CH371634A - Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung - Google Patents

Description

      Brennkraftmaschine    mit     Verdichtungszündung       Gegenstand der Erfindung ist eine Brennkraft  maschine mit Verdichtungszündung und mit direkter  Kraftstoffeinspritzung in einen im Kolben     befindlichen     Brennraum von kugelförmiger, birnenförmiger oder  anderer     rotationskörperförmiger    Gestalt aus einer  Einloch-, Zapfen- oder Spaltdüse. Bei einer Spalt  düse tritt der Kraftstoff in einem Strahl aus einer  länglichen Düsenöffnung aus.  



  Die an sich bereits bekannte Aufgabe, die Selbst  zündung des     Kraftstoff-Luftgemisches    an einer be  stimmten, eng begrenzten Stelle herbeizuführen, soll  nach der Erfindung an solchen Motoren gelöst wer  den, wo der Kraftstoff aus Einstrahldüsen direkt ein  gespritzt wird.  



  Nach dem bekannten Stand der Technik wird  die Selbstzündung des Kraftstoffes an einer loka  lisierten Stelle durch Benützung von mindestens  zwei Kraftstoffstrahlen erreicht, deren einer mit der  kürzeren freien     Strahllänge    als Zündstrahl dient und  einen Kraftstoffanteil aus seinem     Strahlmantel    der     in.     den Brennraum überströmenden Verbrennungsluft  teilweise     entgegengespritzt,    während der andere mit  der längeren freien     Strahllänge    den Kraftstoff an ent  ferntere Wandstellen des Brennraumes     spritzt,    deren  Temperatur niederer ist als an der     Auftreffstelle    des  kürzeren Zündstrahles.

   Hiebei geht die Gemisch  bildung sowie das Durchbrennen des Gemisches  unter intensivem Kreisen der Luftfüllung um die  Rotationsachse des Brennraumes vor sich.  



  Gegenüber dieser bekannten Anordnung mit  mindestens zwei Düsenstrahlen sucht die Erfindung  dieselbe geräuschdämpfende Wirkung und Güte der  Verbrennung auch bei Benützung eines     einzigen:     Kraftstoffstrahles zu erreichen. Die erfindungsgemässe       Brennkraftmaschine    ist dadurch gekennzeichnet, dass  die zur     Brennraumachse    aussermittig angeordnete    Düse gegen diese Achse so geneigt ist, dass der       Brennraumöffnungsrand    gegen Ende des Verdich  tungshubes unter der Düsenöffnung     in    den Mantel  des einzigen     Kraftstoffstrahles    eintaucht und dadurch  ein Kraftstoffanteil der in den Brennraum mindestens.

         angenähert    radial überströmenden Verbrennungsluft  entgegen umgelenkt wird, während der Hauptanteil  des Kraftstoffstrahles in den     Brennraum    selbst gegen  kühlere Wandstellen gerichtet ist.  



  An der     gewählten        Eintauchstelle,    die in den  Kraftstoffstrahl vorzugsweise erst gegen Ende der  Einspritzung eintaucht, entsteht die     lokalisierte    erste  Selbstzündung, weil diese Stelle auf dem Brennraum  öffnungsrand liegt, welcher die heisseste Zone des  gesamten Verdichtungsraumes     bildet.    Von der ge  nannten Stelle breitet sich die     Flamme        allmählich     in weitere Gemischzonen aus, deren     Kraftstoffanteil     auf kühlere     Brennraumwandstellen    aufgespritzt wurde.

    Dieser Flammenausbreitung in weitere Gemischzonen       hilft    vor allem die radiale     Lufteinströmung        (Quetsch,     Strömung) in den     Brennraum,    die erst kurz vor dem  oberen Totpunkt ihr Maximum erreicht.  



  Durch diese     konstruktive    Lösung eines Diesel  motors mit     Einstrahldüse    wird sowohl eine be  trächtliche     Senkung        des        Verbrennungsgeräusches     als auch eine     vollkommene    Verbrennung unter     bester          Luftausnützung    erreicht, das heisst eine Leistungs  steigerung     an    der Rauchgrenze. Vor allem bewirkt  die fast     völlige    Beseitigung des Klopfgeräusches eine  beträchtliche     Minderung    der     Beanspruchung    des Kur  beltriebes, z.

   B. der Kolben-,     Pleuel-    und Kurbel  wellenlagerung.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der  nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der  Zeichnung     näher        erläutert.              Fig.    1 ist ein Schnitt durch Kolben und Zylinder  kopf, und       Fig.    2 ist eine Draufsicht auf den Kolbenboden.  Der im Kolben 1 aussermittig angeordnete     Brenn-          raum    2 hat in diesem Beispiel die Form eines     Rota-          tionsellipsoides,    und seine Verbindungsöffnung 3, die  den eigentlichen Brennraum 2 mit dem Raum über  dem Kolben 1 verbindet, ist hier nicht nur gegenüber  der Zylinderachse 4, sondern auch gegenüber der  Rotationsachse 5 des Brennraumes 2 versetzt.

   Durch  diese an sich bekannte aussermittige Versetzung lässt  sich erreichen, dass im Verdichtungshub die ange  saugte Luft - wenn keine     tangentialen    Strömungs  komponenten der Luftbewegung um die Achse 5 des  Brennraumes 2 vorhanden sind - über den     ganzen     Umfang der Verbindungsöffnung 3 mit nahezu kon  stanter Geschwindigkeit radial in den Brennraum 2  einströmt. Der Kolben 1 ist in     Fig.    1 in einer solchen  Lage eingezeichnet, die dem Augenblick der Be  endigung der     Einspritzung    entspricht, demnach kurz  vor oder nach dem oberen Totpunkt, der durch  die     strichlierte    Linie 6 gekennzeichnet ist.

   Aus der       Fig.    2 geht die relative     Versetzung    der Verbindungs  öffnung 3 gegenüber der     Brennraumachse    5 sowie  der Zylinderachse 4 hervor.  



  Die aussermittig untergebrachte Einspritzdüse 9  ist gegenüber der Zylinderachse 4 so geneigt, dass  sie auch gegenüber dem Brennraum 2 eine geeignete  Lage     einnimmt.    Es wird die Verwendung einer Ein  loch-, Zapfen- oder Spaltdüse     vorausgesetzt.    Die ge  eignetste Lage dieser Düse 9 ist     nun    jene, bei welcher  gegen Ende des Verdichtungshubes und auch der  Einspritzung ein Kraftstoffanteil aus einem Mantel  abschnitt des Kraftstoffstrahles 8 in der gegebenen  Lage des Kolbens 1 an der Stelle 7 über die Kante  der Verbindungsöffnung 3 auf den Kolbenboden auf  gespritzt und an diesem der     dort    überströmenden  Verbrennungsluft entgegen umgelenkt wird.

   Die Um  lenkung .des     Kraftstoffanteiles.    am     Kolbenboden    ist  eine Folge davon, dass die unter hoher Geschwindig  keit     auftreffende    Flüssigkeitsmenge nicht nach dem       Inneren    des     Strahlquerschnittes    ausweichen,     sondern     sich nur vom Strahl hinweg einigermassen frei aus  breiten     kann.    Diese Erscheinung zeigt sich selbst  dann, wenn der Strahl bzw.

   der     betreffende    Mantel  abschnitt, wie dargestellt, unter einem     spitzen    Winkel  auftrifft, wovon man sich     mittels    einer in einen  Wasserstrahl     gehaltenen    Platte leicht überzeugen  kann. Der so umgelenkte, vom Strahl 8 sich ent  fernende     Kraftstoffanteil    ist der etwa     iradial    in den  Brennraum überströmenden Luft entgegen gerichtet.

    Bei der beschriebenen Anordnung     trifft        somit    der  erwähnte     Kraftstoffanteil    auf die heisseste, sich ent  lang dem Rand des Brennraumes erstreckende     Ver-          dichtungsraumzone    auf und wird     dort    noch von der  aus dem Spalt über dem Kolbenboden in den  Brennraum überströmenden Verbrennungsluft auf  gestaut, während der     Hauptteil    des     Kraftstoffstrahles     gegen den weitaus kühleren     Brennraumboden    ge-    richtet ist. Deshalb entsteht bevorzugt an der Stelle 7  die erste Zündung, von wo sich die Flamme in die  übrigen Zonen des Brennraumes ausbreitet.

   Die Tat  sache, dass an der Stelle 7 eine für die bevorzugte  Selbstzündung geeignete Temperatur vorherrscht,  ergibt sich aus beglaubigten Messungen, dass bei  konstanten Geschwindigkeiten entlang dem Rande  der Verbindungsöffnung 3 beim Überströmen der  Luft in den Brennraum 2 auch die Temperatur im  Rand der Verbindungsöffnung 3 überall gleich und  bedeutend höher ist als in den übrigen Wandteilen  des Brennraumes 2. Sein Boden kann auf bekannte  Weise noch zusätzlich von unten her durch Öl ge  kühlt werden. Dieser     Umstand    gestattet die be  liebige Wahl der     überspritzten    Kantenstelle 7 irgendwo  am Umfange der Verbindungsöffnung 3.

   Im ange  führten Beispiel ist nach     Fig.    2 die Düse 9 ausserhalb  der Ebene angeordnet, die durch die Zylinderachse 4,  die     Brennraumachse    5 und die Achse 10 der Ver  bindungsöffnung 3 bestimmt ist. Dadurch ist auch  die Stelle 7 aus dieser Ebene verlagert, wobei aber  die erzielte Wirkung die     gleiche    ist, wie wenn die  Düsenachse in derselben Ebene läge wie die Achsen  4, 5 und 10.

   In den     Fig.    1 und 2 ist ferner die  Bahn für ein ausschliesslich radiales Einströmen der  Luft in den Zylinder durch den     strichliert    eingezeich  neten     Einlasskanal    12 und das Ansaugventil 11 an  gedeutet.     Man    lässt zu diesem Zwecke den     Einlass-          kanal    12     vorteihaft    in Richtung der Verbindungs  linie 13 zwischen der Achse des Ansaugventils 11  und der Zylinderachse 4 radial ausmünden.  



  Der     Brennraum        könnte    auch     birnenförmig    sein  oder eine andere     rotationskörperförmige    Gestalt  haben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung und direkter Kraftstoffeinspritzung aus einer Ein loch-, Zapfen- oder Spaltdüse in einen im Kolben befindlichen Brennraum von kugel-, birnen- oder anderer rotationskörperförmiger Gestalt, dadurch ge kennzeichnet, dass die zur Brennraumachse ausser mittig angeordnete Düse gegen diese Achse so ge neigt ist,

   dass der Brennraumöffnungsrand gegen Ende des Verdichtungshubes unter der Düsenöffnung in den Mantel des einzigen Kraftstoffstrahles eintaucht und dadurch ein Kraftstoffanteil der in den Brennraum mindestens angenähert radial überströmenden Ver brennungsluft entgegen umgelenkt wird, während der Hauptanteil des Kraftstoffstrahles in den Brennraum selbst gegen kühlere Wandstellen gerichtet ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass im Augenblick des Ein tauchers des Brennraumöffnungsrandes (3) in den Mantel des flachen oder im Querschnitt kreisförmigen Kraftstoffstrahles (8) dieser den Boden des Brenn raumes erreicht hat.

   z. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffstrahlachse entweder in der durch die Zylinderachse (4), die Brennraumachse (5) und die Drehachse (10) der Verbindungsöffnung bestimmten Ebene liegt oder dieselbe durchdringt oder zu ihr parallel angeordnet ist.