DE1012115B

DE1012115B - Einspritzbrennkraftmaschine mit kugelfoermigem Brennraum im Kolben

Info

Publication number: DE1012115B
Application number: DEM28131A
Authority: DE
Inventors: Josef Heurich
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1955-09-03
Filing date: 1955-09-03
Publication date: 1957-07-11

Description

Einspritzbrennkraftmaschine mit kugelförmigem Brennraum im Kolben Die 1?rfindung bezieht sich auf eine Einspritzbrennkraftniaschine mit kugelförmigem Brennraum im Kolben und einem vom Kolbenboden aus in denselben tangential einmündenden Kanal, durch welchen einerseits der Brennstoff mittels einer exzentrisch im Zylinderkopf angeordneten Einspritzdüse als dünner Film auf die Wandung des Brennraums gespritzt und andererseits die für die Verbrennung erforderliche Luft eingeführt wird.
Um eine möglichst restlose Verbrennung und daher einen guten Brennstoffverbrauch bei Brennkraftinaschinen zu erzielen, wurde bereits vorgeschlagen, den Brennstoff in eine kugelförmige Mulde des Kolbens durch einen vom Kolbenboden aus in dieselbe einmündenden Kanal, durch welchen auch die für die Verbrennung erforderliche Luft eingeführt wird, einzuspritzen und die einströmende Luft dabei derart zu lenken, daß eine intensive Durchmischung erreicht wird. Der Brennstoffstrahl wurde dabei aber entweder derart eingespritzt, daß er nicht bis zur Muldenwand vordringen konnte, sondern im Brennraum als sich finit dem kreisenden Luftstrom vermischender Nebel verblieb, oder der Strahl wurde mit großer Durchschlagskraft auf eine oder mehrere Stellen der Brennraumwand gerichtet, von denen aus er in feinverteilter Form in den Brennraum zurückgeworfen wird und sich mit der in die Mulde einströmenden Luft mischt. Die nach diesem Verfahren betriebenen Maschinen weisen jedoch einen harten Gang auf.
Nach einem neueren Vorschlag wurde in bewußtem Gegensatz zur bisherigen Auffassung, welche eine schnelle und unmittelbare Mischung von Kraftstoff mit der Luft anstrebt, ein Verfahren angewendet, bei welchem der Brennstoff als dünner Film auf die Wandung des Brennraums aufgebracht und zugleich durch die einströmende Luft der Kraftstoff in Dampfform von der Wandung allmählich abgelöst, vermischt und verbrannt wird. Damit wird bekanntlich ein auffallend geräuscharmer Lauf der Brennkraftmaschine erreicht.
Bei diesem bisher bekannten, zentral im Kolben angeordneten Kugelbrennraum und der gleichfalls zentrisch angeordneten Verbindungsbohrung zwischen Kugelbrennraurn und Kolbenboden vermindert sich jedoch infolge Drosselung die Drehenergie der Luftmasse, so daß unter Umständen eine dadurch verursachte geringere Luftbewegung das Ablösen des aufgespritzten Brennstoffilms nicht immer vollkommen bewirkt. Durch Verschieben der zentrisch angeordneten Verbindungsbohrung nach der Seite in eine Lage, in welcher diese annähernd tangential in die kugelförmige Mulde einmündet, kann bei geringem Zylinderdurchmesser eine wesentliche Verbesserung der Luftbewegung erreicht werden. Bei größeren Abmessungen hingegen reicht die auf diese Weise erzeugte Luftgeschwindigkeit nicht mehr aus, um den aufgespritzten Brennstoff von der Wand abzulösen.
Erfindungsgemäß können diese Nachteile in einfacher Weise dadurch behoben werden, daß weitere am Kolbenboden verteilte und tangential in den Kugelbrennraum einmündende Kanäle vorgesehen sind, welche zum Einführen der Luft dienen. Die Kanäle sind dabei gegen den Brennraum hin diffusorartig erweitert und weisen elliptischen, kreissegmentförmigen oder nierenförmigen Querschnitt auf. Die lediglich zur Luftführung dienenden Zusatzkanäle haben dabei kleineren Querschnitt als der Kanal, durch welchen noch der Brennstoff= eingespritzt wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Kolben, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-1I der Fig. 1, Fig. 3 und 4 Schnitte nach Linie I1-11 mit verschiedenen Querschnittsformen " der Verbindungskanäle.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, weist der Kolben 1 einen zentral angeordneten kugelförmigen Brennraum 2 auf, der finit dem Kolbenboden 3 durch eine Öffnung 4 verbunden ist. Diese Öffnung ist von wesentlich kleinerem Durchmesser als der Kugelbrennraum und exzentrisch zu diesem derart angeordnet, daß sie annähernd tangential in den Kugelbrennraum mündet. Der Kanal ist vorzugsweise in Richtung zur Kugel hin etwas erweitert. Er kann beliebigen Ouerschnitt, z. B. kreisrunden, elliptischen, kreissegment-, nierenförmigen oder ähnlichen Querschnitt aufweisen. In diesen Kanal 4 ragt die senkrecht oder schräg stehende Brennstoffdüse 5 etwas hinein und ist exzentrisch dazu angeordnet, so daß ein rückprallfreies, fächerartiges Aufspritzen des Treibstoffilms auf die Kanal- und Kugelfläche erfolgt. Die Achse des Kanals verläuft zweckmäßigerweise schräg im Raum zur Kolbenmuldenachse. Außer dem zum Einspritzen des Brennstoffs dienenden Kanal 4 sind erfindungsgemäß zusätzlich mehrere schräge und tangentialzur Kugeloberfläche gerichtete weitere Kanäle 6 gleichmäßig am Umfang verteilt ängeördnet, durch welche die Luft beim Hochgehen des Kolbens in den Kugelbrennraum mit kreisender Bewegung hineingedrückt wird.
Die Hohlkugel 2 mit den Kanälen 4 wird zweckmäßigerweise im Kolben eingegossen. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, den Kolben, z. B. in einer durch die Brennraummitte gelegten Ebene, wie in Fig. 1 in strichpunktierten Linien angedeutet ist, zu unterteilen. Dadurch besteht eine leichtere Bearbeitbarkeit des kugelförmigen Brennraums und die Möglichkeit, das Oberteil und das den. Kolbenboden bildende Teil aus verschiedenen Werkstoffen, beispielsweise keramischen oder gesinterten auszubilden, welche für die erhöhte Wärmebeanspruchung vorteilhafter sind. Die einzelnen Teile werden dabei entweder verschraubt oder aufgeschrumpft.

Claims

PATE NTA\iSPP LCIIE: 1. Einspritzbrennkraftmaschine mit kugelförmigem Brennraum im Kolben und einem vom Kolbenboden aus in denselben tangential einmündenden Kanal, durch welchen einerseits der Brennstoff mittels einer exzentrisch im Zylinderkopf angeordneten Einspritzdüse als dünner Film auf die Wandung des Brennraums gespritzt und andererseits die für die Verbrennung erforderliche Luft eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß weitere am Kolbenboden verteilte und tangential in den Kugelbrennraum einmündende Kanäle vorgesehen sind, welche zum Einführen der Luft dienen.
2. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle gegen den Brennraum hin diffusorartig erweitert sind.
3. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle in an sich bekannter Weise elliptischen Querschnitt aufweisen.
4. EinspritzbrennkraftmaschinenachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle kreisseginentförmigen Querschnitt aufweisen.
5. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle nierenförmigen Querschnitt aufweisen.
6. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Kanäle einen kleineren Ouerschnitt aufweisen als derjenige Kanal, durch welchen der Brennstoff eingespritzt wird.
7. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben, wie an sich bekannt, in einer durch die Brennraummitte gelegten, zur Kolbenachse senkrechten Ebene geteilt ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften \Tr. 865 683, 931077; schweizerische Patentschrift Nr. 304140; britische Patentschrift Nr. 394 403.