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Brennkraftmaschine mit luftloser Einspritzung. Es sind Brennkraftmaschinen
mit luftloser Einspritzung bekannt, bei denen die Zylinder mit Einrichtungen versehen
sind, infolge derer ein eintretender Luftstromin bekannter Weise eine Drehungsbewegung
der im Zylinder enthaltenen Luftmasse hervorruft und in die dann der Brennstoff
schließlich eingespritzt wird, so daß die Luftmasse in Wirbelungen um die Zylinderachse
oder eine ihr parallel laufende Achse versetzt wird. Solche Maschinen hat man ferner
mit einer Einspritzvorrichtung versehen, durch die das Öl in der Form eines
flachen Fächers in die Lüftmasse eingespritzt wurde, wobei es weniger auf die Form
des Fächerstrahles ankam, als darauf, daß die Fächerebene parallel zur Zylinderachse
sieht, im Gegensatz zu anderen bekannten Einrichtungen, bei denen die Fächerebene
quer zur Zylinderachse oder Wirbelungsachse der Luftmasse gerichtet ist.
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Maschinen mit Einspritzung des Brennstoffs in dieser Art weisen einen
sehr erheblich verbesserten Wirkungsgrad gegenüber Maschinen mit der Einspritzung
des Brennstoffs in anderer Fächeranordnung auf, wegen der Wirbelung, die dem Zylinderinhalt
vor und während des Verbrennungshubes durch den Durchgang der Luft durch den Brennstoffächer
erteilt wird. Indessen ist beobachtet worden, daß die Zylinderwandungen durch die
Verbrennung von Brennstoffteilchen in ihrer unmittelbaren Nähe stark angegriffen
werden, Gegenstand der Erfindung ist es, in einer derartigen Maschine den vorerwähnten
Nachteil zu vermeiden und zugleich die durch die beschriebene Einrichtung hervorgerufene
Dreh- oder Wirbelbewegung der Luftmasse im Zylinder zu beschleunigen. Beides wird
dadurch erreicht, daß die Verbrennungskammer im wesentlichen durch zwei mit ihrer
Höhlung einander zugekehrte, in achsialer Richtung gegeneinander verschiebbare,
konkav, zweckmäßig halbkugelig gestaltete Wanclungen gebildet wird. Dadurch wird
einmal die Brennstoff- und Luftentladung weiter nach innen verlagert und weiter
der so zusammengedrängten Luftmenge eine Wirbelbewegung erteilt, zusätzlich derjenigen,
die ihr vermöge der sonst getroffenen Anordnungen schon
ohnehin
innewohnt. Hierdurch wird der thermische Wirkungsgrad der Maschine er-' lieblich
verbessert. Es ist noch nicht völlig aufgeklirt, auf welchen Vorgängen diese Verbesserung
des thermischen Wirkungsgrades beruht. Sicherlich aber tragen dazu bei teils die
erwähnte zusätzliche Wirbelung, teils der Umstand, daß die Luft- und Gasteilchen
der Ladung während der erwähnten Verlagerung dichter aneinandergedrängt werden,
und möglicherweise die Herabsetzung des Wärmebetrages, der bei den bisherigen Anordn-tingen
aus der verbrennenden Ladung in die Zvlinderwände übergeht, weil nach der Erfindung
die Ladung von der Wandung abgedrängt wird.
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Demgemäß ist nach der Erfindung die Brennkraftmaschine folgendermaßen
angeordnet: Innerhalb des Zylinders befindet sich eine Brennstoffkammer, deren Mittelpunkt
ungefähr in der Längsachse des Zylinders liegt und die mit zwei nach außen gewölbteli,
am besten halbkugelig gestalteten Wandungen versehen ist, deren Wölbungen gegeneinander
gerichtet sind. Diese mit der konkaven Auswölbung versehenen Wandungen bewegen sich
im Kompressionshub in achsialer Richtung gegeneinander, während zwischen ihnen die
Brennstoffeinspritzung stattfindet, und zwar in Form des ebenen Brennstoffächers,
der in die im Zylinder befindliche umwirbelnde Luftinasse in einer Ebene eintritt,
die ungefähr mit der Wirbe-Itingsachse zusammenfällt. jede der beiden Wölbungen
entspricht, wie schon bemerkt, ungefähr einer Halbkugel. Die eine Wiilbung kann
beispielsweise von der oberen Stirnwand eines unteren Kolbens gebildet werden, die
ihre eingewölbte Oberfläche nach aufwärts kehrt und gegenübersteht der unteren Stirnwand
eines oberen Kolbens, der in demselben Zvliii(ler wie der untere sich bewegt und
die eingewölbte Oberfläche nach abwärts kehrt. Wenn diese beiden halbkugelig gewölbten
Oberflächen dicht aneinanderliegen, wie am Ende des Ko#mpressionshubes, so ist ihr
kugeliger Innenraum von der Zvlinderwandung im allgemeinen 1.etrennt und steht mit
dieser in Verbindung nur durch den schmalen äquatorialen Spalt, der dem Abstand
der beiden Kolben in ihrer Endlage entspricht.
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Die beiden Halbkugeln bilden an ihrem äußeren Rand eine Art Kante.
Wenn sie und damit die Kanten sich nähern, so drängen sie #on der Zylinderwandung
her die Verbrennungsluft und den eingespritzten Brennstoff nach der 'Mitte der kugeligen
Wölbungen hin zusammen, und dadurch wird eine Dreh- oder Wirbelbewegung hervorgerufen,
die sich zu durjenigen noch addiert, die durch die beschriebene Art der Einführung
der Verbrennungsluft schon ohnehin herbeigeführt wird, und zugleich -wird das Innere
der Zylinderwandung gegen den Verbrennungsraum, bis auf den erwähnten schmalen Spalt,
vollständig abgeschirmt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an verschiedenen Ausführungsarten
erläutert. Abb. i ist ein senkrechter Mittelschnitt durch einen Zvlinder mit zwei
gegenläufigen Kol-1,en. A#b. 2 ist ein Ouerschnitt nach der Linie 2-:2 der Abb.
i, Abb. 3 ein senlzrecbter Schnitt durch eine Einkolbenmaschine, Abb. 4 ein
Querschnitt nach der Linie 4-4 der Abb. 3. Abb. 5 ist ein senkrechter
Schnitt durch eine Maschine von abgeänderter Ausführungsart. Abb. 6 ist wieder
ein Querschnitt nach der Linie 6-6. Abb. 7 ist ein senkrechter Mittelschnitt
einer doppelt wirkenden Maschine, Abb. 8 wieder ein Querschnitt nach der
Linie 8-8 der Abb. 7, und Abb. 9 endlich ist eine Teildarstellung,
die (las untere Ende des Zylinders der -'#bb. 7 in einem Schnitt zeigt, der
rechtwinklig zu der Schnittebene der Abb. 7 geführt ist.
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Der Zylinder io - d er Ausführungsforin nach Abb. i und 2-
ist mit zwei gegenläufigen Kolben ii und 12 versehen. Diese haben Köpfe 13 Lind
14, in denen halbkugelige VV-ölbungen 15 und 16 vorgesehen sind, so daß, wenn die
beiden Kolben sich nähern, ein kugeliger Hohlratim entsteht, der von der Zylinderwandung
abgetrennt ist durch die 1#olbenwand und mit ersterer nur durch den schmalen äquatorialen
Spalt 17 in Verbindung steht, der dein Abstand der beider, Kolben in ihren
Endstelltingen entspricht.
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In der Höhe dieses Spaltes 17 sind zwei oder mehrere Einspritzdüsen,
wie 19 und :2o, in der Zylinderwandung vorgesehen, durch die der Brennstoff
in Form von ebenen Brennstoffächern in die von del Halbkugeln T5 und 16 gebildete
Kammer eingespritzt wird. Die Wandungen im Spalt sind, wie bei 2,1 ersichtlich,
abgesetzt, wodurch Raum zur Entwicklung der Brennstoffächer geschaffen und zugleich
verhindert wird, daß der Brennstoff teilweise auf Teile der Kolben auftritt: Der
Zylinder io hat weiter eine Reihe von Einlaßkanälen 22 für Spülluft, die so gestellt
und ausgebildet sind, daß sie durch den sich zurückbewegenden Kolben 11, 13
am Ende von dessen Abwärtshub freigelegt werden und daß der Spülluftstrom beim Eintritt
in den Zylinder eine Wirbelbewegung erfährt. Die Achsen der Kanäle 2:2 stehen geneigt
zu den Radialebenen des Zvlinders, wie in Abb. 2 ersichtlich, und stehen zugleich
schief zur Zvlinderachse, wie aus Abb. i züi erkennen. Letzteres ist aber nicht
unbedingt
erforderlich. Die Wirbelbewegung vollzieht sich einerseits
in der Richtung der Pfeile 23
in Abb.:2 und hat andererseits eine Komponente,
die achsial zum Zvlinder io gerichtet ist.
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Die Auslaßi;ffnungen für den Zylinder ##ind bei 24 angegeben, sie
werden vom Kolben 12 und 14 freigegeben, wenn dieser seinen Aufwärtshub vollendet
hat. Diese Auslaßöffnungen liegen, wie ersichtlich, am entgegengesetzten Ende des
Zylinders, wie die Luftkanäle 22.
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Die Einspritzung des Brennstoffs in den Zylinder in Form der Brennstoffächer
geschieht an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen.
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In Abb. 3 und 4 ist eine Einkolbenmaschine dargestellt. Der
Zylinder :25 ist mit einem Zylinderkopf 26 versehen, der nach dem Zylinderinnern
hin eine halbkugelige Wölbung 27 aufweist. Der Kolben 28 aber hat
einen Kopf 29, der mit einer symmetrisch gestellten halbkugeligen Höhlung
30 versehen ist. Beide Höhlungen zusammen bilden wieder eine kugelige Verbrennungskammer.
Der-Brennstoff wird durch eine einzige Düse 3f eingespritzt, die in der Achse des
Zylinders liegt und dem Brennstoff die Form eines Brennstoffächers erteilt, d#ess-n
Ebene diametral zu der kugeligen Verbrennungskammer :27, 30 liegt.
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Die Spülluft tritt wieder durch Kanäle 3:2 ein, die nach vollendetem
Abwärtshub des Zylinders freigegeben werden und wiederum so schief gestellt sind,
daß sie der Luft eine Wirbelung in Richtung der Pfeile 33 erteilen. Die Auslaßkanäle
34 werden vom Kolben ebenfalls am Ende des Abwärtshubes freigegeben.
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Die Ausführungsart der -,#,bb. 5 und 6 entspricht ini
wesentlicheji derjenigen der Abb- 3
und 4. Indessen sind an Stelle einer einzigen
Einspritzdüse 3 1 deren zwei (35) vorgesehen die, wie bei Abb. i,
in den Zylinder in &m vorerwähnten äquatorialen Spalt zwischen den beiden Wölbungen
27 und 30
münden. Durch jede von ihnen wird der Brennstoff in Form
eines Brennstoffächers eingespritzt, der diametral zur Verbrennungskammer liegt.
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Abb. 7 bis 9 zeigen eine doppelt wirkende Maschine.
Der Zylinder 36 ist an beiden Enden durch Köpfe 37 und 38 geschlossen,
die mit den halbkugeligen Wölbungen 39 und 40 versehen sind. Der Kolben 41
hat an beiden Enden entsprechende halbkugelige Wölbungen42 und 43, die mit den Wölbungen
39 und 4o genau wie hei den anderen Ausführungsformen zusammen wirken, so
daß während des Hin- und Hergehens des Kolbens jeweilig kugelige Verbrennungskammern
entstehen. An beiden Zylinderenden sind wieder Brennstoffdüsen44 und 45 wie bei
der Ausführungsforin nach Abb. 5
vorgesehen, die den Breanstoff in die beiden
bei dem Hin- und Hergehen des Kolbens sich bildenden Kammern einspritzen. Die Spülitift
tritt durch Kanäle 46 ein, die wieder so angeordnet sind, daß die Luft in eine Wirbelung
oder Drehung versetzt wird, wie sie in Abb. 8 durch die Pfeile 47 angedeutet
ist. Bei 48 sind Auslaßkanäle vorgesehen. Beide befinden sich in der Mitte des Zylinders,
so daß sie vom Kolben an beiden Enden seines Hubes freigelegt werden. Die Abb.
9 zeigt einen Schnitt, der rechtwinklig zur Ebene der Abb. 7 geführt
ist, und läßt die Kolbenstangen 49 erkennen, weiter Nuten 5o und ,#i, die in den
Wandungen der kugeligen Verbrennungskammern vorgesehen sind und die die fächerförmige
Gestaltung des Brennstoffstrahles ermöglichen.
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Im Betrieb von Maschinen nach derartigen Ausführungsformen ist es
vorteilhaft, daß während des normalen Ganges der Maschine (-lie halbkugeligen Wandungen
der Verbrennungskammer auf hoher Temperatur erhalten werden, beispielsweise auf
Rotglut, wodurch ,cranz besonders befriedigende Resultate sich erzielen lassen.