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Selbstzündende, luftverdichtende Brennkraftmaschine Es ist bei selbstzündenden,
luftverdichtenden Brennkraftm@aschinen bereits bekannt, den Brennraum seitlich im
Zylinderkopf anzuordnen und ihm eine in Richtung der Brennstoffeinspritzung langgezogene
Form zugehen. In diesen Raum wird bis zu Beendigung des Verdichtungshubes irre wesentlichen
die gesamte Ladeluft aus dem Hubraum übergeschoben.
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Befindet sich, wie es bei bekannten Maschinen dieser Art der Fall
ist, der überströmkana,l an dem der Einspritzdüse gegenüberliegenden Ende der länglichen
Kammer, so ist während der Brennstoffeinspritzung die Richtung der einströmenden
Luft der Richtung, des Brennstoffstrahles entgegengesetzt, wodurch die Durchschlagskraft
des Strahles vermindert und eine Durchsetzung der Brennkammer mit zerstäubtem Brennstoff
auf die ganze Länge der Kammer wesentlich erschwert wird. Nach Eintritt der Zündung
und Druckstelgerun@g in der Kammer wäre wohl eine Mitstrom von noch flüssigen und
gasförmigen Ladebestandteilen möglich, jedoch ist bei sehr rasch laufenden Maschinen
die Einspritzung in diesem Zeitpunkt wegen des Zündverzuges schon beendet, so daß
kein Mitstrom von noch eigene Bewegungsenergie enthaltenden Brennstoffteilchen und
Gasbestandteilen mehr zustande kommt.
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Bei anderen, ebenfalls bekannten Maschinen der genannten Gattung befindet
sich der Verbindungskanal zwischen Hubraum und: Brennkammer am düsenseitigen Ende
der langgezogenen Kammer, und dieser Gattung gehört auch die Maschine nach vorliegender
Erfindung an. Während der Einspritzung, die bis zum Ende des Verdichtungshubes im
allgemeinen schore beendet ist, fließt nunmehr die in die Brennkammer eingepreßte
Ladeluft im Mitstrom mit dem Brennstoffstrahl und befördert somit die Durchsetzung
der Kammer auf ihre ganze Länge mit aufgelösten Treiböltropfen. Auch die Erhaltung
eines Strahlkernes des Brennstoffes, der in annähernd geschlossener Form die Kammer,
längsweise vollständig durchschlägt, wird durch den Mitstrom begünstigt.
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Bei bekannten Maschinen dieser Art ist nerv die Einspritzdüse gleichachsig
mit der Brennkammer angeordnet, so daß, auf die einzelnen Kammerquerschnitte bezogen,
eine gleichmäßige Durchsetzung der Kammer mit Brennstofftröpfchen eintritt und nach
Einsetzen der Zündung auch ein mit der Kammerachse etwa paralleles Fortschreiten
der Flamme in Richtung des Brennstoffstrahles und ebenso eine symmetrische radiale
Ausbreitung der Brennzone von jedem Punkte der Kammerachse aus stattfindet. Steigt
infolge der Verbrennung der Druck in der Kammer nach anfänglich langsamer Erhöhung
in der bekannten Weise plötzlich jäh an, so muß die gesamte geschilderte Bewegung
der Ladung und der Flammenfront zunächst aufgehalten und darauf infolge des Druckunterschiedes
zwischen
Brenn- und Hubraum, der durch den inzwischen rückläufigen Arbeitskolben stetig vergrößert
wird, in die umgekehrte Richtung gebracht werden, damit die. Überströmung durch
den düsenseitig lieget;; den Verbindungskanal hindurch in den H-a° rauen erfolgen
kann. Das ergibt Stoß- und Wirbelverluste in der Ladung, die die nutzbare Maschinenleistung
vermindern.
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Erfindungsgemäß werden derartige Nachteile dadurch vermieden, daß
an einer Brennkammer, deren Querschnitt von dem mit Bezug auf die Kammerachse symmetrisch
liegenden Mündungsquerschnitt des Verbindungskanals ab bis zu der Umlenks.telle
an ihrer Rückwand gleich bleibt, die Kammerachse zur Brennstoffdüsenachse derart
geneigt ist, daß die Einspritzdüse lediglich den oberen Teil der Brennkammer mit
Brennstoff beschickt. Die Düse mündet dabei vorzugsweise an der oberen Ecke der
kanalseitigen Ward des Brennraumes, und ihre Achse ist etwa auf die Mitte der gegenüberliegenden
Wänd gerichtet, so daß der Strahlkegel des Brennstoffes bis in die Nähe der unteren
Ecke der letzteren Wand reicht und einen im Hauptlängsschnitt etwa durch eine Diagonale
des Brennraumes begrenzten unteren Raumteil frei läßt. Wenn nun eine gewisse Strecke
hinter der Düsenmündung die Zündung einsetzt, so wird die in Richtung des Brennstoffstrahles
weiterschreitende Flamme zunächst im wesentlichen nur den oberen, mit Brennstoff
durchsetzten Raumteil erfüllen, dessen Luftinhalt somit zuerst aufgezehrt wird.
Die Zündung wird erleichtert, wenn der Brennstoffstrahl an seiner Wurzel unmittelbar
von lebhaft in .den Brennraum einströmender Luft getroffen wird, die Luft also nicht,
wie bei bekannten Maschinen der vorausgesetzten Gattung, in der Hauptsache seitlich
zum Einspritzstrahl und insbesondere tangential zum Kreisumfang der Brennkammer
eingeführt wird, sondern der Verbindungskanal, wie schon ausgeführt, einen mit Bezug
auf die Kammerachse symmetrisch liegenden Mündungsquerschnitt aufweist. Dadurch
wird auch der Transport der Flamme bss an das der Düse gegenüberliegende Ende der
Brennkammer erleichtert, denn Schraubenwirbel der Ladeluft fallen hierbei fort.
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Wenn nunmehr infolge des rasch ansteigenden Verbrennungsdruckes in
der Kammer und der Saugwirkung des rückläufigen Kolbens .die Rückströmung aus der
Kammer in den Hubraum stattfindet, so muß die Flamme durch den unteren, noch reine
Frischluft enthaltenden Abschnitt der Brennkamm-er hindurch zum Verbindungskanal
gezogen werden, und das brennende Gemisch verzehrt die F rischluftmenge in diesem
Abschnitt. Die Flammenfront durcheilt also nach dem Richtungswechsel der Strömung
nicht, wie bei den bekannten Maschinen mit gleichachsig zur. ...Kammer angeordneter
Düse, den früheren :-Weg, auf dem sie nur Widerstand und über-@::,:dies im wesentlichen
schon Abgase vorfinden 1t,ürde, sondern weicht dieser Zone aus und findet neuen
Sauerstoff zum Weiterbrennen. Die fortschreitende Brennzone wird daher nicht mit
Abgasen verwirbelt, und auch ein erheblicher Teil von Verlusten an Strömungsenergie
durch die sonst eintretenden Prall-und Wirbelwirkungen wird eingespart.
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In Weiterentwicklung der Erfindung kann an der Rückwand der Brennkammer
ein Umlenkkegel angeordnet sein. Wird dieser in der hier vorausgesetzten leicht
schrägen Richtung von Kernteilen des Brennstoffstrahles, die ihre volle Durchschlagskraft
bewahrt haben, erreicht, so prallen diese Flüssigkeitsteile unter Zerstreuung etwa
in Richtung der in der geschilderten Weise schräg nach unten zum Verbindungskanal
abziehenden Flammenfront zurück find fügen sich somit der Brennzone ein. Vor dem
Zündvorgang etwa schor. an den. Kegel angeprallter Brennstoff wird zum mindesten
zerstreut und haftet der Rückwand.nicht gesammelt an, was nur zu Verkrustungen an
dieser Stell.. und zu Brennstoffverlusten führen würde.
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Wird ferner erfindungsgemäß ein mit der Brennkammer gleichachsiger
Luftspeicher an die Rückwand angeschlossen, so muß die mit großer Energie erfolgende
Ausblasung aus diesem unmittelbar angespritzten Speicher die Rückströmung aus der
Brennkammer beschleunigen, da der aus- dem Speicher mit hoher Geschwindigkeit hervorschießende
Flammenstrahl von Vornherein diese Rückströmrichtung verfolgt.
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Ordnet man gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einen
Luftspeicher oberhalb der Düsen- und Kanalmündungen und senkrecht zur Düsenachse
an, so daß die Speicherausblasung mit kurzem Weg unmittelbar in den Verbindungskanal
hinein erfolgt, so wind zwar die Ladung des Speichers mit Brennstoff schwächer,
dafür aber ist der Ausblasestoß des Speichers imstande, eine injektorartige Saugwirkung
auf .die rückströmenden brennenden Kammergase auszuüben und somit die Abströmung
aus der Brennkammer zu beschleunigen.
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Auf der Zeichnung sind in den Abb. z bis 8 vier Ausführungsbeispiele
von selbstzündenden, luftverdichtenden Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen gemäß
der Erfindung teils im senkrechten, teils im waagerechten Querschnitt durch den
Brennraum und die Einspritzdüse veranschaulicht.
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In den Abbildungen ist jeweils der Zylinder
mit a,
der Kolben mit b, der Zylinderdeckel mit c, die Brennkammer mit d, der Kolbenhubraum
mit e, die Einspritzdüse mit f, der Verbindungskanal zwischen Brennkammer
d und Hubraum e mit g, das Einlaßventil mit i bezeichnet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i und 2 ist die der Einspritzdüse
gegenüberliegende Wand der Brennkammer glatt gehalten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 und q. ist diese Wand mit
einem vorspringenden, Umlenkkegel h versehen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 und 6 ist an der Rückwand
der Brennkammer d noch ein Luftspeicher L angeschlossen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 7 und 8 ist die der Einspritzdüse
f gegenüberliegende Wand der Brennkammer d glatt gehalten und ein Luftspeicher in
oberhalb der Düsen- und Kanalmündungen senkrecht zur Düsenachse angeordnet.