CH339777A - Brennkammeranordnung in einer mit Luftverdichtung arbeitenden Einspritzbrennkraftmaschine - Google Patents

Brennkammeranordnung in einer mit Luftverdichtung arbeitenden Einspritzbrennkraftmaschine

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CH339777A
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    • F02B2720/226Four stroke engines with measures for improving combustion

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Description


      Brennkammeranordnung    in einer mit Luftverdichtung arbeitenden     Einspritzbrennkraftmaschine       Die Erfindung bezieht sich auf eine     Brennkam-          meranordnung,    die einem Arbeitszylinder einer mit  Luftverdichtung arbeitenden     Einspritzbrennkraft-          maschine    zugeordnet ist und eine Vorkammer, in die  der gesamte Brennstoff eingespritzt wird, sowie eine       Luftspeicherkammer    aufweist, welche Kammern in  einen zwischen ihnen liegenden Mündungsraum mün  den.  



  Die     Brennkammeranordnung    gemäss der Erfin  dung zeichnet sich dadurch aus, dass Vorkammer und       Luftspeicherkammer    an ihren Mündungen mit min  destens angenähert koaxialen Düsen versehen sind,  die so ausgebildet sind und mindestens zu Beginn des  Verbrennungsvorganges einander so nahe gegenüber  liegen, dass der grössere Teil des aus der Vorkam  mer austretenden Strahls durch den Mündungsraum  hindurchgehend in die     Luftspeicherkammer    eintritt, in  welcher eine weitere Verbrennung stattfindet. Es ist  selbstverständlich, dass die von beiden Kammern  dem Mündungsraum gelieferten Verbrennungsgase  schliesslich auf den im Arbeitszylinder befindlichen  Kolben wirken.  



  Beliebige Arten von     fluidem    Brennstoff können  bei einer derartigen Kammeranordnung verwendet  werden, wie beispielsweise Dieselöl, Destillate,     billige     Heizöle, Benzin sowie Butan und andere Gase. Die       Brennkammeranordnung    kann mit Selbstzündung,  Glühkerzen oder Zündkerzen arbeiten, wobei Zünd  kerzen bei niedrigen Kompressionsverhältnissen und  beim Anlassen Verwendung finden. Die Maximal  drücke und Temperaturen sind auf die Vorkammern  beschränkt. Zwischen den Düsenmündungen kann  ein fester oder ein veränderlicher Abstand vorgesehen  sein. Die Düsen können bei Rotglut und selbst bei  Weissglut arbeiten, besonders, wenn der Motor schwere  Heizöle als Brennstoff verwendet.

      Ausführungsbeispiele der     Einspritzbrennkraft-          maschine    der Erfindung werden im folgenden anhand  der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, von  denen:       Fig.    1, 2 und 3 drei verschiedene Ausführungs  beispiele zeigen:       Fig.    4 und 5 in zwei     rechtwinklig    zueinander an  geordneten Schnittansichten ein weiteres Ausfüh  rungsbeispiel zeigen;       Fig.6    einen der     Fig.2        ähnlichen    Schnitt einer  weiteren, verbesserten Ausführungsform zeigt;

         Fig.    7 eine der     Fig.    6 ähnliche Ansicht einer  weiteren     verbesserten    Ausführungsform ist;       Fig.    8 und 9 ähnliche Ansichten wie     Fig.    4 und 5  sind, die ebenfalls weiterentwickelte Ausführungs  formen zeigen;       Fig.    10 und 11 in ähnlichen Ansichten wie     Fig.    8  und 9 eine Ausführung mit wassergekühlter     Brenn-          kammer    zeigen, und       Fig.    12 eine geschweisste Konstruktion einer in  einen Zylinderkopf eingesetzten     Brennkammergruppe     zeigt.  



  In allen Figuren sind sich entsprechende Teile  mit ähnlichen Bezugszahlen bezeichnet.  



  In der     Brennkammeranordnung    nach     Fig.    1 sind  die Vorkammer mit 11, die     Luftspeicherkammer-mit     12, die Düsen mit 13 und 14, der- Zylinder mit 15,  der Kolben mit 16, der Zylinderkopf mit 17, der  Mündungsraum mit 18, die     Einspritzvorrichtung    mit  20 und eine Glüh- oder Zündkerze mit 21 bezeich  net. Die entsprechenden Teile der     Fig.    2 sind mit  11a, 12a usw. und in     Fig.    3 mit 11b, 12b usw. be  zeichnet.  



  In     Fig.    1 befindet sich die Vorkammer 11 im Zy  linderkopf 17 und die     Luftspeicherkammer    12 im  Kolben 16.      In     Fig.    2 befinden sich die Vorkammer     lla    und  die     Luftspeicherkammer    12a beide im Zylinderkopf  17a. Der Kolbenboden besteht aus einem nach oben  konisch verjüngten     äussern    Teil 22, der mit einer  Kante 23 endet, und einem     kuppelförmigen        innern     Teil 24. Der in dieser Figur gezeigte Zylinder gehört  zu einem Zweitaktmotor, dessen Spül- und     Auslass-          schlitze    nicht gezeigt sind.

   Je höher die     Aufladung     ist, um so mehr kann von der für die Verbrennung  nicht benötigten     überschussluft    in dem Raum zwi  schen Zylinderkopf und Kolben belassen werden,  um dort als Wärmeisolator zu dienen. Wenn die Ver  brennungsgase in den Zylinder zu     fliessen    beginnen,  wird diese verhältnismässig     kühle    Luft gegen die Kol  benringe 25 gedrückt und verhindert weitgehend, dass  die heissen Verbrennungsgase mit den Ringen in Be  rührung kommen. Besonders bei Flugmotoren kann  auch eine Wassereinspritzung vorgenommen werden,  die vorzugsweise in der Vorkammer stattfindet.  



  Nach     Fig.    3 sind dem Zylinder 15b zwei gleiche       Brennkammeranordnungen    zugeordnet. Die Kam  mern     llb    und 12b sind seitlich des     Zylinders    15b  angeordnet, in dem sich die beiden gegenläufigen Kol  ben 16b hin und her bewegen.  



  Die in     Fig.    1 gezeigte     Brennkammeranordnung     besteht aus den beiden getrennten Kammern 11 bzw.  12 mit je einer Düse 13 bzw. 14, die in der obern       Totpunktlage    einander sehr nahe gegenüberliegen  und in dieser Lage in einem kleinen, spaltförmigen  Mündungsraum 18 münden, der sich bei Abwärts  bewegung des Kolbens 16 zum Zylinderraum 26 er  weitert. Die Kammer 11 wirkt als Vorkammer und  die Kammer 12 als     Luftspeicherkammer.    Letztere  ist gemäss     Fig.    1 innerhalb des Kolbens angeordnet.

    Die beiden Kammern und der Mündungsraum kön  nen, wie in     Fig.    2 und 3 gezeigt, vom Kolben, von  der Zylinderwand und von den Ventilen entfernt an  geordnet sein, so dass weder der Brennstoff- und  Flammenstrahl auf diese Teile auftrifft, noch von dem  Hauptherd der Verbrennung Wärme aus nächster  Nähe auf diese betriebswichtigen Teile durch Strah  lung übertragen werden kann.  



  Im Betrieb wird beispielsweise in     Fig.    2 der durch  die Einspritzung von     Brennstoff    aus der     Einspritzvor-          richtung    20a in der Nähe des obern Totpunktes des  Kolbens 16 innerhalb der Vorkammer l la bei Beginn  der Verbrennung verursachte Druckanstieg einen aus  Verbrennungsprodukten, Luft und Brennstoff ge  mischten Strahl erzeugen, der mit grosser     Geschwin-          eit-aus        _dieser    Vorkammer austritt.

   Der grösste  Teil dieses     Strähls        geht-durc_h    den Mündungsraum 18a  hindurch und tritt in die     Lufspeicherk_ammer    12a  ein, während ein kleiner Teil des Strahls im Mün  dungsraum 18a abgebremst wird. In der Luftspeicher  kammer findet eine zweite Verbrennung     statt,    bei der  die dort befindliche Luft den eingeblasenen Brenn  stoff teilweise verbrennt. Der dadurch erzeugte  Druckanstieg verursacht einen Strahl aus Gas und       Brennstoff-Luft-Gemisch    durch die Düse 14a in ent  gegengesetzter Richtung zurück in die Vorkammer    l la, wo die Verbrennung weitergeht, so dass die Strah  len zwischen den beiden Kammern so lange hin und  her blasen, bis ein Druckausgleich eingetreten ist.

    Schliesslich blasen beide     Kammern    ihren Inhalt durch  die Düsen 13a, 14a gegeneinander und verursachen  eine starke Turbulenz im Mündungsraum 18a, so dass  dort noch der     letzte        unverbrannte    Rest des Gemisches  verbrannt wird.

   Selbst eine Früheinspritzung des  Brennstoffes, die einen hohen Druck in der Vor  kammer     lla    zur Folge hat, erhöht den im Zylinder  15a auf den Kolben 16a wirkenden Druck während  des Verbrennungsvorganges in der Vorkammer 11 a  und der     Luftspeicherkammer    12a nicht     wesentlich.    Der  Druckanstieg in beiden Kammern wird in Geschwin  digkeitsenergie umgewandelt, die das Hin- und Her  blasen und dadurch eine schnellere Verbrennung  bewirkt, ohne Temperatur und Druck im Zylinder  in grösserem Masse zu beeinflussen.

   Erst im letzten,  im Mündungsraum 18a stattfindenden Stadium der  Verbrennung, wenn sich beide Kammern 1 la und 12a  entleeren und den Rest ihres     unverbrannten    Brenn  stoff-Luft-Gemisches     gegeneinanderblasen    und in dem  Raum 18a zwischen den Düsen der Verbrennungs  vorgang beendet wird, wird der durch die Volumen  vergrösserung der heissen Gase verursachte Druck  anstieg sich im Zylinder 15a auswirken. Zu diesem  Zeitpunkt bewegt sich aber der Kolben 16a bereits  abwärts, so dass das     Indikatordiagramm    nur einen  verhältnismässig kleinen Druckanstieg zeigt. Motoren,  die nach dem beschriebenen Verbrennungsverfahren  arbeiten, laufen äusserst ruhig.  



       Fig.    4 und 5 zeigen eine     Brennkammeranordnung,     deren Kammern und Düsen den in     Fig.    2 und 3 ge  zeigten ähnlich sind. Diese     Brennkammerbaugruppe     ist mit einem Kühlmantel 35 versehen und ist mittels  Schrauben 36 am Zylinder 15c befestigt.

   Vorzugs  weise werden bei     Hochleistungsmotoren    die     Brenn-          kammerwandungen    und die Düsen durch schnell  strömende     Flüssigkeiten    oder Luft gekühlt, wie dies  beispielsweise bei 40 in     Fig.    1 angedeutet ist, und  zwar in Verbindung mit     Kühlrippen,    wie sie bei luft  gekühlten Motoren üblich sind.  



       Fig.6    zeigt einen Zylinderkopf 17d mit Vor  kammer 11d,     Luftspeicherkammer    12d und Düsen  13d und 14d, welche die beiden Kammern l     1d    und  12d mit dem Mündungsraum 18d verbinden. Der  Mündungsraum     18 & d    ist durch einen     trichterförmigen     Kanal 19d mit dem eigentlichen Zylinderraum 26d  verbunden.

   Zwei     torusförmige,    die Düsen umgebende       Sekundärluftkammern    41 und 42, die von den Düsen  und der gekühlten     Brennkammerwandung    gebildet  werden, stehen     mittels        ringförmiger        Schlitze    43 und  44     mit    den Hauptkammern 11d und 12d in Verbin  dung. Die durch gestrichelte Linien im Zylinderkopf  17d eingezeichneten Ventile 45 dienen als     Einlass-          und        Auslassventile.     



  Die Wirkungsweise dieser Kammern ist folgende:  Während des Kompressionshubes wird die Luft durch  den trichterförmigen Kanal 19d in die Kammer 18d  und dann durch die Düsen 13d und 14d in die Kam-           mern    11d und 12d gedrückt. Aus diesen Kammern  gelangt ein Teil der Luft durch die Schlitze 43 und  44 in die     Sekundärluftkammern    41 und 42. Wenn  durch die Einspritzvorrichtung 20d Brennstoff in die  Kammer     11.d    und in das weite Ende der Düse 13d  eingespritzt wird, beginnt die Verbrennung.

   Durch  den dann eintretenden Druckanstieg wird das     Luft-          Brennstoff-Gasgemisch    durch die Düsen 13d und 14d  in die     Luftspeicherkammer    12d getrieben, in der eine  zweite explosionsartige Verbrennung stattfindet. Die  aus der Vorkammer     llid    mit ausserordentlich hoher  Geschwindigkeit     mti    dem Gasstrahl ausgestossenen  Brennstofftröpfchen dringen in die in der Kammer  12d befindliche Druckluft ein, werden dabei fein  verteilt und bilden mit der dort befindlichen Luft ein  für vollkommene Verbrennung geeignetes Gemisch.

    Der in der Kammer 12d entstehende Druckanstieg  wird in der Düse 14d in Geschwindigkeit umgewan  delt, und der Strahl gelangt wieder durch die Düse  13d in die Kammer 11d zurück, wobei ein Teil des  Strahls an der engen Öffnung der Düse 13d in die  Kammer 18d abgelenkt werden kann, in der frische  Luft zur Verbrennung des vom Strahl mitgerissenen  Brennstoffes bzw. brennenden Gases zur Verfügung  steht. Der wieder in die Vorkammer eintretende  Strahl wird eine weitere Verbrennung von überschüs  sigem Gas und Brennstoff in dieser Kammer bewir  ken. Die Mündungsöffnung der Düse 14d ist absicht  lich grösser als diejenige der Düse 13d gewählt, so dass  der erste aus der Düse 13d in die Düse 14d eintre  tende Strahl in der Düse 14d als     Injektor    wirkt und  zusätzliche Luft aus dem Raum 18d in die Kammer  12d mit sich führt.

   Während der Verbrennung in den  beiden Kammern 11 d und 12d wird natürlich bei dem  in diesen Kammern erfolgenden Druckanstieg Luft  und ein kleiner Anteil des Brennstoffes in die Se  kundärluftkammern 41 und 42 gedrückt, in denen ein       Luftüberschuss    vorhanden ist.

   Wenn nach den ersten  Verbrennungsvorgängen und der Hin- und     Herbewe-          gung    der Gasstrahlen zwischen den beiden Kammern  der Kolben seinen     Abwärtshub    beginnt und aus bei  den Kammern 11d und 12d     Gas-Brennstoff-Luft-          strahlen    aus den Düsen im Mündungsraum 18d aus  treten und aufeinander auftreffen und eine für eine  vollkommene Verbrennung und     Durchmischung    ge  eignete hohe Turbulenz erzeugen, dringt die Verbren  nung im Raum 18d und durch den trichterförmigen  Kanal 19d in den eigentlichen Zylinderraum 26d vor.

    Der flüssige Brennstoff ist natürlich durch die     im     vorhergehenden beschriebenen Vorgänge vollständig  vergast und, falls sich noch umverbrannter Brenn  stoff in dem in den Zylinder<I>26d</I> eintretenden Gas  strom befinden sollte, so wird er im Zylinder genau  in derselben Weise verbrannt wie ein Gas-Luft-Ge  misch im Zylinder eines Benzinmotors. In den Kam  mern 11 d und 12d können sich aber noch immer  etwas umverbrannter Brennstoff und Gase befinden,  die, falls sie nicht sofort verbrannt werden, beim       Abwärtshub    des Kolbens in den eigentlichen Zylinder  gelangen würden. Um diesen restlichen Brennstoff    frühzeitig in den Kammern 11d und 12d beim Ab  wärtshub des Kolbens verbrennen zu können, sind die       Sekundärluftkammern    41 und 42 vorgesehen.

   Diese  enthalten nach der Beendigung des     Hauptverbren-          nungsvorganges    noch überschüssige Luft, und diese  Luft wird bei dem durch den     Abwärtsgang    des Kol  bens bedingten Druckabfall aus den Sekundärkam  mern in die Hauptkammern geblasen und verbrennt  den dort noch vorhandenen Brennstoff. Die     Sekun-          därluftkammern    41 und 42 wirken auch als     Wärme-          isolierkammern,    die eine Wärmeabführung durch das       Kühlmittel    verringern.

   Während des letzten Teils des  Kompressionshubes ist die Geschwindigkeit der durch  die Düse 13d in die Kammer 11d eintretenden Luft  am grössten und ist genügend gross, um selbst einen       ziemlich    kompakten Brennstoffstrahl sehr fein zu ver  teilen, so dass der in diesen Luftstrahl hineingespritzte  Brennstoff gründlich mit Luft durchmischt     wird.    Vor  zugsweise wird der Brennstoffstrahl im wesentlichen  in Richtung auf die Mitte oder direkt auf die Mitte der  Düse     13;d    gerichtet, so dass er von der hereinströmen  den Luft erfasst und dann von den in umgekehrter  Richtung fliessenden Strahl in die Vorkammer 12d  hineingerissen werden kann.  



       Fig.7    zeigt dieselbe grundsätzliche Kammer  anordnung, nämlich die Vorkammer     11e,    die Luft  speicherkammer 12e, den Mündungsraum 18e, die  Düsen     133e    und 14e und die Einspritzvorrichtung 20e.  Die Einspritzvorrichtung 20e     liegt    in einem wasser  gekühlten Gehäuse 25, das in den Zylinderkopf 17e  eingesetzt ist. Die beiden Kammern 11e und 12e sind  mit einer     mehrteiligen    Auskleidung 52 aus an sich  bekanntem, wärmeisolierendem Werkstoff, z.

   B. kera  mischem Werkstoff, versehen, von welcher Ausklei  dung jeder Teil nur eine geringe Berührungsfläche  mit den gekühlten Kammerwänden hat, so dass enge  Lufträume 53 zwischen dem grösseren Teil der Aussen  fläche der Auskleidung und der gekühlten Kammer  wandung verbleiben. Die Düsen 13e und 14e sind mit  konischem Sitz in die nach innen gerichteten     öffnun-          gen    der Kammern eingesetzt, so dass sie leicht aus  gebaut werden können. Die Düsen sind mit     Press-          sitz    in die     Kammeröffnungen    eingebaut, um eine gute  wärmeleitende Verbindung mit der gekühlten Wan  dung zu haben. Jede der Düsen besitzt einen Längs  schlitz 54.

   Die Düsen werden durch die     Ausklei-          dungen    52 in ihre Sitze gedrückt und dort gehalten.  



  Die Düsen 13d und 14d der     Fig.    6 sind durch  Rohrgewinde in den innern Öffnungen der Kammern  befestigt. Sie sind ebenfalls vorzugsweise in Längs  richtung geschlitzt. Die Schlitze 54,     Fig.    7, wirken  als eine Art federnde Sicherung, die die Düsen in  ihrer Lage hält.  



       Fig.    8 und 9 zeigen eine     Brennkammerbaugruppe     61, die an dem Zylinder     15f    eines Motors mit gegen  läufigen Kolben befestigt ist. Diese Baugruppe be  steht aus     _    einer Vorkammer     11f,    einer Luftspeicher  kammer     12f,    einem Mündungsraum 18f mit einem  trichterförmigen Kanal     19f,    der diesen Raum mit dem  Zylinderraum<B>26f</B> verbindet. Die beiden Kammern      11     f    und<B>12f</B> sind mit Düsen<B>13f</B> und     14f    versehen.  Die     Brennstoffeinspritzvorrichtung    20f ist in der Vor  kammer 11 f in einem Winkel zur Düsenachse an  geordnet.

    



       Fig.    10 und 11 zeigen eine     Kammerbaugruppe     61, die von einem Gehäuse 62 umschlossen wird, das  mit einem abdichtenden Deckel 63 versehen ist. Kühl  flüssigkeit wird durch     öffnungen    65 in das Gehäuse  geleitet. Nach     Entfernen    des Deckels 63 sind die  Muttern 64 leicht zugänglich, nach deren Lösung die  Baugruppe 61 vom Zylinder als Ganzes entfernt wer  den kann.  



       Fig.    12 zeigt eine in einen Zylinderkopf 67 ein  gesetzte     Kammerbaugruppe    66. Die Kammergruppe  ist eine geschweisste Stahlkonstruktion, die mit einem  untern Flansch 68 an der das Ende des Zylinders  verschliessenden Wand 69 des     Zylinderkopfes    ange  schraubt ist. Der Flansch 68 ist mit einem nach unten  vorstehenden     Zentrierbund    70 versehen, der eng in  eine entsprechende Aussparung 71 des Zylinderkopfes       eingepasst    ist, um eine dichte und feste Verbindung  von Kammer und Zylinderkopf zu gewährleisten und  gleichzeitig die trichterförmige Erweiterung 19g des  Zylinderkopfes und das untere erweiterte Ende des  Mündungsraumes 18g gut gegenüber dem Zylinder  raum 26 auszurichten.

   Die dünne Wandstärke dieser  aus einem Stück bestehenden, geschweissten Kammer  gruppe ermöglicht eine gute Kühlung in allen Seiten  der Kammer, was für die Wandungen der Düsen  mündungskammer von besonderer Wichtigkeit ist.  Die Kammergruppe ist vorzugsweise verchromt. Die  Gruppe besteht aus der Vorkammer 11g, der Luft  speicherkammer 12g, deren sich gegenüberliegende  Düsen 13g und 14g in den Mündungsraum 18g ein  münden. Die Einspritzvorrichtung 20g ist bei 72  durch Gewindeverbindung mit der Kammer 11g ver  bunden, und ihr nach aussen herausragender Teil wird  in der Wand des Zylinderkopfes 67 mittels einer Mut  ter 73, welche als     Stopfbüchsenmutter    für die Stopf  büchse 74 dient, abdichtend geführt.  



  Die Wirkungsweise der in den     Fig.    6 bis 12 ge  zeigten Motoren wird im folgenden im     einzelnen    er  klärt. In den     üblichen        Wirbelkammermotoren    sind  kleine Kammeröffnungen erforderlich, um gute Ver  brennungsbedingungen durch schnellströmende Brenn  stoff-Luft-Strahlen zu     schaffen,    die den Brennstoff in  dem gewöhnlich ziemlich     flach    gestalteten, eigent  lichen Verbrennungsraum oberhalb des Kolbens ver  teilen. Bei einer derartigen Anordnung wird eine  erhebliche Leistung verschwendet, um während des  Verdichtungshubes die Luft durch die kleine     öffnung     hindurchzudrücken.

   Bei den beschriebenen Aus  führungen bläst jedoch beispielsweise die Vorkammer  11 d ihr     Brennstoff-Luft-Gemisch    in die Luftspeicher  kammer 12d, welche ein Raum mit geringer Wand  fläche, vorzugsweise ein kugelförmiger Raum ist. Der  Strahl dringt also in die Mitte einer in einem kom  pakten Raum konzentrierten Luftmasse ein. Die  Düsenöffnungen der beiden     Brennkammern    können  daher verhältnismässig gross sein, so dass die Reibungs-         verluste    beim Hindurchdrücken der Luft durch diese       öffnungen    während des Kompressionshubes und wäh  rend des     Blasvorganges    klein gehalten werden können.

    Vorzugsweise werden lange strömungsgünstig ge  formte Düsen mit verhältnismässig grossen Quer  schnitten verwendet, um kompakte Strahlen mit gro  sser Durchschlagskraft zu erzeugen. Dabei kann die       öffnung    der     Vorkammerdüse,    beispielsweise 13d,  kleiner als die der     Vorkammerdüse,    beispielsweise  14d, sein, so dass der aus der Düse 13d ausgeblasene  Strahl durch die Düse 14d hindurchgeht, ohne mit der  Kante dieser     öffnung    in     Berührung    zu kommen. Der  Strahl übt dabei eine     Injektorwirkung    und reisst Luft  aus der Kammer 18d in die Vorkammer 12d mit.

   Die  Grössen der Düsenöffnungen liegen vorzugsweise  innerhalb der folgenden Grenzen:  In der Vorkammer 3 bis 15% des Zylinderdurch  messers,  in der     Luftspeicherkammer    5 bis 20% grösser als  die     Vorbrennkammerdüsen.     



  Die Rauminhalte der drei Brennkammern     11d,     12d und 13d liegen vorzugsweise     innerhalb    der fol  genden Grenzen (in Prozenten des Gesamtinhaltes des  Kompressionsraumes):       Vorbrennkammer    15 bis 30%  Vorkammer 20 bis     40 ,ä          Düsenmündungskammer    15 bis     30 ö     Der im Zylinder befindliche Teil des Kompres  sionsraumes oberhalb des Kolbens wird so klein als  möglich gehalten.  



  Die Düsen 13d und 14d verbinden die beiden  Brennkammern 11d und     12d    über den als dritte  Brennkammer dienenden Mündungsraum 18d mit  dem Zylinder. Der Mündungsraum erweitert sich  trichterförmig in Richtung auf den Zylinder, um wäh  rend des Kompressionshubes die Luftgeschwindig  keiten allmählich erhöhen und während des Arbeits  hubes die Geschwindigkeit der aus den     Brennkam-          mern    austretenden Gase allmählich verringern zu  können. Der flüssige Brennstoff ist durch die heftige  Turbulenz und durch die hohe Verbrennungswärme  fast völlig verdampft, nachdem er wiederholt von     einer     Kammer in die andere geblasen worden ist.

   Noch       unverbrannter    Brennstoffdampf, der in den Zylinder  raum gelangt und sich mit der zwischen Kolben und  Zylinderkopf verbliebenen Luft vermischt, wird sofort  in derselben Weise wie das Gasgemisch eines Ver  gasermotors verbrannt. Um in den Brennkammern  Wärmeverluste durch Abgabe von Wärme an die  Kühlflüssigkeit zu verringern und die     Brennkammer-          wandungen    auf einer hohen Temperatur zu halten,  sind die Brennkammern mit     hochwarmfesten        Ausklei-          dungen,    wie beispielsweise bei 52 gezeigt, versehen,  deren hohe Temperatur zur raschen Entzündung des  eingespritzten Brennstoffes und zur völligen Verbren  nung von schweren Heizölen beitragen.

   Die von der  Auskleidung der Kammern aufgenommene Wärme  erhitzt während des Kompressionshubes die eintre  tende Luft, so dass die bei dem vorangehenden Ver-           brennungsvorgang    auf die Auskleidung übertragene  Wärme bei jedem neuen Arbeitsspiel ausgenützt wird.  Hierdurch werden die Wärmeverluste erheblich her  abgesetzt. Die Temperatur der Auskleidung wird  durch die Grösse ihrer Berührungsflächen mit der  gekühlten Wandung bzw. durch die Grösse der zwi  schen dieser Wandung und der Auskleidung vorhan  denen Lufträume 53 beeinflusst.  



  Die Düsen 13d und 14d können beispielsweise aus  wärme- und korrosionswiderstandsfähigem Werkstoff  oder aus     hochwärmeleitfähigem    Werkstoff wie Kup  fer bestehen, wobei die Düsenöffnungen verchromt  oder mit einer Auskleidung aus     Stellit    oder einem  andern korrosionsfesten Werkstoff versehen sein kön  nen. Ein an der Düse verwendetes Gewinde ist vor  zugsweise mit Kupfer plattiert, um den Wärmeüber  gang von der Düse auf die gekühlte     Kammerwand    zu  erleichtern. Die Düse reicht mit ihrem weiten Ende  in die Brennkammer hinein und hat vorzugsweise nur  mit ihrem engen Ende mit der Wandung enge Be  rührung, damit das vorstehende Ende der Düse zur  Erleichterung der Zündung heiss bleiben kann.  



  Eine völlige und wirtschaftliche Verbrennung in  schnellaufenden Dieselmotoren lässt sich kaum ohne  durch eine Teilverbrennung hervorgerufene Tur  bulenz von Luft und Brennstoff     ermöglichen.    Das  anfängliche wiederholte Ausstossen von Strahlen aus  den beiden Kammern und die heftige     Turbulenz    durch  das     Aufeinandertreffen    dieser Strahlen gegen Ende  des Verbrennungsvorganges ermöglicht es erst, eine  vollkommene Mischung von Brennstoff und Luft zu  erzeugen. Dies kann naturgemäss nicht im Zylinder  raum erreicht werden, sondern nur ausserhalb des  selben. Höhere Drehzahlen erfordern eine schnel  lere Verbrennung, und höhere     Aufladungen    erfor  dern eine ausserhalb des Zylinderraumes stattfindende  Verbrennung.

   In allen beschriebenen Fällen wird  durch hohe Turbulenz ein vollkommenes     Brennstoff-          Luft-Gemisch    erzeugt.  



  Die Erfindung kann auch bei Motoren angewen  det werden, die mit niedrigeren Kompressionsdrücken  als Dieselmotoren arbeiten und Zünd- oder     Glüh-          kerzen    als Zündeinrichtung in der     Vorbrennkammer     benötigen. Die Höchstdrücke können so niedrig ge  halten werden, dass der Motor in der bei Benzin  motoren üblichen Bauart hergestellt werden kann.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Brennkammeranordnung, die einem Arbeitszylin der einer mit Luftverdichtung arbeitenden Einspritz- brennkraftmaschine zugeordnet ist und eine Vor kammer, in die der gesamte Brennstoff eingespritzt wird, sowie eine Luftspeicherkammer aufweist, welche Kammern in einen zwischen ihnen liegenden Mün dungsraum münden, dadurch gekennzeichnet, dass Vorkammer (11) und Luftspeicherkammer (12) an ihren Mündungen mit mindestens angenähert koaxialen Düsen (13, 14) versehen sind, die so ausgebildet sind, und mindestens zu Beginn des Verbrennungsvorgan ges einander so nahe gegenüberliegen, dass der grössere Teil des aus der Vorkammer austretenden Strahls durch den Mündungsraum (18)
    hindurchgehend in die Luftspeicherkammer eintritt, in welcher eine weitere Verbrennung stattfindet. UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der grössere Teil des Volumens des Kompressionsraumes durch die Vorkammer (11) und die Luftspeicherkammer (12) gebildet ist. 2. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die koaxialen Düsen (13, 14) an den Mündungen der Vorkammer und der Luftspei- cherkammer in Richtung auf die Aussenseite der Kammern konvergieren, und dass die divergierenden Teile der Düsen sich in das Innere der Kammern (11, 12) erstrecken. 3.
    Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durch messer der Auslassöffnung jeder der Düsen (13d, 14d) zwischen 3 bis 15% des Arbeitszylinderdurchmessers beträgt, wobei die Auslassöffnung der Düse der einen Kammer (12d) grösser als die Auslassöffnung der Düse der andern Kammer (11d) ist. 4.
    Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum inhalt einer der Kammern zwischen einem Fünftel und der Hälfte und der Rauminhalt der andern Kam mer zwischen einem Drittel und zwei Dritteln des ge samten Kompressionsraumes beträgt. 5. Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kam mern (11b, 12b) seitlich des Zylinders (15b) angeord net sind. . 6. Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kammern (11; 1 la, 12a) im Zylinderkopf (17 bzw. 17a) angeordnet ist. 7.
    Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor kammer (11) im Zylinderkopf angeordnet ist, wäh rend die Luftspeicherkammer (12) im Kolben ange ordnet ist, wobei die einander gegenüberliegenden Düsen ihre zugehörige Kammer mit dem Arbeitszylin der verbinden. B. Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Kammern (11d, 12d) mit einer Sekundär luftkammer (41, 42) verbunden ist. 9.
    Anordnung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärluftkammer (41, 42) torusförmig gestaltet ist und die Düse (13d, 14d) der mit der Sekundärluft kammer verbundenen Kammer (lld, 12d) umgibt. 10. Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kam mern (11e, 12e) mit wärmeisolierendem Werkstoff (52) ausgekleidet sind. 11.
    Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (13e, 14e) in Längsrichtung geschlitzt, aussen konisch verjüngt und mit Presssitz in konischen Öffnungen der Kammerwandungen befestigt sind. 12. Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor kammerdüse (13d) eine kleinere Mündungsöffnung hat als die Luftspeicherdüse (14d), wodurch dem in die Luftspeicherkammer (14d) eintretenden Strahl eine Injektorwirkung erteilt wird. 13.
    Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mün dungsraum (18a bis 18d) über einen trichterförmigen Kanal (19a bis 19d), der in Richtung auf den Arbeits zylinder divergiert, mit letzterem in Verbindung steht. 14. Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Fremdzündung arbeitet. 15. Anordnung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern ausserhalb des Zylinders als eine in sich geschlossene Baugruppe angeordnet sind, die von einem von Kühlflüssigkeit durchflossenen Ge häuse (62) umgeben ist.
CH339777D 1954-12-20 1954-12-20 Brennkammeranordnung in einer mit Luftverdichtung arbeitenden Einspritzbrennkraftmaschine CH339777A (de)

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