DE895547C - Mit Luftverdichtung und Selbstzuendung arbeitende Zweitakt-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Mit Luftverdichtung und Selbstzündung arbeitende Zweitakt-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine mit Luftverdichtung und Selbstzündung des gegen Ende des Verdichtungshubes in denBrennraum eingespritztenKraftstoffes arbeitende sowie mit vom Arbeitskolben gesteuerten, insbesondere für die Erzielung einer einseitigenUmkehrspülung geeignet angeordnetenE,in-und Auslaßkanälen ausgerüstete Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der der zur Zylinderachse rotationssymmetrische Brennraum annähernd zur Hälfte im Kolbenboden liegt und in Anpassung an die Form der von einer in der Zylinderachse angeordneten Mehrlochdüse eingespritzten Kraftstoffstrahlen an seinem Außenumfang am höchsten und in der Nähe der Einspritzdüse am niedrigsten ist.
• Einspritzbrennkraftmaschinen mit Brennräumen der vorbeschriebenen Art sind bekannt. Bei ihnen liegt der Brennraum etwa je zur Hälfte im Zylinderkopf bzw. im Kolbenboden. Für schnell laufende Hochleistungsdieselmaschinen sind diese Brennräume nicht zu gebrauchen, weil bei ihnen gegen Ende de,s Vemdichrhu.ngshubes keine Gemisch.: bildung durch in den Brennraum verdrängte Luft stattfindet bzw. bei ihnen nur im geringfügigen Maße davon Gebrauch gemacht wird. Bei schnell laufenden Einspritzbrennkraftmaschinen ist in der Regel der Zylinderdurchmesser nicht so groß, daß die Brennstoffstrahllänge vollständig im Brennraum zur Entfaltung kommen kann. Es ist daher notwendig, die (Gemischbildung durch eine zusätzliche Luftbewegung gegen Ende des Verdichtungshubes herbeizuführen.
• Die Erfindung besteht nunmehr darin, daß zur Erzielung einer schnell laufenden Brennkraftmaschine mit hoher Leistung der Außendurchmesser des Brennraumes annähernd gleich dem halbenDurchmesser der Zylinderbohrung ist, ferner bei der innerenTotpunktlage des Kolbens die ebene Kolbenfläche von der entsprechend eben ausgebildeten Zylinderkopfinnenfläche in an sich bekannter Weise nur um den aus mechanischen Gründen erforderlichen Spalt entfernt und die Brennraumform im Kolbenboden bzw. im Zylinderkopf so gestaltet ist, daß die gegen Ende des Verdichtungshubes aus dem Spalt austretende Luft in zwei gegeneinander gerichtete Wirbel umgelenkt wird, in die in Richtung auf den Spalt zu der Kraftstoff eingespritzt wird.
• Durch die Kolbenbewegung wird gemäß der Erfindung kurz vor Erreichen der oberen Totpunktstelle die zwischen den beiden ebenen Ringflächen befindliche verdichtete Luft verdrängt und strömt mit großer Geschwindigkeit aus dem ringförmigen Spalt radial in den Verbrennungsraum hinein, so daß sie dem eingespritzten Brennstoff entgegenströmt. Der Brennstoff wird also vor dem Erreichen der Umfangswand des Verbrennungsraumes abgefangen und während der ganzen Einspritzdauer stetsmit neuer entgegenströmenderLuft auf kürzestem Wege innig gemischt und anschließend verbrannt.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn bei der inneren Totpunktlage des Kolbens der Brennraum aus zwei spiegelbildlich im Kolbenboden (bzw. in der Zyliüderkopfinaenfläche angeordneten Hälften besteht und die senkrecht zur Zylinderachse gerichteten Achsen der Spritzöffnungen der Einspritzdüse in der Symmetrieebene des Brennraumes liegen.
• Es kann aber auch der im Zylinderkopf liegende Brennraumteil zylinderauswärts von einer ebenen, mit abgerundeten Kanten in eine zylindrische Umfangsfläche übergehenden Fläche begrenzt sein, in der die untere Kante der Einspritzdüse liegt, wobei der im Kolben liegende Teil annähernd gleich tief wie die Zylinderkopfhälfte im Kolbenboden eingedreht und dabei in seinem der Zylinderachse zu gelegenen Teil von einem kegelstumpfförm.igen mittleren Kolbenteil begrenzt ist.
• Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Abbildungen beschrieben. Es zeigt Abb. i einen Teilschnitt durch den Zylinderkopf mit Einspritzdüse, den Kolben und den Zylinder eines Zweitaktmotors mit gleichen Hälften des Verbrennungsraumes im Kolben und Zylinderkopf, Abb. 2 eine Ansicht der Unterseite des Zylinderkopfes, Abb. 3 einen ähnlichen Teilschnitt wie Abb. i mit einem Verbrennungsraum, dessen obere Wand im Zylinderkopf flach ist.
• In Abb. i und 2 ist a der Arbeitszylinder, b der Arbeitskolben und c der Zylinderkopf. Der Motor hat hier Flüssigkeitskühlung. Er besitzt vom Arbeitskolben gesteuerte Spül- und Auslaßkanäle für eine Umkehrspülung, bei der die Spülkanäle zu beiden Seiten neben dem Auspuffkanal angeordnet sind und die Spülluft auf die dem Auslaßkanal gegenüberliegende Zylinderwand richten. Eine solche Umkehrspülung ist für die Erfindung besonders vorteilhaft, weil dann der Kolbenboden und der Zylinderkopf auf der Innenseite flach ausgebildet sein können. Die Einspritzdüse d ist in der Zylinderachse mitten im Zylinderkopf angeordnet. e ist der Verbrennungsraum. Er ist zur Hälfte in dem Zylinderkopf und zur Hälfte im Kolbenboden als Drehkörper um die Zylinderachse angeordnet. f ist die zylindrische Umfangswand des Verbrennungsraumes. Der Durchmesser des Verbrennungsraumes ist hier halb so groß wie die Zylinderbohrung. Oben und unten ist der Verbrennungsraum je von einer Wand in Form eines erhabenen Kegelstumpfes gebildet. g ist diese untere vom Kolbenboden gebildete Kegelwand. k ist der geringe Spalt zwischen der ringförmigen ebenen Fläche des Kolbens und des Zylinderkopfes außerhalb- des Durchmessers des .Verbrennungsraumes. i ist die Dichtung zwischen Zylinder und Zylinderkopf. Die Abspritzöffnungen bzw. Strahllöcher der Einspritzdüse d liegen hier genau in der Höhenlage des Spaltes h. Die sechs gleichmäßig verteilten gleichen Kraftstoffstrahlen gemäß Abb. 2 liegen hier in einer Ebene und sind auf den Spalt la gerichtet. Sie sind durch Pfeile dargestellt. Die Strömungen der kurz vor der oberen Totpunktstellung des Kolbens und damit während der Kraftstoffeinspritzung aus dem Spalt h radial in den Verbrennungsraum mit hoher Geschwindigkeit einströmenden, vom Kalben verdrlähgten Luft sind in Abb.2 durch gestrichelt gezeichnete Pfeile dargestellt. Diese einströmende Luft bildet oben und unten einen Wirbelthing. n in Abb. i sind diese beiden Luftwirbel. Die Ausbildung der Luftwirbel wird durch die dortige Ausrundung des Verbrennungsraumes begünstigt. Die Gegenströmung von Luft und Kraftstoff hält während der ganzen Einspritzdauer an.
• Durch diese spiegelbildlich symmetrische Aufteilung des Verbrennungsraumes zu beiden Seiten der Ebene des Eintrittspaltes für die Luft bzw. der Kraftstoffstrahlen und , dadurch, daß die größte Höhe desVerbrennungsraumes und damit derweitaus größte Teil des Luftgewichtes sich am Außendurchmesser des Verbrennungsraumes befindet werden Kraftstoff und Luft am besten zusammengeführt, vermischt und verbrannt.
• Die Abb. 3 zeigt einen ähnlichen Schnitt wie die Abb. i. Die obere Wand des Verbrennungsraumes e ist hier jedoch als ebene Wand ausgebildet. k ist diese Wand ides. Zyliinälerkop@fe@s-. f sind wieder die hälftig vom Zylinderkopf und hälftig vom Kolbenboden gebildeten Umfangswcrämide dies Venbrenmu@ngs-raumes. l i:st die vom Kolben gebildete untere Wand des Verbrennungsraumes in Form eines Kegelstumpfes, der hier steiler als bei der Ausführung nach Abb. i ausgebildet ist. Auch hier ist die größte Höhe des Verbrennungsraumes am Außendurchmesser angeordnet und zu etwa gleichen Teilen auf die Eindrehung des- Zylinderkopfes und die des Kolbens verteilt', Die Einspritzdüse d ist hier in höherer Lage as bei der Ausführung nach Abb. i angeordnet, damit die Kühlung des den Verbrennungsgasen ausgesetzten unteren Endes der Einspritzdüse und der sie umgebenden Wand des Zylinderkopfes besserwird. m ist die kürzeste Entfernung von der unteren Düsenkante bis zum Kühlwasser des Zylinderkopfes. Diese Entfernung ist hier wesentlich geringer als bei der Ausführung nach Abb. i. Die Abspritzbohrungen der Einspritzdüse kommen hier um ein gewisses Maß über die !Ebene des Spaltes h zwischen Kolben und Zylinderkopf zu liegen. Die Kraftstoffstrahlen sind wieder auf diesen Spalt am Umfang des Verbrennungsraumes gerichtet und weisen daher eine gewisse Neigung nach unten auf. Die Wirkung -der Gegenströmung von Luft und Kraftstoff und der sich bildenden Luftwirbel ist dieselbe wie bei der Ausführung nach Abb. i.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit Luftverdichtung und Selbstzündung des gegen Ende des Verdichtungshubes in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffes arbeitende sowie mit vom Arbeitskolben gesteuerten, insbesondere für die Erzielung einer einseitigen Umkehrspülung geeignet angeordneten Ein- und Auslaßkanälen ausgerüstete Zweitakt-Brennkraftmaschine, bei der der zur Zylinderachse rotationssymmetrische Brennraum annähernd zur Hälfte im Zylinderkopf und zur Hälfte im Kolbenboden liegt und in Anpassung an die Form der von einer in der Zylinderachse angeordneten Mehrlochdüse eingespritzten Kraftstoffstrahlen an seinem Außenumfang am höchsten und in der Nähe der Einspritzdüse. am niedrigsten ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer schnell laufenden Brennkraftmaschine mit hoher Leistung der Außendurchmesser des Brennraumes annähernd gleich dem halben Durchmesser der Zylinderbohrung ist, ferner bei der inneren Totpunktlage des Kolbens die ebene Kölbenfläche von der entsprechend eben ausgebildeten Zylinderkopfinnenfläche in an sich bekannter Weise nur um den aus mechanischen Gründen erforderlichen Spalt entfernt und die Brennraumform im Kolbenboden bzw. im Zylinderkopf so gestaltet ist, daß die gegen Ende des Verdichtungshubes aus dem Spalt austretende Luft in zwei gegeneinander gerichtete Wirbel umgelenkt wird, in die in Richtung auf den Spalt zu der Kraftstoff eingespritzt wird.
2. 2. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der inneren Totpunktlage des Kolbens der Brennraum aus zwei spiegelbildlich im Kolbenboden bzw. in der Zylinderkopfinnenfläche angeordneten Hälften besteht und die senkrecht zur Zylinderachse gerichteten Achsen der Spritzöffnungen der Einspritzdüse in der Symmetrieebene des Brennraumes liegen.
3. 3. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der im Zylinderkopf liegende Brennraumteil zylinderauswärts von einer ebenen, mit abgerundeten Kanten in eine zylindrische Umfangsfläche übergehende Fläche begrenzt ist, in der die untere Kante der Einspnitztdüse liegt, und der im Kolben liegende Teil annähernd gleich tief wie die Zylinderkopfhälfte im Kolbenboden eingedreht und dabei in seinem der Zylinderachse zu gelegenen Teil von einem kegelstumpfförmigen mittleren Kolbenteil begrenzt ist. ,Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 479 834; schweizerische Patentschrift Nr. a26 3oo; östenreidhischie P;ate@ntsch,niift Nr. 11118 915 ; Wilhelm U 1 r I c h , Schiffst - Dieselmaschinen, 3. Aufl., Leipzig 1937, S. 56 und 162. »Gemischbildung und Verbrennung im Dieselmotor«, Heft 7 der Sammlung »Die Verbrennungskraftmaschine« von Prof. Dr. Hans List, Wien 1939, S.38.