbenboden und Zylinderkopf gerichtet und damit unter einem gewissen Winkel nach unten geneigt sind*