DE2234561A1

DE2234561A1 - Dieselmotor mit einspritzduese und im kolben vorgesehener verbrennungskammer

Info

Publication number: DE2234561A1
Application number: DE2234561A
Authority: DE
Inventors: Lee Roy Hardesty; James Alfred Sharpsteen
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1973-01-25
Also published as: GB1359794A; DE2234561C2; JPS5546487B1; CA967839A; US3954089A

Description

(Case No. 10125) DEERE.& COMPANY

Dieselmotor mit Einspritzdüse und im Kolben vorgesehener

Verbrennungskammer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dieselmotor mit einer im Kolben vorgesehenen offenen Verbrennungskammer, einer mindestens eine Düsenbohrung aufweisenden Einspritzdüse sowie einer Luftzufuhrvorrichtung.

Es ist ein Dieselmotor obiger Gattung aus der US-Patentschrift 3 020 898 bekannt, der eine Einspritzdüse mit vier Binspritzbohrungen zum Einspritzen von Brennstoff aufweist, der unter einem Winkel größer als 15° mit Bezug auf die Horizontale in die im Kolben vorgesehene Brennkammer ein-' tritt und auf verwirbelte Luft auftrifft, so daß der Verbrennungsprozeß in Gang gesetzt werden kann. Vorkehrungen zur Verringerung der schädlichen Bestandteile der Abgase sind nicht vorgesehen.

Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, eine Abgasverbesserung, insbesondere eine Herabsetzung der schädlichen'Abgasbestandteile, wie Stick-.stoffoxyde, Kohlenwasserstoffe und ähnliche Bestandteile, unter Beibehaltung eines hohen Wirkungsgrades durch Zufuhr

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einer bestimmten Menge von Luft und Brennstoff und durch optimale Bestimmung der Verwirbeltfngsgeschwindigkeit der Luft sowie durch eine vorteilhafte Ausbildung der Verbrennungskammer zu' erreichen. Die .Aufgabe ist gemäß der Erfindung daditrch gelöst worden, daß das Verhältnis des -Quadrates , des Durchmessers des Kolbens, zu dem Quadrat des durch die Wand der Verbrennungskammer gebildeten Durchmessers zwischen 2.0 und 3.5 liegt. Auf diese Weise tritt der Brennstoffs tr aiii mit dex· gewünschten Geschwindigkeit aus der Düsenbohrung heraus und trifft gegen einen verwirbelten Luftstrom, so daß eine große Menge des Brennstoffes vor Auftreffen auf die Wand der Verbrennungskammer eine gute Mischung mit der Luft eingeht und teilweise verdampft, so daß ein kontrollierter Verbrennungsablauf erzielt wird, wobei einerseits der Wirkungsgrad des Motors erhöht und gleichzeitig eine Verringerung der schädlichen Abgasbestandteile herbeigeführt werden kann. Dies wird auch dadurch erreicht, daß die Luft mit einer Verwirbelüngsgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min in den Zylinder einströmt. Vorteilhaft ist es ferner, daß die Anzahl der Düsenbohrungen umgekehrt proportional der Wirbelgeschwindigkeit ist und das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers des Kolbens zu dem Quadrat des durch die Wand der Verbrennungskammer gebildeten Durchmessers zwischen 2.0 und 3.5 liegt und die Luft bei Erreichung einer Winkelstellung von 10° vor dem oberen Totpunkt als Quetschströmung in die Verbrennungskammer eintritt, und daß das Verhältnis des

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Quadrates des Durchmessers des Kolbens zu dem Quadrat des · durch, die V7and der Verbrennungskammer gebildeten Durchmessers zwischen 2.0 und 3-5 l*iegt und die durch eine im Motor vorgesehene Einlaßöffnung einströmende und in einen Zylinder eintretende Luft eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min aufweist und die Luft bei Erreichung einer Winkelsteilung von 10° vor dem oberen Totpunkt als Quetschströmung in die Verbrennungskammer eintritt, und daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers des Kolbens zu dem Quadrat des durch die Uand der Verbrennungskammer gebildeten Durchmessers zwischen 2.0 und 3.5 liegt und die durch das im Motor vorgesehene Einlaßventil einströmende tind in einen Zylinder eintretende Luft eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 u/min aufweist» wobei die Luft bei Erreichung einer Winkelstellung von 10° vor dem oberen Totpunkt als Quetschströmung in die Verbrennungskammer eintritt und die Oberfläche des. Kolbens eine zur Verbrennungskammer koaxial angeordnete, ringförmige, nach innen geneigt verlaufende Ausdrehung aufweist, die bei Nachtbetrieb mit der Horizontalen einen Winkel kleiner als 1° bildet. Hierdurch können auch bei optimaler Verbrennung die durch unterschiedliche Ausdehnung hervorgerufenen inneren Spannungen des Kolbens klein gehalten werden.

Da die Luft bei einer Winkelstellung von 10° vor dem oberen Totpunkt einströmt, erhält man mit einfachen Mitteln die ge-

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wünschte Quetschströmung, die eine gute Verwirbelung gewährleistet. Hierzu ist es vorteilhaft, daß der Winkel zwischen der Ausdrehung und der Oberfläche des Kolbens größer als 0.1°- und kleiner als 0.6° ist, und daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers des Kolbens zu dem Quadrat des durch die Wand der Verbrennungskammer gebildeten Durchmessers zwischen 2.0 und 3.5 liegt und die durch das im Motor vorgesehene Einlaßventil einströmende und in den Zylinder eintretende Luft eine Winkelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min aufweist, wobei die Luft bei Erreichung einer Winkelstellung von 10° vor dem oberen Totpunkt als Ouetschströmung in die Verbrennungskammer eintritt und die Oberfläche des Kolbens eine zur Verbrennungskammer koaxial angeordnete, ringförmige, nach innen geneigt verlaufende Ausdrehung aufweist, die bei Nachtbetrieb mit der Horizontalen einen Winkel kleiner als 1° bildet und der Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Kolbens und der Oberfläche des Zylinderkopfes im oberen Totpunkt unter Vollastbedingungen kleiner als 0.0508 cm (0.020 inch) ist. Vorteilhaft ist es ferner, daß der Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Kolbens und der Oberfläche des Zylinderkopfes bei Vollast kleiner als 0.0254 cm (0.010 inch) ist und bei Stillstand bzw. Betriebsruhe zwischen 0.0762 cm und 0.114 cm (0.030 und 0.045 inch) beträgt, und daß der Abstand zwischen der Oberfläche des Zylinderkopfes und der Oberfläche des Kolbens bei Vollast im oberen Totpunkt.kleiner als 0.0241 cm (0.015 inch) ist.

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Gemäß dor Erfindimg ist es ferner vorteilhaft, daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers des Kolbens¹ zu dem Quadrat des durch die Wand der Verbrennungskammer gebildeten Durchmessers zv/i sehen 2.0 und 3.5 liegt und die durch das im Motor vorgesehene Einlaßventil einströmende und in einen Zylinder eintretende Luft eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min aufweist, v/obei die Luft bei Erreichung einer Winkels teilung von 10° vor dem oberen Totpunkt als Quetschströrnung in die Verbrennungskammer eintritt und die Oberfläche des Kolbens eine zur Verbrennungskammer koaxial angeordnete, ringförmige, nach innen geneigt verlaufende Ausdrehimg aufweist, die bei Nichtbetrieb mit der Horizontalen einen Winkel kleiner als 1° bildet und der Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Kolbens und der Oberfläche des Zylinderkopfes im oberen Totpunkt unter Vollastbedingungen kleiner als Ό.Ο5Ο8 cm (0.020 inch) ist und eine Aufladeeinrichtung in dem Luftzufuhrsystem vorgesehen ist. Durch Einbau eines' Zwischenkühlers kann ein Teil der schädlichen Bestandteile absorbiert werden, zumal bei Verwendung von Turboladern höhere Temperaturen und somit ein Ansteigen der schädlichen Bestandteile erzielt wird.

Eine Reduzierung der schädlichen Abgasbestandteile"läßt sich auch durch Kombination folgender Merkmale in optimaler Weise erzielen:

Das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers des Kolbens zu dem Quadrat des durch die Wand der Verbrennungskammer gebil-

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dctcn D"arclimes.sers liegt zwischen 2,0 und 3.5; Die durch das Einlaßventil einströmende und ij. den Zylinder eintretend·:.¹. Liift weist eine UirbeXgesclrjiadigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min auf;

Die LTi-Ct tritt' bei Erreichung .einer Winkelstellung von 10° vor· dem oberen Totpunkt als Quetschströmung in die Verbrennun g s?c ammer e in;

Der Zwischenraum der Obe"rflache des Kolbens und der Oberfläche des Zylinderkopfes im oberen Totpunkt ist unter Vollastbedingungen kleiner als 0.0508 cm (0.020 inch); Eine Aufladeeinrichtung ist in dem Luftzufuhrsystem vorgesehen;

Ein Zwischenkühler ist zwischen der Aufladeeinrichtung und der Verbrennungskammer geschaltet;

Die Oberfläche des Kolbens weist eine zur Verbrennungskammer koaxial angeordnete, ringförmige, nach innen geneigt verlaufende Ausdrehung auf, die bei Nichtbetrieb mit der Horizontalen einen V/inkel kleiner als 1° bildet.

Ferner ist es vorteilhaft, daß eine Aufladeeinrichtung in dem Luftzufuhrsystem vorgesehen und ein Zwischenkühler zwischen der Aufladeeinrichtung und der Verbrennungskammer geschaltet ist, wobei das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers des Kolbens zu dem Quadrat des durch die V/and der Verbrennungskammer gebildeten Durchmessers zwischen 2.0 und 3.5 liegt und die durch das im Motor vorgesehene Einlaßventil einströmende und

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in den Zylinder eintretende Luft eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min aufweist _f und' daß das, Verhält~ nis des Quadrates des Durchmessers des Kolbens zu dem Quadrat des durch die Wand der Verbrennungskammer gebildeten Duxⁿch—

. messers zwischen 2.0 und "3.5 liegt und die durch das im Motor vorgesehene Einlaßventil einströmende und in den Zylinder eintretende Luft eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min aufweist, wobei die Einspritzdüse eine Brennstoff menge zwischen 1,1 -und 1,6 mm3 pro .Winkelgrad bei einer Kurbelwcllenstellung von 5° der Verbrennungskammer zuführt und diese bis zu einer ICurbelwell-ensteilung von 8° konstant hält und dann während einer Kurbelwellenstellung zwischen- und 12° allmählich absenkt. Vorteilhaft ist es ferner, daß die Achsen der Einspritzbohrungen die Wand der Verbrennungskammer in etwa im gleichen Abstand unterhalb der Oberfläche des Kolbens schneiden. Da der Brennstoffstrahl im gleichen Abstand zur Oberfläche des Kolbens oder Zylinderkopfes auf die Wand der Verbrennungskammer auftrifft, wird somit eine gleichmäßige Durclimischung des Brennstoffstrahles mit der Luft gewährleistet, was ebenfalls zu einer einwandfreien Ver-

- brennung führt, wodurch die schädlichen Abgasbestandteile, insbesondere die Stickstoffoxyde, klein gehalten werden können, so daß die schädlichen Bestandteile des Abgases unter den gesetzlichen Bestimmungen liegen (gesetzliche Bestimmungen von Kalifornien). Eine weitere Verbesserung des Verbrennungsprozesses und Steigerung des Wirkungsgrades sowie eine

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Verringerung der schädlichen Abgasbestandteiie kann dadurch erreicht werden, daß die Achsen der PJinspritzbohrungen mit der Oberfläche des Kolbens einen unterschiedlichen Winkel kleiner als 2i>° bilden, und daß zwei Achsen der Kinspritzbohrungen mit der Oberfläche des Kolbens einen gleichgroßen Winkel und die Achse der Einspritzbahrung mit der Oberfläche einen Winkel kleiner und die Achse der Einspritzbohrung mit der Oberfläche einen winkel, größer als der durch die Achsen der Einspritzbohrungen gebildete Winkel bilden, und daß die Achsen der Einspritzbohrungen die Wand der Verbrennungskammer in etwa im gleichen Abstand unterhalb der Oberfläche des Kolbens schneiden und das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers des,Kolbens zu dem Quadrat des durch die Wand der Verbrennungskammer gebildeten Durchmessers zwischen 2.0 und liegt und die durch das im Motor vorgesehene Einlaßventil einströmende und in den Zylinder eintretende Luft eine Winkelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 u/min aufweist, wobei die Einspritzdüse eine Brennstoffmenge zwischen 1,1 und 1,6 ram pro Winkelgrad bei einer Kurbelwellenstellung von 5° der Verbrennungskammer zuführt und diese bis zu einer Kurbelwellenstellung von 8o konstant hält und dann während einer Kurbel-Wellenstellung zwischen 7° und 12° allmählich absenkt. Hierdurch wird eine gute Vermischung des Brennstoffes mit der Luft erzielt.

Vorteilhaft ist es aber auch, einen Verbrennungsmotor mit folgenden Merkmalen zu schaffen:

Das Verhältnis des Quadrates "des" Durchmessers des Kolbens zu dem Quadrat des durch die Wand der-Verbrennungskammer gebildeten Durchmessers liegt zwischen 2.0 und 3.5; Die durch das Einlaßventil einströmende und in den Zylinder eintretende LuPt weist'eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min auf;

Die Luft tritt bei Erreichung einer-Winkelstellung von 10° vor dem oberen Totpunkt als Quetschströmung in die Verbrennungskammer ein;. "

Der Zwischenraum der Oberfläche des Kolbens und der Oberfläche des Zylinderkopfes im oberen Totpunkt ist unter Vollastbedingungen kleiner als 0.0508 cm (0.02Q inch); Eine Aufladeeinrichtung ist in dem Luftzufuhrsystem vorgesehen; . ' Ein Zwischenkühler ist zwischen der Aufladeeinrichtung und der Verbrennungskammer geschaltet;

Die Oberfläche des Kolbens weist eine zur Verbrennungskammer koaxial angeordnete, ringförmige, nach innen geneigt verlaufende Ausdrehung auf, die bei Nachtbetrieb mit der Horizontalen einen Winkel kleiner .als 1° bildet;

Die Achsen der Einspritzbohrungen schneiden die Wand der Verbrennungskammer in etwa im gleichen Abstand unterhalb der Oberfläche des Kolbens;

Die Einspritzdüse führt eine Brennstoffmenge zwischen 1,1 und 1,6 mm3 pro Winkelgrad bei einer Kurbelwellenstellung von 5° der Verbrennungskammer zu und hält diese bis zu einer Kur-

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belwellenstellung von 8° konstant und senkt sie dann während einer Kurbelwel ions teilung zwischen 7° und 12° allmählich auf 0 ab. Bei einem derartigen Hotor sind die schädlichen Abgasbestandteile sehr gering. Hierdurch erhalt man eine optimale Quetschströmung der Luft und die erforderliche Luftgeschwin™ digkeit zur Erzielung einer optimalen Vermischung der Luft mit dem Brennstoff, Vorteilhaft ist es ferner, daß der Abstcin.d im oberen Totpunkt zwischen der Oberfläche des Kolbens und der Oberfläche des Zylinderkopfes zur Erreichung einer beschleunigten Quetschströmung der Luft vor der Verbrennung am kleinsten ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß der Zwischenkühler zwischen einem Turbogebläse und der Verbrennungskammer liegt, und daß der Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Kolbens und der Oberfläche des Zylinderkopfes im oberen Totpunkt unter Vollastbedingungen kleiner als 0.0508 cm (0.020 inch) ist, und daß die Anzahl der in der Einspritzdüse vorgesehenen Einspritzbohrungen umgekehrt proportional der Wirbelgeschwindigkeit ist. Vorteilhaft ist es außderdem, daß die in den Zylinder eingefuhrte- Luft in Form eines Strudels sich mit einer Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3200 und 5000 u/min dreht, und daß die Oberfläche des Kolbens eine zur Verbrennungskammer koaxial angeordnete, ringförmige, ,nach innen geneigt verlaufende Ausdrehung aufweist,. i ,Nichtbetrieb mit der Horizontalen einen Winkel kleiner

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als το bildet, und daß das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser de?? Binspritxbolirui'gen zwischen 1*5 und 2,5 . ■ liegtν Vorteilhaft ist es ferner» daß der durch die Wand der Verbrennungskammer gebildete Durchmesser· zwischen 47% und■ 7ü/£ des Durchmessers des Zylinders liegt,, und -daß die in den Zylinder eintretende Luft einen Drall hat, der sich mit einer ¥irbelgesch\vindigkeit zwischen 3300 und 4800 U/min dreht, wenn das Einlaßventil in etwa maximal geöffnet ist, und daß die in den Zylinder eintretende Luft einen Dr_vall hat, der sich mit einer-Wirbelgeschwiridiglceit zwischen 3000 und 5000 u/min dreht» Außerdem ist es vorteilhaft, daß die in den Zylinder eintretende Luft einen"Drall hat, der sich mit einer ¥irbelgeschwindigkeit zwischen 3400'- und 4500 U/min dreht, und daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers' des Kolbens und des Quadrates' des Durchmessers der Verbrennungskammer zwischen' 2.2 und 3*3 liegt, und daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers des Kolbens und des Quadrates des Durchmessers der Verbrennungskammer zwischen. 2.3 und 3.2 liegt* und daß die Einspritzdüse eine Brennstoffmenge zwischen - 1,1 und 1,6 mm 3 pro ¥inkelgrad bei einer KurbelWellenstellung von,5° der, Verbrennungsltamnier zuführt und diese bis zu. einer Kurbelwellenstellung von 8^a konstant hält und dann während einer-Kurbelwellenstellung zwischen 7° und 12° allmählich auf 0 afesenkt. . · - - -■ ^

In jder nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel ₃c|es ];Ti>f in dungs gegenstände s beschrieben und'in der- Zeichnung

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dargestellt. Es zeigt:

Fig-. 1 cine schematische Darstellung

eines Turboladers mit Zwischenkühler für einen Dieselmotor,

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch einen Teil eines ZyIinderkopfes und eines Kolbens mit einer Verbrennungskammer, wobei ein Teil des Zylinderkopfes zur Veranschaulichung des Einlaßventiles fortgelassen ist,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch die Düsenspitze,

Fig. 4 eine Horizontalprojektion der Düsenspitze,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Kolbens von oben mit dem Brennstoffstreubild in der Verbrennungskammer, wobei die gestrichelten Linien die Lage des Ein- bzw. Auslaßventiles andeuten,

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Fig. 6 eine sehematisclie Darstellung ähnlich- wie in Fig. 5, jedoch im kleineren Maßstab, in der der Luftwirbel dargestellt ist, und .zwar 10° vor Erreichung des .. oberen Totpunktes,

Fig. 7 einen Teilschnitt durch die Verbrennungskammer des Kolbens gemäß Fig. 6 mit einer schematischen Darstellung der Luftwirbelbildung,'

Fig. 8 einen Schnitt durch die Verbrennungskammer des Kolbens im oberen Totpunkt,

Fig. 9 eine Teildraufsieht der Oberfläche des Zylinderkopfes,

Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie 10-10 gemäß Fig. 9,

Fig. 11 ein graphisches Schaubild der eingespritzten Brennstoffmenge, das über die Kurbelwinkelgrade aufgetragen' ist,

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Fig. 12 eine graphische Darstellung

des Anstiege:; der Kohl-enoxydverbindungen in Abhängigkeit der Verbrennung.*:;temperatur und des Luft/Brennstoffver-. hältnisses.

In der Zeichnung ist ein Viertakt-Dieselmotor mit 10 gekennzeichnet, der in Fig. 1 schematisch dargestellt ist und eine Auspuffleitung -12, eine Abgasturbine 14 und einen Turbolader 16 aufweist. Die Abgasturbine 14 treibt ein Turbogebläse 18 an» das Luft über den Luftfilter-20 erhält und aufgeladene Luft zur Einlaßleitung über einen Zwischenkühler 22 leitet, der die aufgeladene Luft kühlt bevor sie in eine Ansaugleitung 52 gelangt.

Der Motor 10 ist mit einem Zylinderblock 24 und einem Zylinderkopf 26 ausgerüstet, der eine flache Abdichtfläche bzw. Oberfläche 28 und eine zugehörige Zylinderkopfdichtung 30 aufweist, um die Oberfläche"28 des Zylinderkopfes 26 gegen die Oberfläche des Zylinderblockes abzudichten. Der Zylinderblock 24 besteht aus mehreren einzelnen, identischen Zylindern 32. Da die einzelnen Zylinder 32 einander identisch sind, ist nur ein Zy linder, und zwar der obere Teil des Zylinderblockes 24 und der untere Teil des Zylinderkopfes 26 veranschaulicht. /

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Bin Kolben 34, der im Zylinder 32 einen Hub von 12,06 cm (4.75 inch) hat, weist Kolbenringnuten 36 auf, in denen die Kolbenringe nicht dargestellt sind. Der Kolben 34 weist einen gegenüber der Oberfläche 28 des Zylinderkopfes 26 liegenden Kolbenboden 38 auf, in dem eine ringförmige Verbrennungskam-

mer 40 vorgesehen ist, an der im Bereich des Kolbenbodens eine ringförmige, koaxial zum Zylinder 32 liegende Ausdrehung 42 vorgesehen ist. Die Wand der Verbrennungskammer 40 bildet eine Rotationsfläche mit Bezug auf die Achse des Kolbens 34. Die aus der Rotationsfläche gebildete Wand 44 besteht aus einem vertikalen, parallel zur Achse des Kolbens 34 verlaufenden Teil und einem um mehr als 90° abgebogenen Teil, der in den Bodenteil der Verbrennungskammer 40 übergeht und die Achse des Kolbens in einem Winkel von 18° schneidet. Somit besteht die Verbrennungskammer 40 aus einer zylindrischen äußeren Wand 44 und einem konisch ausgebildeten Boden 46, dessen Kegelspitze 48 auf der. Achse des Kolbens 34 liegt. Die Tiefe der Verbrennungskammer 40 ist so gewählt, daß ein Verdichtungsverhältnis von 16,4 zu 1 gewährleistet ist· Der in Fig. 8 mit D2 angegebene Durchmesser der Verbrennungskammer 40 be_T trägt 7,11 cm (2.8 inch) und der mit D₁ angegebene Durchmesser der Bohrung des Zylinders 32 beträgt .10,8 cm (4.25 inch), so daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers D>> zu D-j 2.3 beträgt. Ein brauchbares Verhältnis kann auch zwischen 2.0 und 3»5 bzw,'zwischen 2.2 und 3.3 liegen.

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Wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, ist es besonders vorteilhr3.Pt, daß der Abstand zwischen dem Kolbenboden 38'des Kolbens 34 und der Oberfläche 28 des Zylinderkopfes 26 im oberen Totpunkt ein Minimum aufweist. Dieser Abstand ist in Fig. 8 mit F angegeben und beträgt im Axisführungsbeispiel unter Vollast 0,0254 cm (0.010 inch), obwohl auch ein Abstand bis zu 0,0508 cm (0.020 inch) geeignet ist. Da der Kolben 34 aus verschiedenen Materialien hergo- ■ stellt ist rind heißer als der Zylinderblock 24 wird, hat sich herausgestellt, daß der Kolben 34 aufgrund innerer Kräfte bei einer bestimmten Größe und einem bestimmten Material zwischen 0,0762 cm (0.030 inch) und 0,089 cm (0.035 inch) wachsen wird, und zwar zwischen einem statischen Zustand und einem Betriebszustand bei Vollast, so daß bei Volllast der Abstand zwischen den entsprechenden Flächen kleiner als 0,0254 cm (0.010 inch) beträgt, während der Zwischenraum bei statischen Verhältnissen 0,1016 cm (0.040 inch) beträgt. Ferner hat sich herausgestellt, daß der mittlere Teil des Kolbens 34 stärker wächst als der äußere Teil des Kolbens. Um diese Ausdehnung des Kolbens.34 zu kompensieren, weist er eine nach innen geneigt verlaufende, ringförmige, koaxial zur Bohrung 42 der Verbrennungskammer 40 angeordnete Ausdrehung auf. Die Ausdrehung 50 steigt von innen nach außen an und bildet mit der Horizontalen einen kleinen Winkel. Qemäß Fig. ist die Neigung der Ausdrehung 50 zur besseren Darstellung ein wenig übertrieben dargestellt, jedoch beträgt der zwischen

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der Ausdrehung und' der Horizontalen gebildete Winkel 0° und 22' , so daß ein zusätzlicher Zwischenraum von 0,01524 cm (0.006 inch) im Bereich der Verbrennungskammer geschaffen vird, vobei der äußere Durchmesser der geneigt verlaufenden Ausdrehung in etwa 10,16 cm (4.00 inch) beträgt.

Der Zylinderkopf 26 weist die Ansaugleitung 52 und eine Aus puffleitung 54 auf, die an einer Seite 56 des Zylinder kopfes 26 offen sind und somit mit dem Einlaß- und Auslaßkrümmer verbunden sind. Die Ansaugleitungen 52 der Nachbarzylinder stehen über eine gemeinsame öffnung an der Seite 56 in Verbindung, während jede Auspuffleitung 54 einen besonderen Anschluß an den Auspuffkrümmer aufweist. Die Ansaugleitung 52 und die Auspuffleitung 54 sind rechtwinkelig abgebogen und zur Oberfläche 28 des Zylinderkopfes 26 offen. Ein" Einlaß- und Auslaßventil 58 und 60 sind in der Ansaugleitung und Auspuffleitung vorgesehen, und zugehörige Ventilstößel erstrecken sich nach oben durch den Zylinderkopf.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, weisen die Ventile 58 und 60 auf der gleichen Seite der Zylinderachse einen gleichen Abstand zur Zylinderachse auf. Die durch die Ventile 58 und 60 verlaufende Mittelebene ist somit mit einem kleinen Abstand tür Achse des Zylinders versetzt angeordnet. Die Ansaugleitung 52 ist derart ausgebildet, daß sie einen Luftwirbel um die Ventilachse vor Eintritt der Luft in den Zylinder 3Ö

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bildet. Die Lage des Ventiles 58 mit Bezug auf die Achse des Zylinders 32 bewirkt eine zusätzliche Verwirbelung der Luft innerhalb des Zylinders. Dabei dreht sich die Luft bzw. di-e Luftspirale in Richtung des Pfeiles gemäß Fig. 5 um die Zylinderachse. Die Luftdrehung bzw. die Luftspirale wird normalerweise als Wirbel bezeichnet und die Drehung ist derart gesteuert, daß die durchschnittliche Geschwindigkeit in etwa 3800 u/min aufweist, die in einem Durchmesser von 0,7 des Durchmessers der Bohrung des Zylinders 32 in einer Tiefe des Zylinders, die gleich dem Hub des Kolbens 34 entspricht, erfaßt ist, und zwar, wenn das Einlaßventil zwischen 55/£ und 100/£ geöffnet ist. Die Luftgeschwindigkeit kann über ein Flügelradwindmessgerät, das in der eingangs beschriebenen Tiefe des Zylinders 32 angeordnet ist, ermittelt werden, wobei der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Flügelräder 0,7 D-j Zylinderdurchmesser beträgt. Während des Versuches ist die Luftmenge konstant, die sich aus dem Produkt der Hubgeschwindigkeit mal Motorgeschwindigkeit mal 2 mal 0,85 ergibt. Die oben beschriebene Wirbelgeschwindigkeit kann durch die Lage der Ventile und durch die Ausbildung der Ansaugleitung 52 bestimmt werden. Obwohl 3800 u/min Wirbelgeschwindigkeit bei diesem Verfahren und beim vorliegenden Ausführungsbeispiel gemessen wurden, kann die Wirbelgeschwindigkeit auch zwischen 3400 und 3900 U/min liegen. Bei anderen Verhältnissen von Zylinderdurchmesser zu Verbrennungskammerdurchmesser und anderen Brennstoffstreubildern werden andere Wirbelgeschwindig-

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Ice it en bevorzugt, und zwar !können Wirbelgeschwindigkeiten zwischen 3000 bis 60C0 Il/rain vorteilhaft sein, obgleich kleinere Bereiche zwischen 3200 bis 5000 oder 3300 bis 4800 oder 3400 bin 4500 bevorzugt werden.

Die eingangs beschriebene Drehung des Luftwirbels setzt sich bis das.Einlaßventil geschlossen wird fort. Nachdem das Ven-.til geschlossen ist, nimmt während des Verdichtungshubes die Geschwindigkeit des Luftwirbels zu, da sie in die Verbrennungskammer 40 gepreßt wird und der Durchmesser des Luft— wirbels kleiner als der Durciamesser des Luftwirbels im Zylinder 32 ist. Die Luftströmung in die Verbrennungskammer 40 wird normalerweise als Quetschströmung bezeichnet. Die Luftwirbelbildung ungefähr 10° vor' dem oberen Totpunkt oder vor Erreichung des maximalen .Kolbenhubes ist schematisch in Fig. veranschaulicht, während Fig. 7 eine Seitenansicht des Luft— wirbels zeigt. Wie aus Fig. 7 hervorgeht,. wird die Luft, wenn sie zwischen dem Kolbenboden 38 des Kolbens 34 und der Oberfläche 28 des Zylinderkopfes 26 strömt, stark beschleunigt. Je kleiner der Abstand zwischen dem Kolbenboden 38 des Kolbens 34 und der Oberfläche 28 des Zylinderkopfes 26 ist, desto größer ist die zusätzliche, dear Luft zugeführte Beschleunigung, so.daß durch den oben beschriebenen Minimalabstand oder Zwischenraum eine optimale Maximal-Quetschströmung erzielt wird. Die Luftdurchflußmenge wird auch durch das Verhältnis des Durciomessers der Verbrennungskammer zu dem Durch-

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messer des Zylinders bestimmt.

Zwischen! etwa 10 und 15° vor dem oberen -Totptinkt wird während des Verdichtungshubes Brennstoff in den Zylinder über eine mit 64 gekennzeichnete Einspritzdüse eingespritzt« Diese Bin-■spritzdüse 64 bildet einen wesentlichen Bestandteil der Brennstoff zufuhr und weist hierzu eine.Brennstoffpumpe und Brennstoffleitungen zwischen einer Pumpe und der Einspritzdüse 64 auf. Die Einspritzdüse 64 erstreckt sich durch den Zylinderkopf. 26 in einem Winkel mit Bezug auf die Achse des Zylinders. und weist einen Düsenkörper 66 auf, der innerhalb einer Bohrung des Zylinderkopf es 26 vorgesehen ist Lind eine Düsenspitzc 6 8 aufweist, die sich durch die Oberfläche 28 des Zylinderkopf es erstreckt und in den Zylinder 32'hineinragt. Das Ende der Düsen«, spitze 68 ist halbkugelförmxg ausgebildet und der gesamte Körper 66, der die Düsenspitze 68 aufweist, ist hohlförmig ausgebildet und in der Mitte innerhalb der hohlfö-rmigen Düse befindet sich ein leonischer Ventilsitz 70, auf dem eine entsprechende Düsennadel 72 aufsitzt» Die -Achse der Einspritzdüse 64 bildet mit der Achse des Zylinders 32 einen Winkel von 24° und die Düsenspitze 68 weist einen geringen Abstand zur Mittellinie des Zylinders 32 auf. Die schräg verlaufende Einspritzdüse 64 ist derart, angeordnet, daß sie nicht mit den Ventilen im Zylinderkopf 26 kollidiert. Der Winkel zwischen der Achse des Zylinders 32 und der Achse der Einspritzdüse ist durch den Buchstaben J in Fig. 3 gekennzeichnet. ·

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Wie eius.dcn Figuren 3 und 4 hervorgeht, "weist die Düsenspitze 6 8 vier zylindrische Bohrungen 74, 75» 76 und 77 auf, die in der Wand der D ils en spitze vorgesehen sind. Die Achsen der Bohrungen 74 bis 77 schneiden sich im Mittelpunkt des . Halbkreises der Düsenspitze.. Der Halbkreis, liegt im vorliegenden Pail etwa 0,39 cm (0/153 inch) unter, der Oberfläche des Zylinderkopfes 26 liegt. Der Abstand ist in Fig. 3 durch G gekennzeichnet. Die Bohrungen weisen vorzugsweise einen Durchmesser von 0,033 cm (0.013 inch) auf und die Wandstärke der Düsenspitze beträgt 0,071 cm (0.028 inch). Das Verhältnis zwischen dem Durchmesse!? der Düseribohrung und seiner Länge hat Einfluß auf den Vermischungsvorgang während des Einspritz-Vorganges. Die Länge der Düsenbohrung ist durch den Buchstaben L in Fig. 3 gekennzeichnet. Sie beträgt 1,5 bis 2,5 mal dem Durchmesser der Bohrung, der mit dem Buchstaben D gekennzeichnet ist. . ··

Der Winkel an der kugelförmigen Düsenspitze 6 8 zwischen den sich gegenüberliegenden Bohrungen 74 und 76 beträgt 155°. Dieser eingeschlossene Winkel zwischen der Düsenbohrung 74 und der Düsenbohrung 76 ist in Fig. 3 durch den Buchstaben A gekennzeichnet. Die zwischen den Düsenbohrungen liegende Mittel Linie bildet mit jeder Düsenbohrung einen Winkel von ΊΊ,5° und mit der Achse der Einspritzdüse 64 einen Winkel von 22°. Dieser Winkel ist in Fig. 3 und 4 durch den Buchstaben K gekennzeichnet. In Fig. 4 ist die Draufsicht der DüsennadeL in der· Projekt ion dor Mittellinie: wiedergegeben, so daß sichtbar.

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C-. C

wird, daß unter Bliclcrich Lung den 22° Winkels K die Düsen— bohrungen untereinander einen Winkel von 90° ciuf weisen:, Da die Achsa O.or einspritzdüse 64 mit dor Achse der. Zylinders 32 einen Winkel von 24° bildet, ist der zwischen den einzelnen Du::en und der -rechtwinkelig zur Achse des Zylinders verlaufenden Horizontalen liegende Winkel unterschiedlich groß, in Fig. 3 verläuft die horizontale Ebene 80 durch den Mittelpunkt des Halbkreises dex¹ Düsenspitze 6 8 und die Mittellinie 82 der Düsenbohrung 74 bildet mit der horizontalen Ebene 80 einen Winkel M, während die Achse 84 der Düsenbohrung 76 mit der horizontalen Ebene 80 einen Winkel N bildet. Der Winkel N ist kleiner als der V/ink el M. Da im Ausführungsbeispiel der Winkel I 2° kleiner ist als der Winkel J, weist der Winkel M eine Größe von 14,5° und der winkel N eine Größe von 1-0,5° auf. Somit muß der Brennstoff', der durch die Düsenbohrung 76 eingespritzt wird, eine größere Entfernung zμrücklegen bevor der Düsenstrahl auf die Wand 44 der Verbrennungskammer 40 auftrifft als der Brennstoff, der durch die Düsenbohrung 74 eingespritzt wird. Die unterschiedlichen Winkel der Düsenbohrungen 74 und 76 kompensieren jedoch die tmterschiedlichen Entfernungen zur Wand der Verbrennungskammer 40, so daß die Achse 82 die Wand 44 der Verbrennungskammer 40 mit Bezug auf den Kolbenboden 38 in gleicher Höhe schneidet wie die Achse 84. Wie Fig. 8 veranschaulicht, schneiden die Achsen 82 und 84 mit Bezug auf die Oborflache des ZyL inderkopfes 26 die V/and 44 in der g Leichen Höhe II,

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BAD ORjß{_WÄL

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so äaß aie Mittellinie des Strahles einer jeden D'üsenbohrung in der gleichen Höhe auf die Wand 44 der Verbrennungskammer auf trifft..

Im vorliegenden Aiisfühinmjsbeispiel erreicht der Brennstoffstralil während des Einspritzvorganges einen Druck von 387 kg/ cm² (5500 psi), wobei die Düsennadel 72 ungefähr 0,0241 cm (0,01-5 inch) angehoben wird, so daß'sich eine Einspritzrate gemäß Fig. 11 ergibt.

Im Arbeitseinsatz während des Ansaughubes des Motors weist . der Luftwirbel im Zylinder eine durchschnittliche Drehgeschwindigkeit zwischen 3400 und 3900 ü/min auf. Während des Verdichtungshubes wird die Luft weiter in der eingangs be- ' schriebenen Weise beschleunigt und bei etwa 10° vor dem oberen Totpunkt wird Brennstoff durch die Düsenbohrung 74 bis 77 der Einspritzdüse 64 gespritzt* Die sich drehende Luft trifft auf den eingespritzten Brennstoff auf und wird dadurch, wie dies in dem· Streubild gemäß Fig* 5 veranschaulicht ist., mit dem Brennstoff vermischt,, uhd zwar infolgeder Wirbelgeschwindigkeit bzw* Drehgeschwindigkeit der Luft und der Quetschströmung. Wie aus Fig. 5 hervorgeht,; trifft die sich drehende Luft bevor der Brennstoffstrahl auf die Wand der Verbrerarungskaffirrier 40 auftrifft auf den Brennstoff— strahl in einem Winkel zwischen 10 und 15° auf, der in Fig« 5 / durch den Buchstaben C gekennzeichnet ist* Der Kernteil des

- 24 2.0 9 884/.1.038:

Streubildes hat· die Form einer Feder, die durch gestrichelte Linien in Fig. 5 angedeutet ist, v/ährend der Grenzbereich in Drehrichtung gesehen durch Punkte veranschaulicht ist. Je größer die Zerstäubung des Brennstoffes ist, desto homogener ist das Gemisch. Die Verbrennung tritt im Grenzbereich des

Brennstoff Strahles und an der in Drehrichtung zeigenden Grenzfläche des HauptbrennstoffStrahles ein, während der Rest des Brennstoffes nach Erreichen der tfand 44 der Verbrennungskammer 40 ver'danypft und dann verbrennt. . ■

Zu der neuen Anordnung der Bestandteile gehören: die Verbrennungskammer, die Luftströmung, das Streubild sov/ie eine ge- ' steuerte Verbrennung, die nicht nur eine gute Motorleistung zum Ergebnis hat, sondern auch einen geringen Bestand an schädlichen Abgasen mit sich bringt» Die Verbrennungsdauer wird durch das Verhältnis des Betrages der Brennstoffmenge, die als Flüssigkeit im zerstäubten Bereich des Brennstoffstrahles verbrennt, zu dem Betrag der Brennstoffmenge, die nach Auftreffen auf die Wand 44 der Verbrennungskammer 40 verdampft und dann verbrennt, sov/ie durch die Luftzufuhr an der Brennseite beeinflußt. Die oben angegebenen Faktoren werden durch die Luftverwirbelung oder die Quetschströmung, den Füllungsgrad der Verbrennungskammer 40, das Verhältnis des Durchmessers der Verbrennungskammer zum Durchmesser des Zylinders, das Luft/Brennstoffverhältnis, den Brennstoff strahl,-der seinerseits durch die Form der Düse bestimmt wird, den

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Zeitpunkt des Einspritsvorganges sowie durch die Menge des eingespritzten Brennstoffes beeinflußt. Durch diese neue Kombination der einzelnen Komponenten des Motors erhält man einen Motor mit hoher, Abgasleistung und einem niedrigen Bestandteil schädlicher Abgase, beispielsweise Stickstoffoxyde. So wurde beispielsweise durch einen Testlauf bei einer nicht aufgeladenen Maschine nach der zuvor beschriebenen Ausbildung herausgefunden, daß die schädlichen Abgasbestandteile unterhalb der in der kalifornischen Gesetzgebung für 1973 angegebenen Grenze lagen, während bei einer aufgeladenen Maschine gleicher Ausbildung oder Anordnung anstelle einer Zunahme der schädlichen Abgasbestandteile, wie es bei den meisten Maschinen üblich ist, eine Abnahme von Kohlenwasserstoffen und Stickstof foxyden zu verzeichnen war, so daß durch eine geringfügige Herabsetzung des Ausstosses von Kohlenwasserstoffbestandteilen der Motor der kalifornischen Gesetzgebung von 1975 entsprechen würde. Durch zusätzliches Zwischenschalten eines Zwischenkühlers wird die Leistung des Motors vergrößert, was aber nicht zu einer Vergrößerung der schädlichen Bestandteile der Abgase führt, sondern die schädlichen Abgasbestandteile ziemlich dicht unter den Wert bringt, der den Bestimmungen der kalifornischen Gesetzgebung von 1975 entspricht. Somit führt das neue Verbrennungssystem nicht zu einer Drosselung des Motors, um den gesetzlichen Bestimmungen über Abgase zu genügen, sondern zu einer Verbesserung der Maschine bei gleichzeitiger Herabsetzung der schädlichen Bestandteile der Abgase.

Ansprüche

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Claims

(Cο se No. 10125) DEERE & COMPANY

Ansprüche

Dieselmotor mit einer im Kolben vorgesehenen offenen Verbrennungskammer, einer mindestens eine Dilsenbohrung aufweisenden Einspritzdüse sowie einer Luftzufuhrvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (D-j²) des Kolbens (34) zu dem Quadrat des durch die Wand- (44) der Verbrennungskammer (40) gebildeten Durchmessers (Dpß) zwischen 2.C und 3.5 liegt.
2. Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (D-j²) des Kolbens (34) zu dem Quadrat des durch die Wand (44) der Verbrennungskammer (40) gebildeten Durchmessers (D2²) zwischen 2.0 und 3.5 liegt und die durch eine im Motor vorgesehene Einlaßöffnung einströmende und in einen Zylinder (32) eintretende Luft eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min aufweist.
3. Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Düsenbohrungen (74 bis 77) umgekehrt proportional der Wirbelgeschwindigkeit ist und das Ver~

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hältnis des Quadrates des Durchmessers (D-]²) des Kolbens (34) au dem Quadrat des durch die Wand (44) der Verbrennungskammer (40) gebildeten Durchmessers (D,2²) zwischen 2.0 und 3.5 liegt und die Luft bei Erreichung einer Winkelstellung von 10° vor dem oberen Totpunkt als Quetschströmung in die Verbrennungskammer (40) eintritt. .
4. Dieselmotor nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (D-j²) des Kolbens (34) z-u dem Quadrat des durch die Wand (44) der Verbrennungskammer (40) gebildeten'Durchmes-.sers (D2²) zwischen 2,.0 und 3.5 liegt und die durch eine im Motor vorgesehene Einlaßöffnung einströmende und in einen Zylinder (32) eintretende Luft eine Wirbelgeschvindigkeit zwischen 3000- und 6000 U/min aufweist und die Luft bei Erreichung einer Winkelstellung von 1.0° vor dem oberen Totpunkt als Quetschströmung in die Verbrennungskammer (40) eintritt.
5. Dieselmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (D-]²) des Kolbens (34) zu dem Quadrat des durch die Wand (44) der Verbrennungskammer (40)·gebildeten Durchmessers (D2^) zwischen 2.0 und 3.5*liegt und dife durch das im Motor vorgesehene Einlaßventil (58) ein-

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strömende und in einen Zylinder (32) eintretende Luft eine Wirbelgeschwindigkeit »wischen 3000 und 6000 U/min aufweist» wobei die Luft bei Erreichung einer winkelstellung von 10° vor dem oberen Totpunkt als Quetschströmung in die Verbrennungskammer (40) eintritt und die Oberfläche (38) des Kolbens (34) eine zur Verbrennungskammer (40) koaxial angeordnete, ringförmige, nach innen geneigt verlaufende Ausdrehung (50) aufweist, die bei Niclitbetrieb mit der Horizontalen einen Winkel kleiner als 1° bildet.
6. Dieselmotor nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Ausdrehung (50) und der Oberfläche (38) des Kolbens (34) größer als 0.1° und kleiner als 0.6° ist.
7. Dieselmotor nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (D-j²) des Kolbens (34) zu dem Quadrat des durch die Wand (44) der Verbrennungskammer (40) gebildeten Durchmessers (D2²) zwischen 2.0 und 3.5 liegt und die durch das im Motor vorgesehene Einlaßventil (58) einströmende und in einen Zylinder (32) eintretende Luft eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min aufweist, wobei die Luft bei Erreichung einer Winkelstellung von 10° vor dem oberen Totpunkt als Quetsch-

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strömung· in die Verbrennungskammer (40) eintritt und die Oberfläche (38) des Kolbens (34) eine zur Verbrennungskammer (40) koaxial angeordnete, ringförmige, nach innen geneigt, verlaufende Ausdrehung-(50) aufweist, die bei Nachtbetrieb mit der Horizontalen einen Winkel kleiner als 1° bildet und der Zwischenraum zwischen .der Oberfläche (38) des Kolbens (34) und der Oberfläche des Zylinderkopfes (26) im oberen Totpunkt unter Vollastbedingungen kleiner als Ο.Ό5Ο8 cm (0.020 inch) ist.
8. Dieselmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen der Oberfläche (38) des Kolbens (34) und der Oberfläche (28) des Zylinderkopfes (26) bei Vollast kleiner als 0.0254 cm (0.010 inch) ist und

- bei Stillstand bzw. Betriebsruhe zwischen 0.0762 cm und ' 0.114 cm (0.030 und 0.045 inch) beträgt.
9. Dieselmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Oberfläche (28) des Zylinderkopf es. (26-). und der Oberfläche (38) des Kolbens (34) bei Vollast im oberen Totpunkt kleiner als 0.0241 cm (0.015 inch) ist.
10. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß .das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (D-j²) des Kolbens (34)

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zu dem Quadrat des durch die Wand (44) der Verbrennungskammer (40) gebildeten Durchmessers (ΐ>2 ) zwischen 2.0 und 3.5 liegt und die durch das ira Motor vorgesehene Einlaßventil (58) einströmende und in einen Zylinder (32) eintretende Luft eine Wirbeigeschw,indigkeit zwischen 3000 und 6000 u/min aufweist, wobei die Luft bei Erreichung einer Winkelstellung von 1OO vor dem oberen Totpunkt als Quetschströmimg in die Verbrennungskammer (40) eintritt und die Oberfläche (30) des Kolbens (34) eine zur Verbrennungskammer (40) koaxial angeordnete, ringförmige, nach innen geneigt verlaufende Ausdrehung (50) aufweist, die bei Nachtbetrieb mit der Horizontalen einen Winkel kleiner als 1° bildet und der Zwischenraum zwischen der Oberfläche (38) des Kolbens (34) und der Oberfläche des Zylinderkopfes (26) im- oberen Totpunkt unter Vo11astbedingungen kleiner als Ο.Ο5Ο8 cm (0.020 inch) ist und eine Aufladeeinrichtung (14 bis 18) in dem Luftzufuhrsystem vorgesehen ist.
11. Dieselmotor nach Anspruch 1 oder 10, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (D₁ ²) des Kolbens (34) zu dem Quadrat des durch die Wand (44) der Verbrennungskammer (40) gebildeten Durchmessers (D2²) liegt zwischen 2.0 und 3.5;

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b) die durch das Einlaßventil (58) einströmende und in den Zylinder (32) eintretende Luft weist eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 TJ/min auf; .·

c) die Luft tritt bei Erreichung einer Winkelstellung von 10° vor dem oberen Totpunkt als Quetschströmung in die Verbrennungskammer (40) ein;

d) der Zwischenraum der Oberfläche (38) des Kolbens (34) und der Oberfläche des Zylinderkopfes (26) im oberen Totpunkt ist unter Vollastbedingungen kleiner als 0.0508 cm (0.020 inch);

e) eine Aufladeeinrichtung (14 bis 18) ist in dem Luftzüfuhrsystem vorgesehen;

f) ein Zwischenkühler (22) ist zwischen der Aufladeeinrichtung (14 bis 18) und der Verbrennungskammer (40) geschaltet;

g) die Oberfläche (38) des Kolbens (34) weist eine zur Verbrennungskammer (40) koaxial angeordnete, ringförmige,' nach innen geneigt verlaufende Ausdrehung (50)

' auf, die bei Nichtbetrieb mit der Horizontalen einen Winkel kleiner als 1° bildet.
12. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufladeeinrichtung (14 bis 18) in dem Luftzufuhrsystem vorgesehen und ein Zwischenkühler (22) zwischen der Aufladeein-

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richtung (14 bis 18) und der Verbrennungskammer (40) geschaltet ist, wobei das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (D-j²) des Kolbens (34) zu dem Quadrat des durch die V/and (44) der Verbrennungskammer (40) gebildeten Durchmessers (D2²) zwischen 2.0 und 3.5 liegt und die durch das im Motor vorgesehene Einlaßventil (58) einströmende und in den Zylinder (32) eintretende Luft eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min aufweist.
13. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (D₁ ²) des Kolbens (34) zu dem Quadrat des durch die Wand (44) der Verbrennungskammer (40) gebildeten Durchmessers (D₂ ²) zwischen 2.0 und 3.5 liegt und die durch das im Motor vorgesehene Einlaßventil (58) einströmende und in den Zylinder (32) eintretende Luft eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min aufweist, wobei die Einspritzdüse (64) eine Brennstoffmenge zwischen 1>1 und 1,6 ^ pro Winkelgrad bei einer Kurbelwellenstellung von 5° .der Verbrennungskammer (40) zuführt und diese bis zu einer Kurbelwellenstellung von 8° konstant hält und dann während einer Kurbelwellenstellung zwischen 7° und 12° allmählich absenkt.

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14. Dieselmotor rait einer im Kolben vorgesehenen offenen Verbrennungskammer und mit einer mit Bezug auf die Zylinderachse versetzt angeordneten und mit ihr einen Winkel bildenden Einspritzdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (82', 84) der Einspritzbohrungen (74 bis 77) die Wand (44) der Verbrennungskam- ' mer (40) in etv/a im gleichen Abstand (H) unterhalb der Oberfläche des Kolbens schneiden.
15. Dieselmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, .daß die Achsen (82, 84) der Einspritzbohrungen (74 bis 77) mit der Oberfläche (38) des Kolbens (34) einen unterschiedlichen Winkel kleiner als 25° bilden.
16. Dieselmotor nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Achsen (82, 84) der Einspritzbohrungen (75 und 77) mit der Oberfläche (38) des Kolbens (34) einen gleichgroßen Winkel und die Achse (82) der Einspritzbohrung (76) mit der Oberfläche (38) einen Winkel kleiner und die Achse der Einspritzbohrung (74) mit der Oberfläche einen Winkel größer als der durch die Achsen der Einspritzbohrungen (75 und 77) gebildete Winkel bilden.
17. Dieselmotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (82, 84)' der Einspritzbohrungen (74 bis 77) die Wand (44) der Verbrennungskammer.(40) in

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etwa im gleichen Abstand (H) unterhalb der Oberfläche des Kolbens schneiden und das Verhältnis.des Quadiätes des Durchmessers (D₁ ²) des Kolbens (34) zu dem Quadrat des durch die Wand (44) der Verbrennungskammer (40) gebildeten Durchmessers (D2²) zwischen 2.0 und 3.5 liegt und die durch das im Motor vorgesehene Einlaßventil (58) einströmende und in den Zylinder (32) eintretende Luft eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min aufweist, wobei die Einspritzdüse (64) eine Brennstoffmenge zwischen 1,1 und 1,6 mm3 pro Winlcelgrad bei einer Kurbelwellenstellung von 5° der Verbrennungskammer (40) zuführt und diese bis zu einer Kurbelv/ellens teilung von 8° konstant hält und dann während einer Kurbelwellenstellung zwischen 7° und 12° allmählich absenkt.
18. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (D₁ ²) des Kolbens (34) zu dem Quadrat des durch die Wand (44) der Verbrennungskammer (40) gebildeten Durchmessers (D2²) liegt zwischen 2.0 und 3.5;

b) die durch das Einlaßventil (58) einströmende und in den Zylinder (32) eintretende Luft weist eine Wirbelgeschwindigkeit zwischen 3000 und 6000 U/min auf;

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c) die Luft tritt bei Erreichung einer Winkelstellung von 10° vor dem oberen Totpunkt als Quetschströmung in die Verbrennungskammer (40) ein;

d) der Zwischenraum der Oberfläche (38) des Kolbens (34) und der Oberfläche des Zylinderkopfes (26) im oberen Totpunkt ist unter Vollastbedingungen kleiner als 0.0508 cm (0.020 inch); '

e) eine Aufladeeinrichtung (14 bis 18) ist in dem Luftzufuhrsystem vorgesehen;

f) ein Zwischenkühler (22) ist zwischen der Aufladeeinrichtung (14 bis 18) und der Verbrennungskammer (40) geschaltet; .

g) die Oberfläche (38) des Kolbens (34) weist eine zur Verbrennungskammer (40) koaxial angeordnete, ringförmige, nach innen geneigt verlaufende Ausdrehung (50) auf, die bei Nachtbetrieb mit der Horizontalen einen Winkel kleiner als 1° bildet;

h) die Achsen (82, 84) der'Einspritzbohrungen (74 bis 77) schneiden die Wand (44) der Verbrennungskammer (40) in etwa- im gleichen Abstand (H) unterhalb der Oberfläche des Kolbens; '

i) die Einspritzdüse (64) führt eine Brennstoffmenge zwischen 1,1 und 1,6 mm^ pro Winkelgrad bei einer Kurbelwellenstellung von 5° der Verbrennungskammer (40) zu und hält diese bis zu einer Kurbelwellenstellung von 8° konstant und senkt sie dann während einer Kurbelwellenstellung zwischen 7°. und 12° allmählich auf ^ab· 209884/1038

3b
19. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der. Abstand im oberen Totpunkt zwischen der Oberfläche (38) des Kolbens (34) und der Oberfläche (.28) des Zylinderkopfes (26) zur Erreichung einer beschleunigten Quetschströmung der Luft vor der Verbrennung am kleinsten ist.
20. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkühler (22) zwischen einem Turbogebläse (18) und der Verbrennungskammer (40) liegt.

21. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen der Oberfläche (38) des Kolbens (34) und der Oberfläche des Zylinderkopfes (26) im oberen Totpunkt unter Vollastbedingungen kleiner als 0.0508 cm (0.020 inch) ist.

22. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der in der Einspritzdüse (64) vorgesehenen Einspritzbohrungen (74 bis 77).umgekehrt proportional der Wirbelgeschwindigkeit ist.

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23. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß. die in den Zylinder (32) eingeführte Luft in Form eines Strudels sich mit einer Wirbelgeschwindigkeit zwi·^ sehen 3200 und 5000 U/min dreht.

24. Dieselmotor nach einem oder· mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (38) des Kolbens (34) eine zur Verbrennungskammer (40) koaxial angeordnete, ringförmige, nach innen geneigt verlaufende Ausdrehung (50)· aufweist, die bei Nachtbetrieb mit der Horizontalen einen Winkel kleiner als 1° bildet.

25. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis .zwischen Länge und Durchmesser der Einspritzbohrungen (74 bis 77) zwischen 1.5 und 2.5 liegt.

26. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die V7and (44) der Verbrennungskammer (40) gebildete Durchmesser (D₂) zwischen 47% und 70/i des Durchmessers (D-j) des Zylinders (32) liegt.

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27· Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Zylinder (32) eintretende Luft einen Drall hat, der sich mit einer wirbelgeschv/indigkeit zwischen 3300 und 4800 U/min dreht, wenn das Einlaßventil (58) in etwa maximal geöffnet ist.

28. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorher-

. gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Zylinder (32) eintretende Luft einen Drall hat, der sich mit einer Wirbelgeschwindigkeit zv/ischen 3000 und 5000 U/min dreht.

29. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Zylinder (32) eintretende Luft einen Drall hat, der sich mit einer Wirbelgeschwindigkeit zv/ischen 3400 und 4500 U/min dreht.

30. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (D-j^) des Kolbens (34) und des Quadrates des Durchmessers (D2²) der Verbrennungskammer (40) zwischen 2.2 und 3.3 liegt.

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31. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Quadrates des Durchmessers (Dq ^) des Kolbens (34) und des Quadrates des Durchmessers (D2²) äev Verbrennungskammer (40) zwischen 2.3 und 3.2 liegt. - .

32. Dieselmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (64) eine Brennstoffmenge zwischen 1,1 und 1,6 mm 3 pro Winkelgrad bei einer Kurbelwellen-Stellung von 5° der Verbrennungskammer (40) zuführt und diese bis zu einer ICurbelwellenstellung von 8° konstant hält und dann während einer Kurbelwellenstellung zwischen 7° und 12° allmählich auf 0 absenkt.

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