DE809266C

DE809266C - Dieselmaschine

Info

Publication number: DE809266C
Application number: DEP36081A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl-Ing Kloss
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1949-03-08
Filing date: 1949-03-08
Publication date: 1951-07-26

Description

Dieselmaschine Die Erfindung betrifft eine Dieselmaschine, bei der bei Annäherung des Kolbens an den oberen Totpunkt vom Zylinderboden und von der Kopffläche des Kolbens ein nahezu die gesamte Verbrennungsluft aufnehmender Verbrennungsraum gebildet wird, in dem zwecks inniger Mischung mit dem Brennstoff eine Bewegung der Verbrennungsluft erzeugt wird.
Die Erfindung besteht darin, daß der Verbrennungsraum walzenförmig ausgebildet und mit seiner Achse quer zur Zylinderachse angeordnet ist und daB die Verdrängerwirkung der seitwärts des Verbrennungsraumes liegenden Flächen des Zylinderbodens und des Kolbens gegen Ende des Verdichtungshubes im Verbrennungsraum eine sich drehende Luftwalze erzeugt, in deren Längsrichtung der Brennstoff eingespritzt wird.
Durch die Erfindung wird eine Dieselmaschine geschaffen, die sehr leicht anspringt und bei der sich der Kolben und der Zylinder während des Betriebes weniger aufheizen als bei den bekannten Dieselmaschinen mit abgeschnürten Brennräumen. Sie hat einen sehr günstigen Brennsfoffverbrauch. Bei ihr läBt sich mit Vorteil eine einfache, einen einzigen Strahl erzeugende Düse verwenden. Infolge der langgestreckten Form des Verbrennungsraumes kann sich der aus der Brennstoffdüse austretende Brennstoffstrahl frei entwickeln, ohne eine Wand des Verbrennungsraumes stark zu benetzen.
In der Zeichnung sind in io Abbildungen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise schematisch dargestellt.
In den Abb. i und a sind der Kolben und der Zylinder einer Dieselmaschine dargestellt. Die Abb. i zeigt einen senkrechten Längsschnitt. Die Abb. a ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Abb. i. Der Kolben ist mit i bezeichnet. a ist der Zylinder. Die Dieselmaschine weist einen Verbrennungsraum 3 auf, der bei Annäherung des Kolbens an derl oberen Totpunkt gebildet wird und der nahezu die gesamte Verbrennungsluft aufnimmt. Am Ende des Verdichtungshubes des Kolbens i wird im Verbrennungsraum 3 zwecks inniger Mischung der Verbrennungsluft mit dem durch die Einspritzdüse 4 eingespritzten Brennstoff eine Bewegung der Verbrennungsluft erzeugt. Zur Bildung des, Verbrennungsraumes 3 sind der Zylinderboden und die Kopffläche des Kolbens i je einmal abgestuft, und zwar so, daß sich die Stufen im oberen Totpunkt des Kolbens i ineinanderschieben, wobei die Stufenstege 5 einen größeren Abstand voneinander haben, während sich die Stufenflächen 6 bzw. 7 so viel als möglich nähern. Es entsteht auf diese Weise ein Verbrennungsraum, der im wesentlichen walzenförmig ausgebildet und mit seiner Achse quer zur Zylinderachse angeordnet, ist. Durch die Verdrängerwirkung der seitwärts des Verbrennungsraumes 3 liegenden Flächen 6 des Zylinderbodens und der Flächen 7 des Kolbens i wird gegen Ende des Verdichtungshubes im Verbrennungsraum 3 eine sich drehende Luftwalze erzeugt. Durch die Anordnung der Einspritzdüse 4 an einem Ende des Verbrennungsraumes 3 wird der Brennstoff in der Längsrichtung des Verbrennungsraumes 3 bzw. der Luftwalze eingespritzt. Bei der Dieselmaschine nach den Abb. i und 2 liegt der Verbrennungsraum 3 mit seiner Längsachse in einer senkrecht zur Zylinderachse gerichteten Ebene. Dabei schneidet die Achse des Verbrennungsraumes 3 die Zylinderachse. Es ist jedoch möglich und unter Umständen sehr vorteilhaft, wenn der Verbrennungsraum mit seiner Längsachse neben der Zylinderlängsachse liegt, wie aus der Abb. 5 zu erkennen ist. Während bei der Dieselmaschine nach den Abb. i und 2 von beiden Seiten des Verbrennungsraumes her je ein gleich starker flacher Luftstrahl tangential im gleichen Drehsinn in den Brennraum einströmt, ist bei der Dieselmaschine nach der Abb.5 einer der Luftstrahlen wesentlich stärker als der andere. Es wird dadurch erreicht, daß sich die Luftwalze im Verbrennungsraum mit einer größeren Geschwindigkeit dreht. Dies ist in bezug auf die Mischung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff vorteilhaft. In Abb. 5 ist der Kolben mit 8 und der Zylinder mit 9 bezeichnet. io ist der Verbrennungsraum und i i die Einspritzdüse. 12 und 13 sind die den stärkeren Luftstrahl erzeugenden Flächen des Zylinderbodens bzw. des Kolbens B.
In den Abb. 3 und 4 sind der Kolben und der Zylinder einer anderen Dieselmaschine dargestellt. Die Abb.3 zeigt einen senkrechten Längsschnitt. Die Abb. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Abb.3. Die Dieselmaschine nach den Abb.3 und 4 unterscheidet sich von der nach den Abb. i und 2 dadurch, daß die Stufenflächen 14 und 15 gewölbt sind. Auch die Stufenstege-i6 sind gebogen, so daß der Verbrennungsraum 17 im Schnitt, quer zu seiner Längsachse gesehen, etwa eine kreisförmige Gestalt hat. Die Wölbung der Stufenflächen 1,4 und 15 bringt den Vorteil, daß die Oberkante 18 des Kolbens eine in sich geschlossene, in einer senkrecht zur Zylinderlängsachse gerichteten Ebene liegende, kreisförmige Kante bildet. Die Kolbenringe haben daher, wie bei einem flachen Kolben, von der Kolbenoberkante überall den gleichen Abstand. Durch die gebogene Ausbildung der Stufenstege 16 wird eine strömungsgünstige Form der Verbrennungskammer 17 gebildet.
Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, daß, wie aus der Abb.6 ersichtlich ist, durch die Verdrängerwirkung der auf einer Seite des Verbrennungsraumes i9 liegenden Stufenflächen 2o und 21 des Zylinderbodens bzw. des Kolbens während des Verdichtungshubes ein flacher Luftstrahl erzeugt wird, der näher an der Mittelachse des Verbrennungsraumes i9 liegt. Es wird dadurch erreicht, daß auch im Kern der sich in der Verbrennungskammer 19 drehenden Luftwalze eine starke Luftbewegung erzeugt wird.
Die Abb. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Abb.7 ist ein senkrechter Längsschnitt durch den Zylinder und den Kolben einer Dieselmaschine. Die Abb.8 ist ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Abb. 7. Während bei den Dieselmaschinen nach den Abb. i bis 6 der walzenförmige Verbrennungsraum sowohl vom Zylinderboden als auch von der Kopffläche des Kolbens gebildet wird, liegt der walzenförmige Verbrennungsraum 22 der Dieselmaschine nach den Abb. 7 und 8 im wesentlichen im Zylinderdeckel 23 und wird vom Zylinderboden 24 angeschnitten, so daß sich eine langgestreckte Verbindungsöffnung vom Verbrennungsraum 22 zum Zylinderraum ergibt. Eine der beiden die Verbindungsöffnung begrenzenden Längskanten 25 ist abgerundet, während die andere Längskante 26 messerartig ausläuft. Auf der Kopffläche des Kolbens 27 ist eine in der Längsrichtung des Verbrennungsraumes 22 verlaufende Ablenknase 28 vorgesehen, die sich im oberen Totpunkt des Kolbens 27 mit seiner Seite 29 der abgerundeten Kante 25 der Verbindungsöffnung nähert und mit ihrer anderen Seite 3o die Ergänzung des Verbrennungsraumes 22 bildet. Die Ausführungsform des Verbrennungsraumes der Dieselmaschine nach den Abb. 7 und 8 hat den Vorteil, daß der Kolben 27 eine einfache Gestalt hat.
Bei der Dieselmaschine nach den Abb. 7 und 8 liegt der Verbrennungsraum 22 mit seiner Längsachse in einer senkrecht zur Zylinderachse gerichteten Ebene und schneidet mit seiner Längsachse die Zylinderlängsachse. Die Dieselmaschine nach den Abb. 9 und io unterscheidet sich von der Dieselmaschine nach den Abb. 7 und 8 nur dadurch, daß der Verbrennungsraum in der genannten Ebene seitwärts verschoben ist, so daß er mit seiner Längsachse neben der Zylinderachse liegt. Der Verbrennungsraum der Dieselmaschine nach den Abb. 9 und io ist mit 31 bezeichnet. Abb. io stellt dabei einen Schnitt nach der Linie X-X der Abb. 9 dar.
In den Abb. i bis io ist die Strömungsrichtung der Verbrennungsluft in den Verbrennungskammern durch Pfeile angedeutet.
Die Verbrennungsräume der Dieselmaschinen nach den Abb. i, 2, 7, 8, 9 und io haben auf ihrer ganzen Länge einen gleichbleibenden Querschnitt. Dies ist jedoch nicht zwingend. Der Verbrennungsraum kann sich auch nach seinen beiden Enden zu im Querschnitt verjüngen, wie dies besonders aus der Abb. 3 zu erkennen ist. Auch besteht die Möglichkeit, daß sich der Verbrennungsraum mit größer werdendem Abstand von der Einspritzdüse im Querschnitt erweitert oder verjüngt.
Die Einspritzdüse kann eine Einlochdüse sein, die einen scharfen Strahl erzeugt. Es kann aber auch eine Einspritzdüse verwendet werden, die einen stark aufgelösten Brennstoffstrahl erzeugt, z. B. eine Zapfendüse. Eine solche spritzt den Brennstoff mehr in die Nähe der Wandung des Verbrennungsraumes, so claß der Brennstoff mehr mit der unter hoher Geschwindigkeit an der Brennkammerwandung vorheiströmenden Luft in Berührung kommt. Durch die Erfindung wird jedoch in allen Fällen eine innige Mischung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff gewährleistet. Die Erfindung läßt sich mit Vorteil bei Zweitaktmaschinen, aber auch bei Viertaktmaschinen verwenden. Die Maschinen können so ausgeführt werden, daß es möglich ist, die Einspritzdüse sowohl an einem Ende als auch am anderen Ende des Verbrennungsraumes anzuschließen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Dieselmaschine, bei der bei Annäherung des Kolbens an den oberen Totpunkt vom Zylinderboden und von der Kopffläche des Kolbens ein nahezu die gesamte Verbrennungsluft aufnehmender Verbrennungsraum gebildet wird, in dem zwecks inniger Mischung mit dem Brennstoff eine Bewegung der Verbrennungsluft erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum walzenförmig ausgebildet und mit seiner Achse quer zur Zylinderachse angeordnet ist und daß die Verdrängerwirkung der seitwärts des Verbrennungsraumes liegenden Flächen des Zylinderbodens und des Kolbens gegen Ende des Verdichtungshubes im Verbrennungsraum eine sich drehende Luftwalze erzeugt, in deren Längsrichtung der Brennstoff eingespritzt wird.
2. Dieselmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum mit seiner Längsachse in einer senkrecht zur Zylinderlängsachse gerichteten Ebene liegt.
3. Dieselmaschine nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Verbrennungsraumes die Zylinderlängsachse schneidet. .
Dieselmaschine nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum mit seiner Längsachse neben der Zylinderlängsachse liegt.
5. Dieselmaschine nach den Ansprüchen i bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Verbrennungsraumes der Zylinderboden und die Kopffläche des Kolbens je einmal abgestuft sind, und zwar so, daß sich die Stufen im oberen Totpunkt des Kolbens -ineinanderschieben, wobei die Stufenstege einen größeren Abstand voneinander haben, während sich die Stufenflächen so viel als möglich nähern.
6. Dieselmaschine nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenflächen gewölbt sind.
7. Dieselmaschine nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenstege gebogen sind, so daß der Verbrennungsraum, im Schnitt quer zu seiner Längsachse gesehen, etwa eine kreisförmige Gestalt hat. B.
Dieselmaschine nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verdrängerwirkung der auf einer Seite des Verbrennungsraumes liegenden Stufenflächen des Zylinderbodens und der Kopffläche des Kolbens gegen Ende des Verdichtungshubes ein flacher Luftstrahl erzeugt wird, der näher an der Mittelachse des Verbrennungsraumes liegt.
9. Dieselmaschine nach den Ansprüchen i bis ,4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum im wesentlichen im Zylinderdeckel liegt und vom Zylinderboden angeschnitten wird, so daß eine langgestreckte ungedrösselte Verbindungsöffnung zum Zy; linderraum entsteht, und daß eine der beiden die Verbindungsöffnung mit dem Zylinder begrenzenden Längskanten abgerundet ist, während die andere Längskante messerartig ausläuft und daß auf der Kopffläche des Kolbens eine in der I;änggrichtung des Verbrennungsraumes verlaufende Abienknase vorgesehen ist, die sich im oberen Totpunkt des Kolbens mit einer Seite der abgerundeten Kante der Verbindungsöffnung nähert und mit ihrer anderen Seite die Ergänzung des Verbrennungsraumes bildet. io.
Dieselmaschine nach den Ansprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum auf seiner ganzen Länge einen gleichbleibenden Querschnitt hat. i i.
Dieselmaschine nach den Ansprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Verbrennungsraum nach seinen beiden Enden zu im Querschnitt verjüngt.
12. Dieselmaschine nach den Ansprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Verbrennungsraum mit größer werdendem Abstand von der Einspritzdüse im Querschnitt erweitert oder verjüngt.
13. Dieselmaschine nach den Ansprüchen i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einspritzdüse hat, die einen stark aufgelösten Brennstoffstrahl erzeugt; z. B. eine Zapfendüse.
14. Dieselmaschine nach den Ansprüchen i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie so ausgebildet ist, daß die Einspritzdüse wahlweise an beiden Enden des Verbrennungsraumes angeordnet werden kann.