Vorkammerbrennkraftmascliine. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vor- kammerbrennkraftma.schine, insbesondere mit gegen die Vorkammerwand auf der Brenn raumseite gerichtetem Brennstoffstrahl und besteht darin, dass zwischen dem Brennraum und der Vorkammer neben andern Verbin dungen eine Verbindung in der Age des Brennstoffstrahls derart angeordnet ist, dass bei kleiner Drehzahl der Maschine wenig stens ein Teil des Brennstoffstrahls durch diese Verbindung in:
den Brennraum gelangt, bei hohen Drehzahlen dagegen die durch diese Verbindung dem Brennstoffstrahl ent- gegen-strömende Luft einen Durchtritt von Teilen des. Brennstoffstrahls praktisch ver hindert.
Zweckmässig wird eine Einspritzdüse mit besonders durchschlagkräftigem Kernstrahl verwendet. Dabei kann die Einspritzdüse einen kleineren oder grösseren Strahlwinkel haben, welcher bei Maschinen von ungefähr 0,5 bis 2 Liter Hubvolumen pro Zylinder einen nach der Vorkammer zu gelegenen eng sten Querschnitt von zweckmässig 1 bis 2 mm Durchmesser und einen nach dem Brennraum zu gelegenen weitesten Querschnitt von zweckmässig 4 bis 6 mm Durchmesser besitzt.
Vorkammerbrennkraftmaschinen benötigen zum Anlassen eine Glühkerze oder eine an dere Anlasshilfsvorrichtung, weil die Erwär mung der Vorkammer bis zur @Selbstzün- dungstemperatur eine längere Zeit erfordert.
Dieser Nachteil wird durch die Erfin dung beseitigt. Sie ermöglicht, wie Versuche ergeben haben, ein leichtes Anlassen - bei spielsweise noch bei -15 C oder noch grö sseren Kältegraden -J ohne Glühkerzen oder andere Hilfsmittel. Trotzdem wirkt aber die Vorkammer im Betrieb, als ob die Verbin dung zwischen Vorkammer und Brennraum in der Axe des Brennstoffstrahls nicht vor handen wäre.
Die durch diese Verbindung in die Vorkammer strömende Luft kann -so- gar die Zerstäubung und Aufbereitung des Brennstoffes begünstigen.
Ein sich gegen den Brennraum kegel förmig erweiternder Kanal in der Brennstoff- strahlaxe hat den Vorteil, dass ein Nieder schlagen von Brennstoff an den Kanalwan- dungen praktisch verhindert ist. so dass die Brennstofftröpfchen beim Anlassen mit Si cherheit in den Brennraum gelangen. Auch wird eine merkbare Beeinträ.chtiäitnb der Ausblaseenergie des Vorkammerinhaltes nach der Vorverbrennung vermieden.
Die Zeichnung betrifft vier Ausführungs beispiele der Erfindung. und zwar zeigen Fig. 1 und ? eine Vorkammer mit dem Brennstoffstrahl beim Anlassen bezw. im Betrieb, Fi-. 3 eine weitere Vorkammer.
Fig. 4 und 5 zwei andere Ausführungen von Teilen einer Vorkammer.
In Fi-. 1 und ? bezeichnet a den Brenn- raum, b die Vorkammer, c den zweekmässig mit Wasser gekühlten Zylinderkopf, d die Einspritzdüse und e eine die Einspritzdüse und den ihr zugekehrten innern Teil der Vor kammer umschliessende Hülse. Der dem Brennraum zugekehrte Teil der Vorkammer wird von einem zweiteiligen Einsatz gebildet.
dessen Teile g und 1z miteinander und mit der Hülse e verschraubt sind und durch einen Isolierraum i teilweise von der gekühlten Wandung des Zylinderkopfes getrennt sind. Der Teil g besitzt eine Wand h:, welche vor dem Brennraum angeordnet ist und geben welche der Brennstoff gespritzt wird.
In der Wand k sind im Kreise um die Axe des Brennstoffstrahls zum Beispiel 6 oder 8 Bohrungen in, angeordnet, welche in einen sich gegen den Brennraum kegelförmig; verengenden Ringraum ii, ausmünden, der durch die zentrale Offnunb o mit dem Brenn raum in Verbindung steht.
In der Wand k i,t ferner in der Axe des Brennstoffstrahls, also in der Mitte des von den Bohrungen nz. gebildeten Kreises ein Kanal p angeordnet, der sich von der Vorkammer gegen den Brennraum kegelförmig erweitert. Bei den z.
B. für Fahrzeuge üblichen 3lotorengrö- ssen von 0,5 bis 2 Liter Hubvolumen pro Zylinder hat sich ein engster Querschnitt (1 mit einem Durchmesser von 1 bis ? mm und ein weitester Querschnitt von 4 bis 6 mm Durchmesser als am günstigsten erwiesen. Der engste Querschnitt q beträgt nur einen Bruchteil, z.
B. I,#, bis I/1 des Querschnittes der äussern Bohrungen rya. Die Einspritzdüse ist derart ausgebildet, dass sie einen Breim- stoffstrahl r von verhältnismässig kleinem Strahlwinkel liefert. Der Einspritzdruck be trägt beispielsweise 100 bis 150 at.
Nach Fit. 3 sind die Kanäle 7n1 in der Wand k, derart schräg gerichtet, dass sich ihre Axen in einem auf der Einspritzdüsen seite gelegenen Punkt schneiden, so dass die durch die Kanäle na, in die Vorkammer über tretende heisse Luft näher an den Kern des Brennstoffstrahls herangeführt wird und ins besondere bei höheren Drehzahlen eine gün stige Zerstäubung des Brennstoffes bewirkt.
Des weiteien besitzt die Wand k1 einen An salz k,, welcher durch die Öffnung o, in den Brennraum ragt.
Nach Fig. 4 sind die Seitenkanäle nicht parallel zur Vorkammerhauptaxe, sondern ge knickt und werden durch je zwei schief zu einander stehende Bohrungen m, und na; ge bildet.
Nach Fig. 5 ist ein Pfropfen k3, der den Kanal 1) enthält, mit einem Gewinde t in die Vorkammerwand eingeschraubt, so dass er in axialer Richtung verstellt werden kann. Der Pfropfen k;, ragt durch die Verbindungs öffnung o_ in den Brennraum.
Gemäss der linken Seite der Fig. 5 ist das in den Brenn- raum ragende Ende s, des Pfropfens k;; der art kegelförmig ausgebildet, dass beim Ver stellen des Pfropfens k3 gegen den Brenn- raum der freie Ringquerschnitt der Öffnung o, vergrössert wird.
während nach der rech ten Hälfte der Fig. 4 das entsprechende Ende s-, derart kegelförmig ausgebildet ist, dass beim Verstellen des Pfropfens k;, gegen den Brennraum der freie Querschnitt o2 verklei nert wird. Sowohl die äussern Bohrungen na, als auch der mittlere Kanal oder beide könn ten Schraubennuten besitzen, um den durch- tretenden Luft- oder Gasströmen einen Drall zu erteilen.
Die Wirkungsweise der Vorkammer ist folgende: Bei kleiner Drehzahl .des Motors, insbe sondere beim Anlassen ist die Geschwindig keit der am. Ende des Verdichtungshubes aus dem Brennraum in die Vorkammer übertre tenden Luft so gering, dass sie praktisch keine bremsende Wirkung auf .den Kern r des Brennstoffstrahls ausüben kann.
Infolge dessen gelangt mindestens ein Teil ides Brennstoffstrahls in die enge Öffnung q, kann durch den Kanal p bezw. p1 in den Brenn- raum dringen und sich dort in der heissen verdichteten Luft entzünden.
Da sich ider Kanal p bezw. p1 gegen den Brennraum kegelig erweitert, bietet er einer seits der vom Brennraum in die Vorkammer übertretenden Luft einen geringen Wider stand und anderseits wird vermieden, dass Brennstofftröpfchen, die durch den engen Querschnitt q in den Kanal eingetreten sind, sich an den Wandungen niederschlagen oder im Kanal stark abgebremst werden, wie es zum Beispiel bei einem zylindrischen Kanal der Fallsein würde.
Der Kanal p bezw. p1 und der Brennstoff strahl sind nun derart aufeinander abge stimmt, dass von einer bestimmten Drehzahl an, zweckmässig oberhalb derjenigen Dreh zahl (z. B. von 250 Umdrehungen pro Mi nute), welche ein normaler Anlasser zu er teilen vermag, also z. B. bei der üblichen Leerlaufdrehzahl von ungefähr 400 bis 500 Umdrehungen pro Minute, die Bremswirkung des durch den Kanal in die Vorkammer über tretenden Luftstromes auf den Brennstoff strahl r so gross wird, dass die Brennstoff tropfen von dem Eintritt in die Kanal öffnung q zurückgehalten und seitlich ab gelenkt werden, wie in Fig. 2 angedeutet ist.
Die Vorkammer arbeitet von dieser Drehzahl ab praktisch in .der Weise, als ob der Kanal p bezw. p, zwischen der Vorkammer und dem Brennraum nicht bestände, da praktisch der gesamte Brennstoff auf dem Weg<I>m, n, o</I> von der Vorkammer in den Brennraum ge- langt. Dabei bewirkt,die durch den Kanal p bezw. p1 in die Vorkammer einströmende heisse Luft eine Zerstäubung und Aufberei tung des Brennstoffes.
Statt kegelförmig kann der Kanal p bezw. PI sich auch in einer oder mehreren Stufen erweitern. Ferner könnten die Mündungen dieses Kanals leicht abgerundet sein. Die Brennstoffdüse ist zweckmässig derart aus gebildet, dass sie einen besonderen durch schlagkräftigen Kernstrahl liefert.
Pre-chamber combustion engine. The invention relates to an Vorkammerbrennkraftma.schine, in particular with a fuel jet directed against the antechamber wall on the combustion chamber side and consists in that a connection in the age of the fuel jet is arranged between the combustion chamber and the antechamber in addition to other connections at low engine speed at least part of the fuel jet through this connection in:
reaches the combustion chamber, at high speeds, on the other hand, the air flowing against the fuel jet through this connection practically prevents the passage of parts of the fuel jet.
An injection nozzle with a particularly powerful core jet is expediently used. The injection nozzle can have a smaller or larger jet angle, which in machines of approximately 0.5 to 2 liters displacement per cylinder has a narrowest cross-section located after the antechamber of advantageously 1 to 2 mm in diameter and a widest cross-section located after the combustion chamber suitably has a diameter of 4 to 6 mm.
Pre-chamber internal combustion engines require a glow plug or some other auxiliary starting device for starting, because it takes a longer time for the pre-chamber to heat up to the self-ignition temperature.
This disadvantage is eliminated by the invention. As tests have shown, it enables easy starting - for example at -15 C or even higher degrees of cold - without glow plugs or other aids. Nevertheless, the prechamber acts during operation as if the connec tion between the prechamber and the combustion chamber in the axis of the fuel jet were not present.
The air flowing through this connection into the antechamber can even promote the atomization and preparation of the fuel.
A channel in the fuel jet ax that widens in a conical shape towards the combustion chamber has the advantage that fuel is practically prevented from hitting the channel walls. so that the fuel droplets are sure to get into the combustion chamber when the engine is started. A noticeable impairment of the blow-out energy of the pre-chamber contents after the pre-combustion is also avoided.
The drawing relates to four execution examples of the invention. namely, Fig. 1 and? an antechamber with the fuel jet when starting BEZW. in operation, Fi-. 3 another antechamber.
4 and 5 two other embodiments of parts of an antechamber.
In Fi-. 1 and? a denotes the combustion chamber, b the antechamber, c the cylinder head, which is cooled with water in two ways, d the injection nozzle and e a sleeve surrounding the injection nozzle and the inner part of the antechamber facing it. The part of the antechamber facing the combustion chamber is formed by a two-part insert.
whose parts g and 1z are screwed to one another and to the sleeve e and are partially separated from the cooled wall of the cylinder head by an insulating space i. The part g has a wall h: which is arranged in front of the combustion chamber and gives which the fuel is injected.
In the wall k, for example 6 or 8 bores are arranged in a circle around the axis of the fuel jet, which are conical towards the combustion chamber; constricting annular space ii, which is connected to the combustion chamber through the central opening.
In the wall k i, t also in the axis of the fuel jet, that is, in the middle of the hole nz. formed circle arranged a channel p, which widens conically from the antechamber towards the combustion chamber. At the z.
B. for vehicles with the usual 3-rotor sizes of 0.5 to 2 liters displacement per cylinder, a narrowest cross-section (1 with a diameter of 1 to? Mm and a widest cross-section of 4 to 6 mm diameter has proven to be the most favorable. The narrowest Cross section q is only a fraction, e.g.
B. I, #, to I / 1 of the cross section of the outer bores rya. The injection nozzle is designed in such a way that it delivers a pulp jet r with a relatively small jet angle. The injection pressure be, for example, 100 to 150 at.
After Fit. 3 the channels 7n1 in the wall k are directed obliquely in such a way that their axes intersect at a point located on the injection nozzle side, so that the hot air passing through the channels na, into the antechamber is brought closer to the core of the fuel jet and in particular at higher speeds a favorable atomization of the fuel causes.
Furthermore, the wall k1 has a salt k ,, which protrudes through the opening o, into the combustion chamber.
According to Fig. 4, the side channels are not parallel to the antechamber main axis, but ge kinks and are m, and na by two oblique holes to each other; educated.
According to FIG. 5, a plug k3, which contains the channel 1), is screwed into the antechamber wall with a thread t so that it can be adjusted in the axial direction. The plug k; protrudes through the connection opening o_ into the combustion chamber.
According to the left-hand side of FIG. 5, the end s, of the plug k, which protrudes into the combustion chamber; conical in such a way that when the plug k3 is adjusted against the combustion chamber, the free ring cross-section of the opening o is enlarged.
while after the right half of FIG. 4, the corresponding end s-, is conical in such a way that when adjusting the plug k ;, the free cross-section o2 is reduced against the combustion chamber. Both the outer bores and the middle channel or both could have screw grooves in order to give the air or gas streams a twist.
The prechamber works as follows: At low engine speed, especially when starting the engine, the speed of the air passing from the combustion chamber into the prechamber at the end of the compression stroke is so low that it has practically no braking effect on the core r of the fuel jet can exert.
As a result, at least part of the fuel jet gets into the narrow opening q, can be or through the channel p. p1 penetrate into the combustion chamber and ignite there in the hot, compressed air.
Since ider channel p respectively. p1 widened conically towards the combustion chamber, on the one hand it offers a low resistance to the air passing from the combustion chamber into the antechamber and, on the other hand, it prevents fuel droplets that have entered the channel through the narrow cross-section q from being deposited on the walls or in the Channel are strongly braked, as would be the case, for example, with a cylindrical channel.
The channel p respectively. p1 and the fuel jet are now matched to each other abge that from a certain speed, expediently above that speed (z. B. of 250 revolutions per minute), which a normal starter is able to share, so z. B. at the usual idle speed of about 400 to 500 revolutions per minute, the braking effect of the air flow passing through the channel into the antechamber on the fuel jet r is so great that the fuel drips from the inlet into the channel opening q is retained and be deflected laterally, as indicated in FIG.
The prechamber works from this speed from practically in .der way, as if the channel p respectively. p, would not exist between the antechamber and the combustion chamber, since practically all of the fuel on the path <I> m, n, o </I> reaches the combustion chamber from the antechamber. This causes the BEZW through the channel p. p1 hot air flowing into the antechamber causes the fuel to be atomized and processed.
Instead of conical, the channel p can respectively. PI can also expand in one or more stages. Furthermore, the mouths of this channel could be slightly rounded. The fuel nozzle is expediently designed in such a way that it delivers a special, powerful core jet.