CH197388A - Brennkraftmaschine, insbesondere Fahrzeugmaschine. - Google Patents

Description

      Brennkraftmaschine,        insbesondere    Fahrzeugmaschine.    Die Erfindung bezieht sich auf eine       Brennkraftmaschine    mit Selbstzündung, luft  loser     Brennstoffeinspritzung    in eine Vor  kammer, die durch Drosselöffnungen mit dein  Brennraum in Verbindung steht, insbesondere  zum Antrieb von Fahrzeugen.  



  Es ist bekannt, den Brennstoff unmittel  bar in den Brennraum einzuspritzen (Strahl  zerstäubung). In diesen Maschinen verbrennt  der Brennstoff schon in einer ruhenden Luft  masse,, die die     Selbstentzündungstemperatur     des Brennstoffes ohne weiteres auch schon  beim Anlassen und im Leerlauf erreicht.  Solche Maschinen springen infolgedessen  zwar     sj.cher    an, haben jedoch infolge der un  mittelbar auf den Arbeitskolben wirkenden  Verbrennungsdrücke einen harten Gang, was  sie für gewisse Anwendungsgebiete, nament  lich als Antriebsmaschinen mit hoher Dreh  zahl für Kraftfahrzeuge, ungeeignet macht.  



  Es ist auch schon bekannt, den Brenn  stoff ohne Luft in eine Vorkammer einzu  spritzen. Dem in die Vorkammer überscho-         benen    Teil der Luftladung wird zweckmässig       eine    rotierende Bewegung aufgezwungen, die  die Verteilung des Brennstoffes in der Vor  kammer begünstigt. Der Brennstoff wird  hierbei in der rotierenden Luftmasse ver  brannt. Solche     Maschinen    arbeiten sehr weich;  die für die Selbstzündung notwendige     Ver-          dichtungstemperatur    wird jedoch nur bei  warmer Maschine erreicht.

   Beim Anlassen  hingegen und im Leerlauf sind die Energie  verluste der in die     Vorkammer        überschobenen     Luft so gross, dass die Maschine nur mit  Hilfseinrichtungen, z. B. Glühkerzen; laufen  kann. Derlei     Einrichtungen    sind aber aus  baulichen, betrieblichen und wirtschaftlichen  Gründen sehr unerwünscht.  



  Die     Erfindung    bezweckt, die Vorteile  dieser beiden Verfahren miteinander zu ver  einigen, und zwar durch eine derartige An  ordnung und Ausbildung der Drosselöffnun  gen zwischen Vorkammer und Zylinderraum,  dass ein Teil der während der Kompression  in die Vorkammer übergeschobenen Luft      darin rotiert und der andere Teil ruht. Der  Brennstoff wird sowohl in die rotierende als  auch in die ruhende Luft     eingespritzt.    Da  durch wird     unabhängig    vom     Betriebszustand     der Maschine eine sichere     Zündung    und Ver  brennung bei weichem     Gan-    erreicht.

   Der in  der ruhenden Luft verbleibende Brennstoff  verbrennt sicher und leitet damit die Ver  brennung des Brennstoffes in der     rotierenden     Luft ein. Dabei bedingt nur der erste, zweck  mässig kleinere Teil der     Vorhaminerluft    einen  starken Druckanstieg, während der Pest nur  einen allmählichen Druckanstieg bewirkt.

   Der  anfänglich starke Druckanstieg führt zu  keiner plötzlichen Entladung der     Vorkam-          mer        Lind    damit     zii    keinem     Verbrennungsstoss.     Es ist somit erreicht, dass die     Zündschwierig-          keiten    beim Anlassen und     iin    Leerlauf ohne  jedes weitere Hilfsmittel     überwunden    sind  und dass trotzdem     ein    weicher Gang der -Ma  schine auch bei höheren Drehzahlen     sielier-          gestellt    ist.  



  Die Zeichnung betrifft drei     Ausführungs-          beispiele    der Erfindung. Es zeigt:       Fig.    1 einen     achsialen    Schnitt durch eine  erste Vorkammer,       Fig.    2 einen Schnitt längs der Linie       II-II    in     Fig.    1,       Fig.    3 einen Schnitt längs der Linie       III-III    in     Fig.    2,       Fig.    4 einen     aehsialen    Schnitt     durch    eine  zweite Vorkammer,

         Fig.    5 einen Schnitt längs der Linie     V-V     in     Fig.    4,       Fig.    6 einen Schnitt längs der Linie       VI-VI    in     Fig.    5,       Fig.    7 einen     achsialen    Schnitt durch eine  dritte Vorkammer,       Fig.    8 einen Schnitt längs der Linie       VIII-VIII    der     Fig.    7 und       Fig.    9 einen Schnitt längs der Linie       IX-IX    in     Fig.    B.  



  Nach den     Fig.    1 bis 3 ist die Vorkammer  2 im Boden 4 des Zylinderdeckels angeordnet  und vom Zylinderraum durch eine Zwischen  wand 5 getrennt. In dieser sind als Drossel  öffnungen ein zentraler Kanal 6 und vier       schraubenlinienförmige    Kanäle 7 am Umfang    gleichmässig verteilt angeordnet.

   Die Mün  dungen 8 der Kanäle     -i    in der     Vorkammer    \2  und die     ,Mündung    9 des zentralen     Kanals    6  im     Zvlinderraum    10 sind     gilt        ausgerundet.    Im  Boden. 11 der     Vorkammer    \2 ist die Einspritz  düse 12 gleichachsig zum zentralen Kanal 6  eingesetzt. Die     Düsenkappe    13 ist bündig mit  dem     Vorka.mmerboden    11. Der Brennstoff  wird durch vier radiale gleichmässig verteilte  Strahlen 14 gegen die     Umfangswandung    :3  der     Vorkaininer    ? eingespritzt, ohne diese zu  erreichen.

   Beim     Kompressionshub    des Kol  bens 15 wird die Luft aus dem     Zylinderra.uni     10 in die Vorkammer 2     überschoben.    Die  durch den zentralen     ,banal    6 gemäss den Pfei  len     a    überströmende Luft breitet sieh in der  Vorkammer 2 ans und füllt etwa die Zone 3       bis    zum Durchmesser     d    mit ruhender. das  beisst nicht rotierender Luft.

   Die durch die  Kanäle 7     gemäss    den Pfeilen b überströmende  Luft breitet sieh hingegen in der Zone B aus  und rotiert dort um die     Zvlindera.xe.    Die  durch das<B>-M</B>ass d gegebene Grenze     mvisehen     den Zonen     a.        i3    hängt natürlich vom     Quer-          sciinittvei-lilinis    der Kanäle 6. 7 ab.

   Das Vo  lumen der Zone B ist grösser als das Volumen  der Zone     _-1.    Wird nun der Brennstoff wie  üblich etwas vor dem Totpunkt eingespritzt,  so durchstossen die Brennstoffstrahlen 14 zu  nächst die ruhende Luft in der Zone A und  werden in dieser teilweise aufgelöst, ehe sie  in die rotierende Luft in der Zone F gelan  gen, wo sie gänzlich zerstäubt werden.

   Die  Selbstzündung des Gemisches     setzt    in der  Zone     q    ein. weil die im     wesentlichen    ruhende  Luft in     dieser    Zone die     Selbstzündungstem-          peratur    des     Brennstoffes    zuerst erreicht. denn  sie erleidet beim     Überschieben    kleinere  Wärmeverluste, teils infolge ihrer geringen  Drosselung im Kanal 6. teils infolge, ihrer       Isolierung    durch die rotierende Luft, in der  Zone B.

   Der in die Zone ss gelangende Brenn  stoff wird sofort     verwirbelt:    seine     Selbst-          7iindungstemperatzir    erreicht er jedoch erst,  wenn die     rotierende    Luft durch die     Verdieli-          tungsivelle    der     Vorzündung    in der Zone     t1          weiter    verdichtet wird. Der anfänglich starke       Di-uel@anstieg    in der     Vorkammer    durch die      Verbrennung in der Zone A wird abgelöst  von dem allmählichen Druckanstieg durch die  Verbrennung in der Zone B.

   Dabei wird das  Gemisch über die Drosselöffnungen 6, 7 in  den Zylinderraum 10 abgeblasen. Infolge der       Ausrundungen    der Mündungsstellen 8, 9 ist  der Drosselwiderstand des Kanals 6 beim Ein  strömen und jener der Kanäle 7 beim Aus  strömen kleiner.  



  Nach den     Fig.    4 bis 6 ist die Zwischen  wand 5 als Glüheinsatz ausgebildet, und mit  einem Gewinde 17 unmittelbar in die Mantel  wandung 3 eingeschraubt. Am Umfang der  Vorkammer sind sechs Kanäle 7 vorgesehen.  Diese Kanäle 7 münden in der Vorkammer  und der zentrale Kanal 6 im Zylinderraum in  Wülste 18, 19. Der Brennstoff wird in drei  Strahlen 14 gegen den Wulst 18 der Zwischen  wand 5 zwischen die Mündungen der Kanäle  6 schräg eingespritzt, so dass der über den  Strahlenkegel vom Öffnungswinkel a befind  liche Teil der Vorkammer 2 zum grösseren  Teil der Wirbelzone B und der unterhalb des  selben befindliche Teil der Ruhezone A an  gehört. Die Brennstoffstrahlen 14 tauchen  somit ungefähr hälftig in beide Zonen<I>A. B</I>  ein und werden in diesen gleichmässig verteilt.

    Unter der Zwischenwand 5 befindet sich im  Kolbenboden 15 eine Höhlung 20. Der     Glüh-          einsatz    5, der am stärksten beanspruchte Teil,  ist baulich und     betrieblich    leicht zu be  herrschen. Er unterstützt durch seine hohe  Temperatur die Selbstentzündung des Brenn  stoffes.  



  Bei beiden Ausführungsbeispielen kann  der Brennstoff auch in radialen Strahlen 14  und einem zentralen Einspritzstrahl 16 ein  gespritzt werden, der gegen den Zylinder  raum 10 gerichtet ist, bis an die Mündung des  Kanals 6 im Zylinderraum. Dadurch kann  auch die im Kanal 6 ruhende Luft, welche  die besten     Zündbedingungen    aufweist, mit       Brennstoff    beschickt werden.  



  Nach den     Fig.    7 bis 9 ist die Zwischen  wand 5 als Glüheinsatz und gegen die Ein  spritzdüse 12 hin konisch ausgebildet. Die  Zone B erstreckt :sich zwischen den Vorkam  merwandungen 5, 11, während die auf den    Durchmesser d     verkleinerte    Ruhezone A sich  durch den zentralen Kanal 6 bis zum Kolben  boden 20 erstreckt. Der     Brennstoff    wird       durch    drei radiale     Strahlen    14 in die Zone B  und durch einen     zentralen    Strahl 16 in die  Zone A gespritzt, so dass jede dieser Zonen       gleichzeitig    aber getrennt mit     Brennstoff    be  schickt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Brennkraftmasehine mit Selbstzündung und luftloser Brennstoffeinspritzung in eine Vorkammer, die durch Drosselöffnungen mit dem Zylinderraum in Verbindung steht, insbe sondere zum Antrieb von Fahrzeugen, da durch gekennzeichnet, dass die Drosselöffnun gen so angeordnet und ausgebildet sind, dass rin Teil der während der Kompression in die Vorkammer übergeschobenen Luft darin ro tiert und der andere Teil ruht, und dass der Brennstoff sowohl in die rotierende als auch in die ruhende Luft eingespritzt wird.

   UNTERANSPRüCHE 1. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Drossel öffnung zwischen Vorkammer und Zylin derraum ein zentraler Kanal und minde stens ein !Kanal am Umfang angeordnet sind.

   <B>.</B> Brennkraftmaschine nach Patentanspruch <B>2</B> und Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass am Umfang der Vorkammer mehrere schraubenlinienförmige Kanäle gleichmässig um den zentralen Kanal an geordnet sind (Fig. 1, 4, 7).

   3. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Mündungen der Kanäle am Umfang der Vorkammer in dieser und die Mündung des zentralen Kanals im Zylinderraum gut ausgerundet sind (Fig. 1, 4,7). 4. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kanäle am Umfang in der Vorkammer und der zentrale Fanal im Zylinderraum in Wülste der Zwischen- wand zwischen der Vorkainmer und denn Zylinderraum münden.

   5. BrennkraTtmaschine nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadureli kennzeichnet, dass die Zwischenwand sehen der Vorkammer und dem @y@indcr- raum gegeit die Einspritzdüse konisch ist.

   6. Brennkraftmaschine nach Pa.tentanslirireli und Untera.isprüchen 1 bis '3', dadureli ge kennzeichnet, dass die Einspritzung des Brennstoffes in mehreren radialen bleieb- mässig verteilten Strahlen gegen den Vor kammerumfang erfolgt, (lerari, dass jeder Strahl zuerst die ruhende Luft durehstUt. ehe er in die rotierende Luft gelangt.

   7. BrennkraTtmaschine nach Patentansprueb und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Einspritzung des Brennstoffes in mehreren radialen g mä.ssig verteilten Strahlen gegen einen M'ulst der Zwischenwand zwischen der ,Vorkammer und dem Zylinderraum, in welchen die Kanäle am Umfang der Vor kammer münden, zwischen diese lIündun- gen derart erfolgt,

   dass sieh jeder Strahl ungefähr zur Hälfte in der rotierenden und zur Hälfte in der ruhenden Luft be findet. B. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch und Unteranspriichen 1 bis 3 und 5, da durch gekennzeichnet. dass die Einsprit zung des Brennstoffes in mehreren radia len gleichmässig verteilten Strahlen gegen den Vorl;

   ammei,uiiifang und in einem 7en- tralen Strahl gegen den Zylinderraum. er folgt. wobei die ersteren die rotierende Luft und der letztere die rubende Luft mit Brennstoff besebichen.