Dieselmotor. Das Hauptpatent betrifft einen Diesel motor mit einer im ebenen Zylinderdeckel ausserhalb der Mitte und schräg zur Achse angeordneten Einspritzdüse, sowie einem im Kolben vorgesehenen Verbrennungsraum mit einer Öffnung, die geringer ist als der grösste Durchmesser des Verbrennungsraumes, bei welchem der Verbrennungsraum kugelig ist und in der innern Totpunktlage der Abstand der Spitze des Brennstoffkegels vom Zen trum des Verbrennungsraumes mindestens an nähernd gleich dem Radius des letzteren ist, wobei die Axe des Brennstoffkegels nach dem Mittelpunkt des Verbrennungsraumes gerich tet ist.
Um eine gute Verbrennung zu er zielen, sollte der Brennstoff fein verteilt in den kugeligen Brennraum eingespritzt wer den, so dass eine möglichst vollkommene Ge mischbildung erfolgt, indem jedes Brennstoff teilchen das notwendige Luftteilchen findet.
Es sind infolgedessen keine Düsen brauchbar, in denen ein zusammenhängender schmaler Brennstoffstrahl von grosser Durchschlags kraft erzeugt wird, vielmehr soll, wie dies in der Zeichnung des Hauptpatentes schon an gedeutet ist, ein Brennstoffkegel mit grossem Kegelwinkel erzeugt werden, der den Brenn- raum möglichst gleichmässig anfüllt. Gegen stand der vorliegenden Erfindung ist ein Die selmotor nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, bei dem Massnahmen getrof fen sind, die dies bewirken.
Wie festgestellt wurde, können die mei sten bisher üblichen Brennstoffdüsen mit grö sserem Strahlwinkel, bei denen der Brennstoff mittels eines Ringspaltes in Kegelform zer stäubt wird, nicht verwendet werden, weil sich der Brennstoff bei der Zerstäubung hauptsächlich in der Nähe des Mantels des Brennstoffkegels befindet, während das Innere fast frei von zerstäubtem Brennstoff ist.
Der zerstäubte Brennstoff füllt jedoch, wie gefunden wurde, den kugeligen Brenn- rauen vollständig und gleichmässig mit. Brenn stoff an, wenn eine Düse verwendet wird, bei der der Brennstoff, bevor er aus der einzigen Spritzöffnung heraustritt, den ringförmigen Spalt eines unmittelbar vor der erwähnten Öffnung sitzenden Nadelventils mit flachem senkrecht zur Düsenachse liegenden Sitz durchströmen muss, und bei welcher der Spritzwinkel - gemessen in freier Luft 20 bis 30 beträgt. Dadurch wird erreicht, dass der ausgespritzte Brennstoffkegel gleich mässig mit feinverteiltem Brennstoff erfüllt ist und die einzelnen Brennstofftröpfchen keine nennenswerte Bewegungsenergie mehr besitzen.
Die Druckenergie des Brennstoffstrahls wird bei solcher Bauart der Düse hauptsäch lich zur Zertrümmerung des Brennstoffes herangezogen und nur zu einem geringen Teil in kinetische Energie des Brennstoffstrahls verwandelt. Bei dem Durchgang des Brenn stoffes durch diesen Spalt findet bereits eine starke Zerstäubung des Brennstoffes statt. Diese wird noch dadurch gefördert, dass die aus dem Spalt kommenden Brennstoffteilehen gegeneinanderprallen und dann bei dem Wei terströmen in die einzige kleine Austritts öffnung eine starke Richtungsänderung er fahren, wodurch ebenfalls die Zerstäubung gefördert wird. Die eigentliche Düsenöff nung dient dann im wesentlichen zur Begren zung und zur Ausbildung des Spritzkegels.
In der arbeitenden Maschine wird dann unter dem Einfluss der im kugeligen Raum enthaltenen sehr heissen verdichteten Luft die Verbrennung sehr rasch einsetzen und zu sammen mit der Kolbenbewegung die Brenn stoffteilchen über den ganzen Zylinderraum verteilen.
Bei dem vorgeschriebenen kleinen Spritz- winkel von 20 bis 30 hält sich der Strahl nahe der Düsenmündung zunächst noch ziem lich eng zusammen und erweitert sich erst in einem gewissen Abstand davon auf einen grösseren Kegelwinkel, der die Anfüllung des ganzen Brennraumes mit Brennstoff be wirkt. Die scheinbare Spitze dieses Kegels liegt also in einigem Abstand vor der Düse. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, wird zweckmässigerweise die Düsenmündung etwas in den Zylinderdeckel zurückgezogen.
so dass sie selbst in einigem Abstand von der ergänzt gedachten Kugeloberfläche des Ver brennungsraumes liegt, während - in Über einstimmung mit dem Sinn der Vorschrift des Hauptpatentes - die Spitze des Strahlkegels annähernd auf der Kugeloberfläche liegt.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist _n einer Ausführungsform ein Teil des Erfin dungsgegenstandes dargestellt.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch die Düse dargestellt. Die Düsennadel 1 wird in an sich bekannter Weise im Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung durch den auf die Schulter 2 wirkenden Brennstoffdruck abge hoben. Der Sitz 3 der Nadel ist flach, er wird gebildet durch das Aufliegen des Nadel randes auf der obern ebenen Fläche der Dü senplatte 4, die in der Mitte mit der Spritz- öffnung 5 versehen ist.
Wenn der Brenn stoff durch den Nadelsitz 3 von allen Seiten hereinströmt, so findet, wie schon oben be schrieben, einerseits eine Zerstäubung schon in dem Nadelsitz statt und anderseits dort, wo die von aussen kommenden Brennstoff ströme über der Öffnung 5 zusammenprallen und bei dem Austritt aus dieser Öffnung 5 eine Richtungsänderung um annähernd 90 erfahren. Aus der Öffnung 5 strömt der Brennstoff dann in einem Kegel 6 von etwa 20 bis 30 Kegelwinkel - gemessen in freier Luft - aus, wobei der gesamte Querschnitt des Kegels gleichmässig mit fein verteiltem Brennstoff angefüllt ist.
In Fig. 2 ist der im Kolben liegende kuge lige Brennraum 7 dargestellt, und zwar in der obern Totpunktlage des Kolbens. Die Spritzöffnung 5 der Düse liegt in einem ge ringen Abstand von der Kugeloberfläche, der Düsensitz ist also in den Zylinderdeckel 8 hineingezogen. Der auf diese Weise entste hende kegelförmige Raum 9 hat aber eine so geringe Grösse, dass er auf den Verbrennungs vorgang keinen ungünstigen Einfluss ausübt.
Der Brennstoffkegel mit 20 bis 30 Ke gelwinkel ist durch A angedeutet. Er gilt, wie schon erwähnt, für das Einspritzen von Brennstoff in freie Luft; beim laufenden Mo tor wird der Brennstoff jedoch, wie oben be schrieben, den ganzen Kugelraum 7 gleich mässig anfüllen.
Der beschriebene Dieselmotor ist insbeson dere als schnellaufender Fahrzeugmotor aus gebildet.
Diesel engine. The main patent relates to a diesel engine with an injection nozzle arranged in the flat cylinder cover outside the center and inclined to the axis, as well as a combustion chamber provided in the piston with an opening that is smaller than the largest diameter of the combustion chamber, in which the combustion chamber is spherical and in which inside dead center, the distance between the tip of the fuel cone from the center of the combustion chamber is at least approximately equal to the radius of the latter, the axis of the fuel cone being directed towards the center of the combustion chamber.
In order to achieve good combustion, the fuel should be injected into the spherical combustion chamber in finely divided form, so that the mixture is formed as completely as possible, with each fuel particle finding the necessary air particle.
As a result, no nozzles are usable in which a coherent, narrow fuel jet of great penetrating force is generated; rather, as is already indicated in the drawing of the main patent, a fuel cone with a large cone angle is to be generated which makes the combustion chamber as uniform as possible fills. The subject of the present invention is a diesel engine according to the claim of the main patent, in which measures are taken that cause this.
As has been found, most of the previously common fuel nozzles with a larger jet angle, in which the fuel is atomized by means of an annular gap in the form of a cone, cannot be used because the fuel is mainly located near the jacket of the fuel cone during atomization, while the inside is almost devoid of atomized fuel.
However, as was found, the atomized fuel completely and evenly fills the spherical combustion surface. Fuel on if a nozzle is used in which the fuel, before it emerges from the single spray opening, has to flow through the annular gap of a needle valve with a flat seat located directly in front of the mentioned opening and with a flat seat perpendicular to the nozzle axis, and in which the spray angle - measured in open air is 20 to 30. This ensures that the injected fuel cone is evenly filled with finely divided fuel and the individual fuel droplets no longer have any significant kinetic energy.
With this type of nozzle, the pressure energy of the fuel jet is mainly used to smash the fuel and only a small part is converted into kinetic energy of the fuel jet. When the fuel passes through this gap, there is already strong atomization of the fuel. This is further promoted by the fact that the fuel parts coming out of the gap collide with one another and then, as they continue to flow into the only small outlet opening, experience a sharp change in direction, which also promotes atomization. The actual nozzle opening then essentially serves to limit and form the spray cone.
In the working machine, under the influence of the very hot, compressed air contained in the spherical space, the combustion will start very quickly and, together with the piston movement, the fuel particles will be distributed over the entire cylinder space.
At the prescribed small spray angle of 20 to 30, the jet is initially quite close to the nozzle mouth and only widens to a larger cone angle at a certain distance, which causes the entire combustion chamber to be filled with fuel. The apparent tip of this cone is therefore some distance in front of the nozzle. In order to take this into account, the nozzle orifice is expediently withdrawn somewhat into the cylinder cover.
so that it is at some distance from the supplemented imaginary spherical surface of the combustion chamber, while - in accordance with the meaning of the regulation of the main patent - the tip of the jet cone is approximately on the spherical surface.
In one embodiment, part of the subject of the invention is shown in the accompanying drawing.
In Fig. 1 a cross section through the nozzle is shown. The nozzle needle 1 is lifted in a known manner at the time of fuel injection by the fuel pressure acting on the shoulder 2 abge. The seat 3 of the needle is flat; it is formed by the needle edge resting on the upper flat surface of the nozzle plate 4, which is provided with the injection opening 5 in the middle.
When the fuel flows in through the needle seat 3 from all sides, it takes place, as already described above, on the one hand an atomization already in the needle seat and on the other hand where the coming from the outside fuel flows through the opening 5 collide and at the exit experience a change of direction by approximately 90 from this opening 5. The fuel then flows out of the opening 5 in a cone 6 of approximately 20 to 30 cone angles - measured in open air - the entire cross section of the cone being evenly filled with finely divided fuel.
In Fig. 2 lying in the piston kuge space combustion chamber 7 is shown, in the top dead center position of the piston. The spray opening 5 of the nozzle is at a ge wrestling distance from the spherical surface, so the nozzle seat is pulled into the cylinder cover 8. The cone-shaped space 9 created in this way has such a small size that it does not have an adverse effect on the combustion process.
The fuel cone with 20 to 30 cone angle is indicated by A. As already mentioned, it applies to the injection of fuel into open air; When the engine is running, however, as described above, the fuel will fill the entire spherical space 7 evenly.
The diesel engine described is in particular formed as a high-speed vehicle engine.