CH282831A - Verfahren zum Betriebe von Vorkammerdieselmaschinen und Vorkammerdieselmaschine zur Ausführung des Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Betriebe von     Vorkammerdieselmaschinen    und     Vorkammerdieselmaschine     zur Ausführung des Verfahrens.    Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver  fahren zum Betrieb von     Vorkammerdiesel-          maschinen,    bei welchen während des norma  len Betriebes Brennstoff in die Vorkammer  eingespritzt und nach teilweiser Verbrennung  des     Brennstoffes    Gemisch durch die Druck  erhöhung in den durch eine Kolbenvertie  fung gebildeten     Hauptbrennraum    geblasen  wird.

   Das erfindungsgemässe Verfahren be  steht darin, dass im Zylinderraum verdichtete  Luft am Ende des Verdichtungshubes von  allen Seiten von den äussern Zylinderraum  teilen gegen die     Vorkammermündung    ver  drängt wird, um sich vor dieser zu treffen und  von der     Vorkammermündung    weg in die Kol  benvertiefung abgelenkt zu werden, und dass  das Gemisch an der Treffstelle der Luft in diese  ausgeblasen wird. Hierbei wird die Luft zu  einem Ringwirbel umgelenkt, dessen Breite  quer zur     Ausströmrichtung    des Gemisches  zweckmässig ein Mehrfaches seiner Ausdeh  nung in     Ausströmrichtung    beträgt.

   Vorzugs  weise wird beim Anlassen Brennstoff durch  die Vorkammer hindurch in flüssigem Zu  stande bis in den     Hauptbrennraum    gespritzt.  



  Des weiteren betrifft die Erfindung eine       Vorkammerdieselmaschine    zur Ausübung des       vorbeschriebenen    Verfahrens, bei der die Vor  kammer durch einen in Spritzrichtung der  Einspritzdüse angeordneten Verbindungska  nal mit einem durch eine Kolbenvertiefung  gebildeten     Hauptbrennraum    verbunden ist    und bei der der Verbindungskanal unter ei  nem Winkel von mehr als 45' zum Kolben  boden steht und bei der Treffstelle der aus den  äussern     Zylinderraumteilen    verdrängten Luft  in den     Hauptbrennraum    ausmündet. Zweck  mässig ist die Vorkammer annähernd kugel  förmig ausgebildet, wobei die Achse des Ver  bindungskanals vorteilhaft durch das Zen  trum der Vorkammer verläuft.  



  Die Zeichnung betrifft ein Ausführungs  beispiel der     Vorkammerdieselmaschine,    und  zwar zeigt       Fig.    1 einen Teilschnitt durch     Zylinder     und Vorkammer der Maschine nach Linie  <I>A -B</I> der     Fig.    2 und die       Fig.    2 einen waagrechten Schnitt durch  die     Maschine    nach Linie     C-D    der     Fig.    1.  An Hand des Ausführungsbeispiels wird  auch das erfindungsgemässe Verfahren bei  spielsweise erläutert.  



  Im in     nicht    gezeichneter Weise wasserge  kühlten Zylinder 1 gleitet der Kolben 2, wel  cher eine den     Hauptbrennraum    bildende Kol  benvertiefung 3 besitzt, deren Durchmesser  mehr als das Dreifache ihrer Tiefe beträgt.  Letztere ist mit einer Exzentrizität ei zur Zy  linderachse versetzt angeordnet und besitzt  eine kreisförmige Grundform. Der Übergang  vom Boden 4 der Kolbenvertiefung zur Um  fangswandung 5 ist gerundet, wogegen die  Umfangswand mit der     unvertieften    ringför-           migen        Stirnfläche    6 des Kolbenbodens eine  Kante 7 bildet.

   Die Ringfläche 6 des Kolben  bodens tritt hierbei (wie dargestellt) im obern  Totpunkt dicht an die den     Hauptbrennraum     oben     abschliessende        Begrenzungsfläche    8 des       Zylinderkopfes    9 heran. Im Zylinderkopf sind  einerseits das     Einlassventil    11 und das Aus  lassventil 12 sowie anderseits die Vorkammer  13 exzentrisch zur Zylinderachse angeordnet,  wobei die Anordnung derart getroffen ist, dass  (wie insbesondere     Fig.    2 zeigt) die die Ventil  kanäle und die Vorkammer umgebenden Teile  des Zylinderkopfes auf ihrem ganzen Um  fange von Kühlwasser umspült werden und  sich in den Umfangspartien nicht gegenseitig  berühren.

   Die annähernd kugelförmige Ge  stalt besitzende Vorkammer 13 steht durch  einen Verbindungskanal 14, dessen Mündung  mit der den Zylinderraum abschliessenden       Zylinderkopfwandung    bündig ist,     finit    dem       Hauptbrennraum    in Verbindung. Der Ver  bindungskanal ist zur Zylinderachse um den  Winkel a, der zwischen 20 und<B>30'</B> beträgt,  geneigt. Die     Ausmündung    der Vorkammer ist  um den Betrag     e2    zur Kolbenvertiefung ex  zentrisch angeordnet und     liegt        mit    Bezug auf  die Mittelachse der Kolbenvertiefung auf der  der Zylinderachse entgegengesetzten Seite.

    Die Vorkammer 13 und der     Verbindungs-          kanal    14 sind in einem Einsatzstück 15, 17  vorgesehen, das auf einem Teil seiner Länge  gegenüber der Wandung des Zylinderkopfes  durch einen Luftspalt 16 isoliert ist. Die  Wandstärke des Teils 15 des Einsatzstückes  ist im Bereiche seines grössten Durchmessers  geringer als in dem untern, den Verbindungs  kanal enthaltenden zylindrischen Abschnitt.  In den obern Abschnitt des Teils 15 des Ein  satzes ist eine Hülse 17 z. B. eingeschraubt,  die einen nach innen vorspringenden ringför  migen Bund besitzt, welcher die Vorkammer  in ihrem obern Teil begrenzt.

   In die Hülse 17  ist die Einspritzdüse 18, eingesetzt und zwar  koaxial zum Verbindungskanal 14, so dass ein  direktes     Durchspritzen    von Brennstoff durch  die Vorkammer und den     Verbindungskanal     hindurch     möglich    ist. Zum Anlassen der Ma  schine kann eine Glühkerze verwendet wer-    den, welche z. B. von der Seite her waagrecht  in die Vorkammer hineinragt.  



  Die Abmessungen von     Hauptbrennrauin     und Vorkammer sind zweckmässig derart ge  wählt, dass die Vorkammer einen Raumanteil  von 35-45      /o    (bei mittleren Fahrzeugmaschi  nen z. B. am günstigsten     38-411/,)    des     Ge-          samtverbrennungsraumes    aufweist. Die Ex  zentrizität     e2    der     Vorkanimermündung    zum       Hauptbrennrauni    ist im allgemeinen von der  Neigung des Verbindungskanals gegenüber  der Zylinderachse abhängig und beträgt z. B.

    etwa l5-25 % des Durchmessers der Kolben  vertiefung.     14Tit    zunehmender Exzentrizität     e2     kann auch der Neigungswinkel des Verbin  dungskanals zur Zylinderachse grösser ge  wählt werden, während der Verbindungska  nal mindestens annähernd senkrecht zum Kol  benboden steht, wenn der     Hauptbrennraum     koaxial zur Zylinderachse im Kolben ange  ordnet ist. In Richtung der Zylinderachse ge  sehen, beträgt die Fläche der Kolbenvertie  fung zweckmässig zwischen 1I3 und     '-/    der  Fläche des Kolbens. Die Kolbenvertiefung  könnte auch löffelförmig ausgebildet sein und  auf der der Vorkammer entfernten Seite all  mählich in den     unvertieften    Kolbenboden  teil übergehen.  



  Nähert sich der Kolben seinem obern Tot  punkt, so wird durch Verdrängung der Luft  aus den äussern     Zylinderraumteilen    im     Haupt-          brennraum    ein exzentrischer Ringwirbel     x1,     x2 gebildet. Die Exzentrizität     e2    ist so gewählt,  dass die verdrängte Luft von allen Seiten ge  gen die Achse des auf den Boden der Kolben  vertiefung gerichteten     Vorkanimerstrahls     strömt und vor der Mündung des Verbindungs  kanals 14     aufeinandertrifft.    Die Luftbewe  gung begünstigt die Verteilung des Brenn  stoffes.

   Die Bewegung wird sich auch noch  eine gewisse Zeit nach Durchschreiten des  Totpunktes erhalten, jedenfalls so lange, als  aus der Vorkammer Gemisch ausgeblasen  wird.  



  Statt genau kugelförmig kann die Vor  kammer auch in Abweichung von der Kugel  form in Richtung des Einspritzstrahls etwas  verlängert sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Betriebe von Vorkam merdieselmaschinen, bei welchem während des normalen Betriebes Brennstoff in die Vor kammer eingespritzt und nach teilweiser Ver brennung des Brennstoffes Gemisch durch die Druckerhöhung in den durch eine Kolbenver tiefung gebildeten Hauptbrennraum geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylin derraum verdichtete Luft am Ende des Ver dichtungshubes von allen Seiten von den äussern Zylinderraumteilen gegen die Vor kammermündung verdrängt wird, um sich vor dieser zu treffen und von der Vorkammer mündung weg in die Kolbenvertiefung abge lenkt zu werden, und dass das Gemisch an der Treffstelle der Luft in diese ausgeblasen wird.

   II. Vorkammerdieselmaschine zur Aus übung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer durch einen in Spritzrichtung der Einspritz düse angeordneten Verbindungskanal mit ei nem durch eine Kolbenvertiefung gebildeten Hauptbrennraum verbunden ist und dass der Verbindungskanal unter einem Winkel von mehr als 4,5' zum Kolbenboden steht und bei der Treffstelle der aus den äussern Zylinder raumteilen verdrängten Luft in den Haupt- brennraum ausmündet. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da- durch gekennzeichnet, dass die verdrängte Luft vor der Vorkammermündung zu einem Ringwirbel umgelenkt wird, dessen Breite quer zur Ausströmrichtung des Gemisches ein Mehrfaches seiner Ausdehnung in Ausström- richtung beträgt. \?. Verfahren nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet., da.ss beim Anlassen Brennstoff durch die Vorkammer hindurch in flüssigem Zustande bis in den Hauptbrenn- raum gespritzt wird.

   3. Vorkammerdieselmaschinenach Patent- ansprueh II, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer annähernd kugelförmig aus gebildet ist. 4. Vorkammerdieselmaschinenach Patent anspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer eine gegenüber der Kugel form in Richtung des Einspritzstrahls ver längerte Gestalt besitzt. 5. Vorkammerdieselmaschine nach Unter anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Verbindungskanals durch das Zen trum der Vorkammer verläuft. 6.

   VorkammerdieselmaschinenachPatent- anspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der kreisförmigen Kolben vertiefung mindestens das Dreifache der Tiefe derselben beträgt. r . Vorkammerdieselmaschine nach Patent- anspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenvertiefung als löffelförmige Mulde aus gebildet ist und auf der dem Verbindungs kanal gegenüberliegenden Seite allmählich in den unv ertieften Bodenteil des Kolbens aus läuft.

   B. Vorkammerdieselmaschine nach Unter anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer exzentrisch zur Zylinderachse neben je einem Einlass- und einem Auslass- ventil, und die Kolbenvertiefung nach der Seite der Vorkammer zu ebenfalls exzentrisch zur Zylinderachse angeordnet ist. 9. Vorkammerdieselmaschine hach Unter anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenvertiefung exzentrisch zur Zylinder achse angeordnet ist und der Verbindungs kanal exzentrisch zur Kolbenvertiefung in diese ausmündet.

   10. VorkammerdieselmaschinenachUnter- anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal schräg zur Zylinderachse angeordnet ist. 11. VorkammerdieselmaschinenachUnter- anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal unter einem Winkel von über<B>60'</B> zum Kolbenboden geneigt ist. 12. VorkammerdieselmaschinenachUnter- ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenvertiefung zentrisch zur Zylin- derachse angeordnet ist.

   13. VorkammerdieselmaschinenachUnter- anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung des Verbindungskanals mit der den Zylinderraum abschliessenden Zylinderkopf wandung bündig ist. 14. VorkammerdieselmasehinenachUnter- anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom Boden der Kolbenvertiefung zur Umfangswandung gerundet ist, wogegen die Umfangswandung mit der unvertieften ringförmigen Stirnfläche des Kolbenbodens eine Kante bildet.

   15. VorkammerdiesehmaschinenachUnter- ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer und der Verbindungska nal in einem Einsatzstück vorgesehen sind. 16. VorkammerdieselmaschinenachUnter- anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die das Einsatzstück umgebende Zylinderkopf wandung vom Kühlwasser gekühlt ist. 17. VorkammerdieselmaschinenachUnter- anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer von einem ersten, den Verbin dungskanal enthaltenden Teil und von einem zweiten, die Einspritzdüse enthaltenden Teil des Einsatzstückes begrenzt ist.

   18. VorkammerdieselmaschinenachUnter- anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der die Einspritzdüse aufnehmende hülsen- förmige Teil des Einsatzstückes in den den Verbindungskanal enthaltenden Teil des Ein satzstückes eingesetzt ist. 19. VorkammerdieselmaschinenachUnter- anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der den Verbindungskanal enthaltende Teil des Einsatzstückes im Bereich seines grössten Durchmessers geringere Wandstärke besitzt als in dem den Verbindungskanal enthalten den Abschnitt.

   20. VorkammerdieselmaschinenachUnter- ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer einen Rauminhalt zwi schen 35 und 45 % des gesamten Verbren nungsraumes besitzt. 21. VorkammerdieselmaschinenachUnter- ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer einen Rauminhalt zwi schen 38 und 410/" des gesamten Verbren nungsraumes besitzt. 22. VorkammerdieselmaschinenachUnter- ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Einspritzdüse und des Ver bindungskanals eine Neigung zwischen 20 und<B>30'</B> zur Zylinderachse besitzen.

   23. VorkammerdieselmaschinenachUnter- anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, in Richtung der Zylinderachse gesehen, die Flä che der Kolbenvertiefung zwischen % und der Kolbenfläche beträgt.