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Zwillingskolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft Zwillingskolbeneinspritzbrennkraftmaschinen,
bei denen sich in jedem von zweien miteinander durch einen gemeinsamen Verbrennungsraum
ständig in Verbindung stehenden Zylindern ein Arbeitskolben bewegt, wobei der eine
Kolben dem anderen voreilt.
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Es ist bekannt, bei Maschinen dieser Bauart den Verbrennungsraum in
mehrere miteinander in Verbindung stehende Teile zu unterteilen und in dem als Mischraum
dienenden Raumteil,die Mündung der Kraftstoffzuführung und ,die Eintrittsöffnung
für die vom Arbeitszylinder einströmende Ladeluft einander gegenüberliegend ,anzuordnen.
Bei den bisherigen Anordnungen dieser Art vollführte die Luft im Mischraum mehr
oder weniger eine Art Wirbelbewegung, d. h. sie strömte der Kraftstoffeintrittsstelle
bereitsvon Verbrennungsprodukten verunreinigt wieder zu. Bei Zwillingskolbenmaschinen
mit einem die beiden Arbeitszylin@derräume geradlinig verbindenden Mischkanal trat
zwar diese für die Verbrennung nachteilige Rückströmung der Verbrennungsprodukte
zum frisch eintretenden Kraftstoff nicht auf, jedoch mußten zwecks Erzielung eines
wirksamen Mischkanals die Zylinder in zu großem Abstand voneinander angeordnet werden,
so daß die Anordnung eines solchen Mischkanals höchstens bei in einer zur Kurbelwelle
senkrechten Ebene paarweise V-förmig angeordneten, d. h. voneinander schon .ohnehin
verhältnismäßig Zweit liegenden Zylindern in Frage kommen konnte. Zweck der Erfindung
ist, bei Zwillingskolbenmaschinen mit Selbstzündung eine sich über die ganze Länge
des Mischraumes erstreckende, :entgegengesetzt zur Kraftstoffströmungsrichtung vor
sich gehende Strömung aufrechtzuerhalten und dadurch eine innigere Vermischung von
Kraftstoff und Verbrennungsluft, mithin ,eine vollkommenere Verbrennung als bisher
zu erzielen. Bei der erfindungs;gemäßen Maschine können die Zwillingszylinder ,auch
;ganz nahe zueinander angeordnet werden.
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Gemäß der Erfindung ist der gemeinsame Verbrennungsraum derart unterteilt,
daß der mit .dem Zylinderraum des nacheilenden Kolbens unmittelbar verbundene Teil
den Mischraum bildet, in welchem die Kraftstoi-fzuführung mündet, während mit dem
Zylinderraum des voreilenden Kolbens ein Sammelraum in unmittelbarer Verbindung
steht. Durch die Anordnung eines solchen Sammelraumes wird erreicht, daß die Verbrennungsprodukte
aus dem Mischraum durch für die Verbrennung sehr günstig gelegene Kanäle abgeführt
werden können. Gemäß der Erfindung gehen diese Abblasekanäle für die Verbrennungsprodukte
vom Mischraum in der Nähe der Kraftstoffeinführungsstelle aus. Dank dieser Anordnung
entsteht im Mischraum eine sich über dessen ganze Länge erstreckende, der Kraftstoffeinströmungsrichtung
entgegengesetzte Luftströmung.
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Die Einspritzung beginnt, sobald der eine Kolben die bbere Totlage
erreicht hat und
aus dieser Stellung attsschiebt. Aus dem Zylinder
des ,anderen, noch aufwärts strebenden Kolbens strömt hierauf Luft in den düsenförmig
ausgebildeten Mischraum ein, dgrrht w elche der ihr aus Tier gegenüberliegenü: öffnun.g
entgegenströmende Kraftstoff z@xK stäubt und verbrannt wird. Da die Abblasekanäle
für die Verbrennungsgase in den Sammelraum münden, welcher mit dem Zylinder des
beim Einsetzen der Einspritzung bereits ausschiebenden Kolbens in Verbindung steht,
pflanzt sich der wachsende Druck in dieser Richtung fort, d. h. die Verbrennungsgase
blasen durch diese Kanäle in den sich infolge der Kolbenbewegung schnell vergrößei-nd.en
Raum ab. Die Luft- bzw. Gasströmung ist im ganzen Mischraum ständig gleich gerichtet,
so daß der eingeführte Kraftstoff stets auf frische, hochverdichtete und hocherhitzte
Verbrennun,gsluft trifft.
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Um die Vermischung und dadurch die Verbrennung weiter zu begünstigen,
sollen die Abblasekanä12 vorzugsweise um :eine von der Strömungsachse des Kraftstoffes
wesentlich abweichende Achse verlaufen. Auf diese Weise wird in den Gleichstrom
ein Richtungswechsel eingeschaltet, welcher dazu beiträgt, die im Mischraum noch
nicht verbrannten Kraftstofftropfen durch Verwirbelung zu verbrennen.
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Die Strömung der verdichteten Luft im Mischraum wird dadurch günstig
beeinflußt, daß die Summe der Abblasekanalquerschnitte größer oder zumindest ebenso
groß gewählt wird wie der Querschnitt der Lufteintrittsöffnung.
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Der Sammelraum ist in Anpassung an die Anordnung der Abblasekanäle
zweckmäßig ringförmig ausgebildet. Die Abblasekanäle münden in .diesem Falle in
von der radialen abweichender Richtung in den Sammelraum, so daß auch hier -eine
kreisende Gasströmung entsteht und eriva hierherg:elangende, noch' unverbrannte
Kraftstoffteilchen daselbst verbrannt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ,gelangt sein
Teil des Kraftstoffes nach Durchquerung des Mischraumes in den Zylinder des derzeit
noch die Luftverdichtung bewerkstelligenden Kolbens und wird hier verbrannt. Infolgedessen
.nehmen in diesem Arbeitszylinder Druck und Temperatur sowie die Abströmungsgeschwindigkeit
der Luft zu, was für die Verbrennungsbedingungen günstig ist. Die Menge des in.
den Arbeitszylinder gelangenden Kraftstofffes hängt von der Größe der öffnungsquers.chnitte
des Mischraumes bzw. der durch diese Querschnitte bedingten Strömungsgeschwindigkeit
der Luft ab. Eine engere Lufteinlaßöffnung bzw. eine dementsprechend größere Eintrittsgeschwindigkeit
der Luft gestattet den Durchtritt kleinerer Mengen des aus der entgegengesetzten
Richttmg kommenden Kraftstoffes in den Arbeitszylinder als eine größere Öffnung.
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Der Mischraum kann auch im gemein-. einen Zylinderkopf oder,
um auf die möglichst wirksame Kühlung des Zylinderkopfes nicht verzichten zu müssen,
seitlich bzw. in der Zylinderwand ausgebildet werden.
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Die Zeichnung stellt zwei beispielsweise Ausführungsformen der erfndungsgemälkn
Zwillingskolbenbr ennkraftmaschine dar.
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Abb. i ist ein Schnitt durch eine Maschine, bei welcher der Mischraum
im gemeinsamen Zylinderkapf angeordnet ist.
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Abb. z ist ein - Schnitt durch die Achse des Zylinders, einer Maschine,
bei welcher der Mischraum seitlich in der Zylinderwand ausgebildet ist.
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Abb.3 ist ein Schnitt durch die Maschine nach Abb. z, senkrecht zur
Ebene der Abb. a.
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Als der sich ün Zylinder i bewegende Kolben2 aus der dargestellten
oberen Totlage seinen Weg abwärts beginnt, ist der seinen oberen Totpunkt noch nicht
erreichte Kolben q. im Zylinder 3 noch im Aufstieg begriffen und drängt die Luft
aus- dem Zylinder 3 in den im gemeinsamen Zylinderkopf i o der beiden Zylinder vorgesehenen
düsenförmigen Mischraum 5. Gleichzeitig tritt hierher, und zwar zum Mischraum koaxial,
durch die Düse 6 auch der Kraftstoff ein, der durch die aus der entgegengesetzten
Richtung auf ihn zuströmende .Luftaufgehalten und zerstäubt wird. Hier geht zum
überwiegenden Teil die Verbrennung vor sich und tritt die Druckzunahme ein. Da der
sich oberhalb des aasschiebenden Kolbens z schnell vergrößernde Zylinderraum mittels
des Kanals 7 finit dem ringförmigen Sammelraum 8 in Verbindung- steht, blasen die
Verbrennungsgase durch die den Sammelraum 8 und den Mischraum 5 verbindenden, von
der Nähe der Kraftstoffeintrittsstelle ausgehenden Kanäle 9 ab, und zwar in von
der Strömungsrichtung des Kraftstoffes abweichender Richtung. Die Summe der Querschnittsflächen
der Kanäle 9 ist größer als der kleinste Querschnitt des Mischraumes 5. Die Achsen
sämtlicher Kanäle 9 weichen von der Radialrichtung im gleichen Sinne ab, so :daß
im Sammelraum 8 eine kreisende Gasströmung entsteht und etwa hierhergelangende unverbrannte
Kraftstoffteilchen hier verbrennen. Nach beendeter Verbrennung sind die Drucke in
den Zylindern und in den Räumen 5 und 8 annähernd gleich,, und die Entspannung ;geht
vor sich.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. - und 3 ist der Mischraum 5 und
der Sammelraum 8 in der Wandung des Doppelzylinders. ausgebildet, so daß die Ausbildung
des Zylinderkopfes
sich von der üblichen nicht unterscheidet.
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Je nach dem Querschnitt des Mischraumes 5 und der Kraftstoffeinström,geschwindigkeit
,gelangt ein Teil des Kraftstoffes durch den Mischraum 5 in den Zylinder 3 und wird
hier verbrannt. Auf diese Weise nehmen Druck und Temperatur im Zylinder 3 zu, und
die erhitzte Luft strömt von hier mit noch größerer Geschwindigkeit in den Mischraum
5.
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Der Mischraum kann in Form eines belieb igen Rota:ti,o;nskö[rpers,,
beispielsweise konisch,, zylindrisch usw., ausgebildet werden.
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Zur Spülung der Zylinder können verschiedene ,an .sich bekannte Vorkehrungen
getroffen, z. B. Schlitze, Ventile o. dgl., vorgesehen werden.