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Schlitzgesteuerter Zweitakt-Dieselmotor Die Erfindung betrifft einen
schlitzgesteuerten Zweitakt-Dieselmotor mit einem vom Zylinderraum abgesetzten Hauptbrennraum
und einem einen verhältnismäßig geringen Teil der Verbrennungsluft aufnehmenden
Nebenbrennraum, in den die Einspritzdüse einmündet und der mit dem Hauptbrennraum
durch einen Kanal in Verbindung steht, durch den der Brennstoff in den Hauptbrennraum
eingespritzt wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, den Spül- und Ladevorgang zu beschleunigen,
so daß eine starke Drehzahlerhöhung und damit eine Leistungssteigerung der Maschine
möglich ist. Diese Aufgabe, wird dadurch gelöst, daß im Zylinderdeckel um die Zylinderachse
oder um eine zu dieser parallelen Achse eine rotationssymmetrische, vorzugsweise
kreisringförmige Vertiefung vorgesehen ist, in die der vom Nebenraum kommende Kanal
tangential einmündet, und daß durch die Richtung der Ein-und Auslaßkanäle eine um
die Zylinderachse rotierende Bewegung der Verbrennungsluft bzw. der Verbrennungsgase
erzeugt wird, derart, daß das durch den zwischen Haupt- und Nebenbrennraum liegenden
Kanal in den Hauptbrennraum austretende Verbrennungsmittel in Richtung der rotierenden
Bewegung der Verbrennungsluft in den Hauptbrennraum strömt.
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Durch die Erfindung wird der Gaswechsel sehr stark beschleunigt, weil
der Zylinderinhalt beim öffnen der Ein- und Auslaßkanäle sich bereits in der Richtung
bewegt, in der er den Zylinder durch den Auslaß verläßt und durch den Einlaß von
der neu eintretenden Verbrennungsluft verdrängt wird. Die Drehung des Zylinderinhaltes
vor dem öffnen der Ein- und Auslaßkanäle wird erzeugt durch den Nebenbrennraum und
die tangentiale Verbindung
desselben mit dem Hauptbrennraum. Im
Nebenbrennraum wird eine Teilverbrennung erzeugt, die den Inhalt des Zylinders durch
Ausblasen aus dem Nebenbrennraum in starke Drehung versetzt. Gemäß der Erfindung
wird also die Drehung des Zylinderinhaltes in der gleichen Richtung sowohl durch
die Gestaltung des Verbrennungsraumes als auch durch die Richtung der Ein- und Auslaßkanäle
erreicht. Der Zylinderinhalt erhält somit zu seiner Drehung zwei Impulse, die in
zweckmäßigen Abständen über das Arbeitsspiel verteilt sind und den Spül- und Ladevorgang
im Gegensatz zu allen bekannten Motoren so stark beschleunigen, daß eine beträchtliche
Drehzahlerhöhung und damit eine Leistungssteigerung des Motors möglich ist.
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Brennkraftmaschinen, die einzelne Merkmale der Erfindung aufweisen,
sind an sich bekanntgeworden. Auch ist es bekannt, den Brennstoff in Richtung der
rotierenden Luft in den Zylinder einzuspritzen. Hierdurch oder durch einzelne Merkmale
der Erfindung allein wird jedoch die gemäß der Erfindung angestrebte Wirkung noch
nicht erzielt. Diese ergibt sich erst durch das Zusammenwirken aller Merkmale gemäß
der Erfindung, die auf einen schlitzgesteuerten Zweitakt-Dieselmotor gerichtet ist.
Die erfindungsgemäße Wirkung besteht darin, daß außer einem günstigen Ladungswechsel
auch die im Hauptbrennraum befindliche Luft nicht erst durch den Impuls des Nebenbrennraumes
in Rotation versetzt wird, sondern bereits vor Beginn der Brennstoffeinspritzung
rotiert, wodurch die Gemischbildung und der Verbrennungsablauf vorteilhaft beeinflußt
werden. Gleichzeitig wird, wie bereits vorerwähnt, durch den zweifachen Impuls zur
Drehung des Zylinderinhaltes der Spül- und Ladevorgang stark beschleunigt, so daß
eine Drehzahlerhöhung und damit eine Leistungssteigerung der Maschine möglich ist.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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Abb. i zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch den Zylinder eines
Zweitakt-Dieselmotors; Abb. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-11 der Abb.
i ; Abb. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie III-III der Abb. i ; Abb. q. zeigt
einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Abb. i ; Abb. 5 und 6 zeigen Varianten des
Dieselmotors nach Abb. i.
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Der Zweitakt-Dieselmotor hat einen vom Zylinderraum i abgesetzten
Hauptbrennraum 2 und einen Nebenbrennraum 3, in den die Einspritzdüse q. mündet
und der mit dem Hauptbrennraum 2 durch einen Kanal s in Verbindung steht, durch
den der Brennstoff in den Hauptbrennraum 2 eingespritzt wird. Der Hauptbrennraum
2 wird durch eine im Zylinderdeckel 6 liegende, um die Zylinderachse rotationssymmetrische
Vertiefung gebildet, in die der vom Nebenbrennraum 3 kommende Kanal 5 tangential
einmündet. Der Hauptbrennraum 2 kann, wie die Abb. 5 zeigt, auch um eine zur Zylinderachse
parallele Achse rotationssymmetrische Vertiefung gebildet werden. Es ist also nicht
unbedingt erforderlich, daß die den Hauptbrennraum 2 bildende rotationssymmetrische
Vertiefung zentrisch zum Zylinderraum i liegt. Die Abb. 6 zeigt, daß die den Hauptbrennraum
bildende rotationssymmetrische Vertiefung auch eine andere Form erhalten kann als
die den Hauptbrennraum bildende rotationssymmetrische Vertiefung der Dieselmotoren
nach den Abb. i und 5. Bei dem Dieselmotor nach Abb. 6 wird die den Hauptbrennraum
7 bildende rotationssymmetrische Vertiefung gebildet durch eine im Zylinderdeckel
angeordnete kreisringförmige Vertiefung, in die der vom Nebenbrennraum S kommende
Kanal g tangential einmündet. Bei dem erfindungsgemäßen Dieselmotor ergibt sich
eine gute Vermischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft, und zwar durch
eine doppelte Wirbelbildung der Verbrennungsluft- gegen Ende des Verdichtungshubes
des Kolbens io, der in Abb. i in der unteren Totlage eingezeichnet ist, und während
der Einspritzung des Brennstoffes. Diese Wirbelbewegungen sind in den Abb. i und
2 durch Pfeile i i und 12 angedeutet. Die Wirbelbildung nach den Pfeilen i i ergibt
sich durch die gegen Ende des Verdichtungshubes des Kolbens io eintretende Verdrängung
der Verbrennungsluft durch den Kolben io und die den Hauptbrennraum 2 allseitig
umgebende Zylinderbodenfläche 13. Durch die Verdrängerwirkung des Kolbens io und
die Fläche 13 strömt die Verbrennungsluft von allen Seiten in den Hauptbrennraum
2, richtet sich in der Mitte desselben auf und wird an der Oberseite des Hauptbrennraumes
2 nach allen Seiten umgelenkt, so daß sich im Hauptbrennraum 2 ein Luftkranz bildet,
bei dem alle Luftteilchen um die Mitte des Kranzquerschnittes rotieren. Die Wirbelbildung
nach dem Pfeil 12 entsteht bei der Einspritzung des Brennstoffes durch eine im Nebenbrennraum
3 entstehende Vorverbrennung des den Brennstoffstrahl umgebenden fein zerstäubten
Brennstoffes. Durch die Vorverbrennung im Nebenraum 3 entsteht in diesem eine Drucksteigerung,
die ein Ausblasen des Inhaltes des Nebenbrennraumes 3 in den Hauptbrennraum 2 zur
Folge hat. Da der Kanal 5 tangential in den Hauptbrennraum 2 einmündet, wird dem
Inhalt des Hauptbrennraumes 2 eine um dessen Achse rotierende zusätzliche Bewegung
erteilt. Der in den Hauptbrennraum 2 eingespritzte Brennstoff, der durch die Vorverbrennung
im N ebenbrennraum 3 gut aufbereitet ist, mischt sich dadurch innig mit der Verbrennungsluft,
so daß eine vollkommene Ausnutzung des eingespritzten Brennstoffes gewährleistet
ist. Es ist zweckmäßig, wenn der Nebenbrennraum 3 einen verhältnismäßig geringen
Teil der Verbrennungsluft aufnimmt. Dadurch wird erreicht, daß im Nebenbrennraum
3 tatsächlich nur ein verhältnismäßig geringer Teil des eingespritzten Brennstoffes
vorverbrennt. Die Hauptmenge des eingespritzten Brennstoffes kommt im Hauptbrennraum
2 zur Verbrennung. Durch die vorbeschriebene Einleitung der Verbrennung wird ein
weicher Gang des Dieselmotors erzielt. Die um
die Achse des Hauptbrennraumes
während der Einspritzung des Brennstoffes eintretende rotierende Bewegung der Verbrennungsluft
kann verstärkt werden, wenn sich, wie es bei den Dieselmotoren nach den Abbildungen
der Fall ist, der Kanal s zwischen Hauptbrennraum 2 und Nebenbrennraum 3 düsenförmig
verjüngt.
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Es ist sehr vorteilhaft, durch dieRichtung derEin-und Auslaßkanäle
eine um die Zylinderachse rotierende Bewegung der Verbrennungsluft bzw. der Verbrennungsgase
zu erzeugen, derart, daß das durch den zwischen Hauptbrennraum 2 und Nebenbrennraum
3 liegenden Kanal 5 in den Hauptbrennraum 2 austretende Verbrennungsmittel in Richtung
der rotierenden Bewegung der Verbrennungsluft in den Hauptbrennraum 2 strömt. Bei
dem Zweitakt-Dieselmotor nach den Abb. i bis 4 wird dies dadurch erreicht, daß die
Einlaßkanäle 14 und die Auslaßkanäle 15 in zwei übereinanderliegenden Zylinderzonen
angeordnet sind, wobei die Einlaßkanäle 14 und die Auslaßkanäle 15 entgegengesetzt
tangential in den Zylinderraum i einmünden. Die um die Zylinderachse rotierende
Bewegung der Verbrennungsluft bzw. der Verbrennungsgase ist in den Abb. i bis 4
durch Pfeile 16, 17 und 18 angedeutet. Die durch die Richtung der Ein- und Auslaßkanäle
im Zylinderraum i erzeugte rotierende Bewegung hat denselben Drehsinn wie die rotierende
Bewegung im Hauptbrennraum 2, die durch den Pfeil 12 angedeutet ist. Man sieht hieraus,
daß bei dem erfindungsgemäßen Zweitakt-Dieselmotor der Ablauf der Verbrennung, der
Krafthub und der Spül- und Ladevorgang in einer immer gleichgerichteten rotierenden
Bewegung des Zylinderinhaltes vor sich gehen. Es wird dadurch der Mischvorgang des
eingespritzten Brennstoffes mit der Verbrennungsluft im Hauptbrennraum 2 begünstigt
und der Spül- und Ladevorgang beschleunigt, weil der Zylinderinhalt beim Öffnen
der Ein- und Auslaßkanäle sich bereits in der Richtung bewegt, in der er den Zylinder
durch den Auslaß verläßt und durch den Einlaß von der neu eintretenden Verbrennungsluft
verdrängt wird. Der erfindungsgemäße Zweitakt-Dieselmotor kann dadurch mit hoher
Drehzahl betrieben werden, wodurch eine beträchtliche Leistungssteigerung desselben
möglich ist.
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Um das Einströmen der Verbrennungsluft durch die Einlaßkanäle 14 und
das Abströmen der Verbrennungsgase durch die Auslaßkanäle 15 zu begünstigen, können
um die Einlaßkanäle 14 und um die Auslaßkanäle 15 ringförmige Sammelkanäle i9 bzw.
20 gelegt sein, deren Querschnitte nach Art eines Diffusors von einer bestimmten
Stelle aus in Umfangsrichtung des Zylinders zunehmen und an der Stelle ihrer größten
Querschnitte in eine Zuführungsleitung 2o bzw. in eine Auspuffleitung 21 übergehen.
In Abb. i ist die Zuführungsleitung 2o gegenüber der Abb. 4 versetzt gezeichnet.
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Bei dem Zweitakt-Dieselmotor nach den Abb. i bis 4 liegen die Einlaßkanäle
14 unterhalb der Auslaßkanäle 15. Die durch die Einlaßkanäle 14 in den Zylinder
einströmende Verbrennungsluft steigt daher in der '.Mitte des Zylinders nach oben
und an den Wänden des Zylinders wieder abwärts zu den Auslaßkanälen 15, wobei auch
der Hauptbrennraum 2 von restlichen Verbrennungsgasen ausgespült wird.