<Desc/Clms Page number 1>
Brennstoffeinspritzvorrichtung für Terbrennungskraftmaschinen mit Vorkammer.
Die Erfindung bezieht sich auf solche Verbrennungskraftmaschinen für flüssige Brennstoffe, bei denen der Brennstoff ohne Zuhilfenahme eines gasförmigen Zerstäubungsmittels durch eine dem Arbeitsraume des Zylinders vorgelagerte und mit letzterem in ständiger Verbindung stehende Kammer hindurchgespritzt und durch die Verdichtungswärme der Luft entzündet wird.
Bei bekannten Maschinen dieser Art wird der flüssige Brennstoff in eine Vorkammer eingespritzt, um in dieser eine Vorzündung und Drucksteigerung hervorzurufen und dadurch ein kräftiges Einblasen des Brennstoffes in den Arbeitsraum zu erzielen. Es ist schon vorgeschlagen, die Wände der Kammer, nicht aber den Boden zu kühlen und den Brennstoff in Nebelform in die gekühlte Kammer einzuspritzen. Dabei wird aber ein bedeutend höherer Verdichtungsdruck erfordert, um in der kühl gehaltenen Kammer eine für sichere Zündung ausreichende Temperatur zu erzielen ; das Anlassen ist nicht ohne weiteres möglich, da bei kalter Maschine die Zündung in der Kammer nicht mit Sicherheit zu erreichen ist, und es müssen daher die ersten Zündungen mit Hilfe von Zündpatronen oder andern Mitteln bewirkt werden.
Die Erfindung bezweckt, durch eine Teilverbrennung in der Vorkammer und die dadurch hervorgerufene Gasströmung nicht ein Zerstäuben und Einblasen des Brennstoffes in den Arbeitszylinder, sondern lediglich eine Durchwirbelung des Brennrauminhaltes, während die Zerstäubung des Brennstoffes und seine Einführung in den Verbrennungsraum dabei ausschliesslich durch mechanische Mittel erfolgt. Die für die Teilverbrennung innerhalb der Vorkammer bestimmte Brennstoffmenge wird in zwangläufiger Weise von dem Hauptteil des Brennstoffes abgesondert und in der Vorkammer zurückgehalten. Der Hauptteil des Brennstoffes entzündet sich dabei erst im Verbrennungsraume selbst, wo auch beim Anlassen der kalten Maschine eine zur sicheren Zündung genügende Temperatur vorhanden ist.
Zur Erreichung des angestrebten Zweckes wird erfindungsgemäss der Brennstoff durch die dem Arbeitsraume des Zylinders vorgelagerte und mit ihm in ständiger Verbindung stehende Vorkammer hindurchgespritzt und die Temperatur im Inneren der Vorkammer durch starke Kühlung so niedrig gehalten, dass eine Entzündung des Brennstoffes nur an dem dem Zylinder zugekehrten ungekühlten Boden der Kammer eintreten kann, der von den gekühlten Kammerwänden zweckmässig durch wärmeisolierende Stoffe getrennt ist.
Der Übergangsquersehnitt von der Vorkammer zum Zylinderraum wird so bemessen, dass der grösste Teil des durch die Brennstoffpumpe eingespritzten Brennstoffes die Vorkammer ohne Entzündung geradlinig durchdringen und ungehindert in den Zylinderraum gelangen kann, während nur ein kleiner, genau bestimmter Rest auf den ungekühlten Bodenrand treffen und sich dort entzünden kann. Durch den infolge der Teilverbrennung in der Kammer entstehenden Überdruck wird eine Gasströmung nach dem Zylinderraum hervorgerufen, durch die der Brennrauminhalt wirksam durcheinandergewirbelt und die Verbrennung verbessert wird. Der Umstand, dass der Hauptteil des Brennstoffes ungehindert die Vorkammer durchdringen und den Verbrennungsraum erreichen kann, gewährleistet ein sicheres Anlassen der kalten Maschine ohne Zuhilfenahme von Zündpatronen oder andern Mitteln.
Durch die angegebenen Mittel wird also in einfacher Weise der von ein und derselben Pumpe eingespritzte Brennstoff in zwei Teile zerlegt, die verschiedenen Zwecken dienen ; gleichzeitig wird eine Vorwärmung des Brennstoffes vor seinem Eintritt in den Brennraum erreicht, der seine Entzündung erleichtert.
<Desc/Clms Page number 2>
Auf der Zeichnung ist eine der Erfindung gemäss eingerichtete Verbrennungskraftmaschine beispielsweise veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. 1 einen lotrechten Längsschnitt durch die in Betracht kommenden Teile des Arbeitszylinders und Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, während die Fig. 3 bis 5 in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung eine Einzelheit in einigen andern Ausführungsformen veranschaulichen.
Dem Brennraum A des Arbeitszylinders ist eine Vorkammer B vorgelagert, an deren oberem Ende die Brennstoffdüse C mündet. Um das Innere der Vorkammer unterhalb der Selbstzündungs- temperatur des Brennstoffes zu halten, ist sie ganz von Kühlwasser umflossen, u. zw. ist die Anordnung so getroffen, dass das gesamte Kühlwasser der Maschine, das durch die Öffnung D ein-und durch die Öffnung E austritt, um die Vorkammer herumgeleitet wird. Zur Erhöhung der Kühlwirkung ist die Aussenwandung der Kammer B mit Kühlrippen b1 versehen.
Der Boden b2 der Kammer besitzt eine grosse mittlere Öffnung & die für den Durchtritt des Brennstoffstrahles bestimmt ist, sowie ferner eine Anzahl kleiner Öffnungen b4 nahe dem Rande, deren Zweck weiter unten erläutert ist. Der Boden ist absichtlich nicht gekühlt und durch ein besonderes Einsatz- stück gebildet, dessen Wärmeübergangsquerschnitt zum Kühlwasser möglichst klein ist und das von den gekühlten Wandungen der Vorkammer durch eine wärmeisolierende Zwisehenlage getrennt ist.
Letztere kann auch fortfallen, wenn die Berührungsfläche zwischen den Wandungen der Vorkammer und dem Kammerboden so klein gemacht werden kann, dass eine ausreichende Wärmedrosselung eintritt, ohne dass ein Undiehtwerden und Durchschlagen der hochgespannten Gase nach dem Kühlwasserraum befürchtet werden muss.
Beim Betriebe der Maschine wird der Brennstoff durch die Düse C in einem schlanken Zerstäubungskegel so eingespritzt, dass er die Seitenwände der Vorkammer B nicht trifft und zum grössten Teil durch die grosse mittlere Öffnung b3 des Kammerbodens in den Brennraum A gelangt, wo er sich durch die Verdichtungswärme der Luft entzündet. Nach Massgabe der Grösse der Öffnung b3 wird eine kleine Menge des Brennstoffes auf den heissen Rand des Kammerbodens bl auftreffen, dort verdampfen und sich entzünden. Die durch diese Vorkammerzündung hervorgerufene Drucksteigerung bewirkt dann eine Gasströmung von der Kammer B nach dem Brennraume A hin und versetzt dessen Inhalt in eine heftige Wirbelung.
Beim Verdichtungshube tritt umgekehrt eine Strömung vom Zyhnderraume durch die Öffnungen b3 und b4 nach der Vorkammer hin ein. Dabei wird der durch die Öffnungen b4 eintretende Teil der Luft unmittelbar an der stark gekühlten Wandung der Vorkammer entlang geführt, wo sie Wärme abgibt. Auf diese Weise ist es möglich, die in der Vorkammer herrschende Temperatur noch weiter zu beeinflussen und mit Sicherheit unterhalb der Selbstzündungsgrenze des Brennstoffes zu halten. Dabei lässt sich diese zusätzliche Kühlwirkung durch Grösse und Zahl der Nebenöffnungen b4 nach Bedarf bemessen.
Die vorerwähnten Nebenöffnungen können auch, wie Fig. 3 zeigt, als Schlitze b6 ausgebildet werden ; dadurch wird eine weitere Verminderung des Querschnittes erzielt, der für den Wärmeabfluss von der Mitte des Bodens ? nach den gekühlten Teilen der Maschine zur Verfügung steht.
Die Schlitze können anstatt in Richtung des Umfanges auch in radialer Richtung angeordnet werden, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Hiedurch wird der Vorteil erreicht, dass an den Stellen, wo diese Schlitze b6 in die mittlere Hauptöffnung b3 einmünden, die volle Breite des Zerstäubungskegels ausgenutzt wird. Schliesslich lassen sich die Schlitze b5 und b6 nach Fig. 3 und 4 miteinander vereinigen, wie Fig. 5 veranschaulicht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Brennstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen mit Vorkammer und
Selbstzündung durch die Verdiehtungswärme der Luft, - bei denen der Brennstoff ohne Zuhilfe- nahme von Druckluft durch die dem Arbeitsraume vorgelagerte und mit diesem'in-Ständiger Verbindung stehende Vorkammer hindurehgespritzt wird, deren Seitenwände gekühlt sind, deren Boden jedoch ungekühlt ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei starker Kühlung der Kammerwände der.
Wärmeübergang von dem dem Zylinder zugekehrten ungekühlten Kammerboden (b2) nach den gekühlten Maschinenteilen hin derart erschwert ist, dass das Temperaturgefälle zwischen dem Inhalt der Kammer (B) und dem Kammerb6del1 so hoch gehalten ist, dass eine Entzündung des Brennstoffes nicht schon beim Austritt aus der Düse (0),'sondern. erst bei Berührung'd. es Ttngekühlten Bodens (b2) eintreten kann.