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Dokumentenidentifikation DE3501236C2 02.11.1989
Titel Zylinderdeckel für eine Kolbenbrennkraftmaschine
Anmelder Gebrüder Sulzer AG, Winterthur, CH
Erfinder Steiger, Anton, Illnau, CH;
Hofer, Robert, Ing. HTL, Elgg, CH
Vertreter Sparing, K., Dipl.-Ing.; Röhl, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 4000 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 16.01.1985
DE-Aktenzeichen 3501236
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 17.07.1986
Date of publication of amended patent 02.11.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.11.1989
IPC-Hauptklasse F02B 7/00
IPC-Nebenklasse F02F 1/24   F02M 61/18   
Zusammenfassung Bei Betrieb einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einem nicht selbstzündenden Hauptbrennstoff und einem zusätzlichen Zündbrennstoff erfolgt die Einspritzung eines der beiden Brennstoffe über rotationssymmetrisch zur Zylinderachse angeordnete, periphere Einspritzdüsen (6), während der zweite Brennstoff wie üblich durch eine zentrale Düse (7) eingespritzt wird. Auf diese Weise wird eine bezüglich der Zylinderachse symmetrische Verteilung der Brennstoffe im Brennraum (5) erreicht, ohne daß komplizierte, ineinandergeschachtelte Konstruktionen zweier Einspritzdüsen notwendig sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Zylinderdeckel für eine Kolbenbrennkraftmaschine mit Umkehrspülung, wobei in die Zylinder ein nicht selbst zündender Hauptbrennstoff und ein Zündbrennstoff eingespritzt werden, wobei ferner für die Einspritzung des Hauptbrennstoffes mindestens zwei peripher angeordnete Einspritzdüsen vorgesehen sind, die rotationssymmetrisch bezüglich der Zylinderachse verteilt sind, und wobei schließlich für die Einspritzung des Zündbrennstoffes eine Einspritzdüse im Zentrum des Zylinderdeckels vorhanden ist.

Eine Kolbenbrennkraftmaschine, bei der Einspritzdüsen in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet sind, ist aus der GB-PS 2 41 877 bekannt; bei dieser Konstruktion sind die Düsenöffnungen der peripheren Düsen so gerichtet, daß unterstützt von einer Drallströmung der eingeblasenen Spül- und Verbrennungsluft im Zylinderraum eine Drallströmung aus Brennstoff und Luft erzeugt wird. Werden in solchen Maschinen aschenhaltige Brennstoffe verwendet, so besteht die Gefahr, daß Aschepartikel infolge der Zentrifugalkraft gegen die Zylinderwand geschleudert werden und dort haften bleiben oder Beschädigungen verursachen. Für derartige Brennstoffe sind daher drallfreie Strömungen von Luft und Brennstoffen im Zylinderraum erforderlich.

Ferner ist aus der DE-PS 6 80 957 eine Anordnung mit einem einheitlichen Verdichtungsraum, bei der am Ende des Verdichtungshubes durch eine besondere Düse vor dem Ende des Verdichtungshubes durch eine besondere Düse vor dem Teeröl Zündöl eingespritzt und die Verbrennung des Teeröls durch das Zündöl eingeleitet wird, bekannt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sich die Zündung, ausgehend von der Zündöl-Einspritzdüse, nicht konzentrisch über den Brennraum ausdehnen kann; d. h. derjenige Hauptbrennstoff, der am weitesten von der Zündöldüse entfernt ist, wird verspätet gezündet. Um diesen Nachteil zu beseitigen, sind die kombinierten Einspritzdüsen eingeführt worden; diese bringen jedoch große Schwierigkeiten konstruktiver Art, die in der Regel die Betriebszuverlässigkeit beeinträchtigen. Darüber hinaus erfolgt die Einspritzung der Brennstoffe bei dieser Konstruktion zwar drallfrei, die Düsenöffnungen insbesondere für den Hauptbrennstoff sind jedoch radial nach außen gerichtet. Die Brennstoffstrahlen weisen daher direkt gegen die Zylinderwand, was bei aschehaltigen Brennstoffen ebenfalls nicht zulässig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung der Einspritzdüsen für die beiden Brennstoffe zu schaffen, bei der drallfreie Strömungen von Luft und Brennstoffen im Zylinderraum erzeugt werden, die ohne Verwendung der konstruktiv aufwendigen kombinierten Einspritzdüsen eine zur Zylinderachse konzentrische und über den Querschnitt gleichmäßige zentrisch- symmetrische Verteilung beider Brennstoffe bewirken.

Eine drallfreie Luftströmung ist dabei bekanntlich durch die Umkehrspülung gewährleistet, bei der die symmetrisch auf dem Umfang der Zylinderwand verteilten Einlaß- und Auslaß-Schlitze radial angeordnet sind (siehe z. B. das Buch von Paul H. Schweitzer "Scavenging of Two-Stroke Cycle Diesel Engines" [New York 1949], Seite 53, Fig. 6-9).

Die somit auf eine drallfreie, nicht gegen die Zylinderwand gerichtete Strömung der Brennstoffe reduzierte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Düsenöffnungen der peripheren Einspritzdüsen symmetrisch zu den Abstandsebenen zwischen der zentralen und den peripheren Einspritzdüsen angeordnet und ausgebildet sind, während die Düsenöffnungen der zentralen Einspritzdüse in diesen Abstandsebenen liegen.

Mit einer solchen Anordnung der Düsenöffnungen werden die Brennstoffe drallfrei mit ausgeprägter Symmetrie bezüglich der Zylinderachse verteilt, ohne daß aus den Strahlen eines aschehaltigen Hauptbrennstoffes Aschepartikel gegen die Zylinderwand geschleudert werden. Weiterhin ist jeder peripheren Einspritzdüse dabei ein eigener Zündstrahl zugeordnet, der symmetrisch zu ihrer Brennstoff-"Verteilung" gerichtet ist. Die konzentrisch-symmetrische Verteilung von Zündbrennstoff und Hauptbrennstoff ist somit unabhängig von der Anzahl der peripheren Einspritzdüsen, wobei die Anzahl der Zündstrahlen jeweils der Anzahl der peripheren Düsen entspricht; damit läßt sich eine gleichmäßig verteilte zentrisch-symmetrische "Flächen"-Zündung erreichen.

Um eine optimale Brennstoff/Luftverteilung zu erhalten, ist es vorteilhaft, die Durchmesser der Düsenöffnungen der beiden peripheren Einspritzdüsen in Abhängigkeit von der geforderten Wurfweite des zugehörigen Strahles unterschiedlich groß zu dimensionieren, wobei mit zunehmender Wurfweite die Durchmesser der Düsenöffnungen zunehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt I-I von Fig. 2 durch den Zylinderdeckel einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine;

Fig. 2 ist Schnitt II-II von Fig. 1;

Fig. 3 gibt als Schnitt III-III von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab ein Beispiel für eine periphere Einspritzdüse wieder.

Der Zylinderdeckel 1 (Fig. 1), der, wie schematisch angedeutet, mit dem Zylindereinsatz 2 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine verbunden ist, schließt den Zylinderhohlraum 3 nach oben ab, in dem sich ein Kolben 4 hin- und herbewegt.

Im Deckel 1 verbleibt dabei oberhalb des in seiner obersten Stellung gezeigten Kolbens 4 ein Brennraum 5; in diesen ragen, parallel zur Zylinderachse, durch den Zylinderdeckel 1 hindurchgeführte Einspritzdüsen 6 und 7.

Die im Zentrum des Zylinderhohlraumes bzw. seines Deckels 1 angeordnete Düse 7 dient der Einspritzung des Zündbrennstoffes, im allgemeinen normales Dieselöl, und ist daher an ein nicht dargestelltes Einspritzsystem angeschlossen.

Die Düsen 6, die rotationssymmetrisch um die zentrale Düse 7 herum nahe der Peripherie des Brennraumes 5 verteilt sind, werden mit dem Hauptbrennstoff beschickt, der zum Beispiel aus in einer Flüssigkeit suspendierten Kohlepartikelchen besteht; sie sind dafür mit schematisch angedeuteten Zuführungsleitungen 8 verbunden.

Wie Fig. 2 erkennen läßt, sind die Düsenöffnungen 10 der Einspritzdüsen 6 derart verteilt und - beispielsweise in Richtung und Größe - derart ausgebildet, daß sich für jede Düse 6 eine Verteilung der einzelnen, eingespritzten Brennstoffstrahlen 12 ergibt, die symmetrisch zur zugehörigen Abstandsebene 11 zwischen den Düsen 6 und 7 ist. Gleichzeitig sind die Öffnungen 13 in der Öldüse 7 so angeordnet, daß die aus ihnen austretenden "Zündstrahlen" in den genannten Abstandsebenen 11 liegen. Wie bereits erwähnt, bewirkt die geschilderte symmetrische Verteilung der Brennstoffstrahlen 12, daß die Strömung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennraum 5, bezogen auf die Zylinderachse, drallfrei erfolgt.

Aus Fig. 3 ist weiterhin zu entnehmen, daß die Durchmesser der Düsenöffnungen 10 um so größer sind, je länger die in Fig. 2 gezeigte "Wurfweite" der Brennstoffstrahlen 12 ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Zylinderdeckel für eine Kolbenbrennkraftmaschine mit Umkehrspülung, wobei in die Zylinder ein nicht selbst-zündender Hauptbrennstoff und ein Zündbrennstoff eingespritzt werden, wobei ferner für die Einspritzung des Hauptbrennstoffes mindestens zwei peripher angeordnete Einspritzdüsen vorgesehen sind, die rotationssymmetrisch bezüglich der Zylinderachse verteilt sind, und wobei schließlich für die Einspritzung des Zündbrennstoffes eine Einspritzdüse im Zentrum des Zylinderdeckels vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur drallfreien Einspritzung von Haupt- und Zündbrennstoff die Düsenöffnungen (10) der peripheren Einspritzdüsen (6) symmetrisch zu den Abstandsebenen (11) zwischen der zentralen (7) und den peripheren Einspritzdüsen (6) angeordnet und ausgebildet sind, während die Düsenöffnungen (13) der zentralen Einspritzdüse (7) in diesen Abstandsebenen (11) liegen.
  2. 2. Zylinderdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Düsenöffnungen (10) bei den peripheren Einspritzdüsen (6) in Abhängigkeit von der geforderten Wurfweite des zugehörigen Strahles (12) unterschiedlich groß sind.






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