-
Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung oder
Fremdzündung Die Erfindung bezieht sich auf Einspritzbrennkraftinaschinen, insbesondere
schnell laufende Motoren mit holie#r Aufladung, und bezweckt, die auf die Kolben
und Kolbenringe einwirkenden Temperaturen und Höchstdrücke möglichst zu verringern.
-
Eine weitere Aufgabe- der Erfindung besteht darin, die Geschwindigkeit
der Verbrennung durch erhöhte Turbulenz zu vergrößern. Eine erhöhte Turbulenz kann
dadurch erreicht werden, daß man Luft-Brennstoff-Strahlen mit sehr großer Geschwindigkeit
aufeinander anftreffen läßt oder Brennstoff-Luft-Gemisch von einer Kammer in eine
andere bläst oder durch eine Kombination dieser beiden Vorgänge.
-
Es ist an sich bekannt, Brennkraftmaschinen. mit einer, getrennt von
dem eigentlichen Zylinderraum angeordneten Vorkammer und einem Luftspeicher zu versehen
oder auch zwei oder mehr Vorkammern diametral oder tangential an einen gemeinsamen
zentralen Luftspeicher anzuschließen. Bisher hat sich je-
doch hierdurch eine
nahezu völlige Verbrennung des Gemisches nicht erreichen lassen, bevor dieses den
eigentlichen Zylinderraum erreicht und auf den Kolben drückt.
-
Die mit Selbstzündung oder Fremdzündung arbeitende luftverdichtende
Brennkraftl-naschine 'gemäß der Erfindung besitzt ebenfalls eine, mit dem Hauptbrennraum
verbundene Vorkammer, in welcher der Brennstoff eingespritzt wird, und eine Luftspeicherkammer,
deren Mündung in den Hauptbrennraum der Mündtin.- der Vorkammer gegenüberliegt.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß Vorkammer und Luftspeicherkammer
in an sich bekannter Weise mit düsenförmigen Mündungen versehen und im wesentliehen
gleichach#sig angeordnet sind und daß ferner diese düsenförmigen Mündungen so geformt
und so nahe beieinander angeordnet sind, daß der größte Teil des aus einer der Kammern
austretenden Strahles, durch den Hauptbrennraum hindurchgehend, in, die gegenüberliegende
Kammer eintreten kann. Dabei werden Strahlen gleichzeitig von beiden Kammeern gegeneinander
ausgestoßen, wodurch eine wiederholte heftige Turbulenz und Mischung von Brennstoff
und Luft verursacht wird, die eine schnelle und vollständige Verbrennung bewirken.
Dieser Vorgang findet vor Eintritt des Gemisches in den Arbeitszylinder statt.
-
Der für die zwischen den Düsenmündungen liegende Kammer und den daran
anschließenden Teil des Hub-
raumes verwendete Ausdruck »Hauptbrennraum« ist
in Anlehnung an die in der Fachwelt bei Mehrkammermotoren üblichen Ausdrucksweise
gewählt, bedeutet aber nicht, daß der Hauptteil des Verbrermungsvorz# Cranges unbedingt
in diesem Raum stattfinden muß.
-
Weitere wesentliche Kennzeichen der Erfindung bestehen darin, daß
der größte Teil des Volumens des Kompressionsraumes durch die Vorkaminer und Luftspeicherkammer
gebildet wird, daß ferner das Volumen des Kolbenspielraumes das kleinstmögliche
ist und daß der Hauptbrennraum nur so groß und so; ausgebildet ist, daß ein möglichst
verlustloser Durchfluß von Luft und Gas unter Vermeidung von zu hoher Erwärmung
der Düsen und der Wandungen der Kammern durch die darin erfolgende Verbrennung stattfindet.
-
Beliebige Arten von Brennstoff können bei der erfindungsgemäßen Maschine
verwendet werden, wie beispiels-werise: Dieselöl, Destillate,' billige, Heizöle,
Benzin sowie Butan und andere Gase. Die Motoren können mit Selbstzündung, Glühkerzen
und Zündkerzen arbeiten, wobei Zündkerzen bei niedrigen Kompressionsverbältnissen
und beim Anlassen,Verwendung finden. Die Maximaldrücke und, Temperaturen sind auf
die beiden Kaminern beschränkt. Die Motoren können mit festem Ab-
stand zwischen
den Düsenmündungen oder einem veränderlichen Abstand arbeiten.Die Düsen könnenbei
Rot--Itit und selbst bei Weißglut 2),rheiten, besonders wenn der Motor schwere Heizöle
als Brennstoff verwendet.
-
Weitere Erfindungsmerkmale sind aus der nachfolgenden näheren Beschreibung
und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen der Erfindung ersichtlich. Es zeigen
Fig. 1, 2 und 3 drei verschiedene Ausführungsbeispiele einer Dreikammerverbrennung,
bei denen eine Vorkammer und ein Luftspeicher vorgesehen sind, die an gegenüberliegenden
Seiten einer mit dem Zylinderraum verbundenen Kammer angeordnet sind, Fig. 4 und
5 in zwei rechtwinklig zueinander liegenden Schnitten ein weiteres Ausführungsbeispiel,
Fig.
6 einen der Fig. 2 ähnlichen Schnitt einer verbesserten Ausführungsform,
Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht einer weiteren verbesserten
Ausführungsform, Fig. 8 und 9 ähnliche Ansichten wie Fig. 4 und
5,
die ebenfalls weiterentwickelte Ausführungsformen zeigen, Fig.
10 und 11 in ähnlichen Ansichten wie Fig. 8
und 9 eine
Ausführung mit wassergekühlter Brennkammer und Fig. 12 eine geschweißte Konstruktion
einer in einen Zylinderkopf eingesetzten Brennkammergruppe.
-
In allen Figuren sind sich entsprechende Teile mit ähnlichen Bezugszeichen
bezeichnet.
-
In dem Dreikammerverbrennungssystern in Fig. 1
ist die Vorkammer
mit 11, der Luftspeicher mit 12, die Düsen mit 13 und 14, der Zylinder
mit 15, der Kolben mit 16, der Zylinderkopf mit 17, der Hauptbrennraum
mit 18, die Einspritzvorrichtung mit 20 und eine Glüh- oder Zündke#rze
mit 21 bezeichnet. Die ,entsprechenden Teile derFig. 2 sind mit lla, 12a
usw. Lind in Fig. 3 mit 11 b, 12 b usw. bezeichnet.
In Fig. 1
befindet sich die Vorkammer 11 im Zylinderkopf
17
und der Luftspeicher 12 im Kolben 16.
-
In Fig. 2 befinden sich die Vorkammer 11 a und der Luftspeicher
12a beide im Zylinderkopf 17a, Der Hauptbrennratim18a steht über eine trichterffirmige
E rweiterung 19 a. mit dem Raum über dem Kolben in Verbindung.
Der Kolbenboden besteht aus einem nach oben konisch verjüngten äußeren Teil 22,
der mit eine-r Kante 23 endet, und einem kuppelförmigen inneren Teil 24.
Der in dieser Figur gezeigte Zylinder gehört zu einem Zweitaktmotor, dessen Spül-und
Auslaßschlitze nicht gezeigt sind. je höher die Aufladung ist, um so mehr kann von
der für die Verbrennung nicht benötigten Überschußluft in dem Raum zwischen Zylinderkopf
und Kolben belassen werden, um dort als Wärmeisolator zu dienen. Wenn die Verbrennungsgase
in den Zylinder zu fließen beginnen" wird diese-, verhältnismäßig kühle Luft gegen
die Kolbenringe 25 gedrückt und verhindert weitgehend, daß die heißen Verbrennungsgase
mit den Ringen in Berührung kominen. Besonders bei Flugmotoren kann auch eine Wassereinspritzung
vorgenommen werden, die vorzugsweise in dem Luftspeicher 12a. stattfindet.
-
In Fig. 3 sind die Kammern 11 b und 12 b seitlich
des Zylinders 15 b angeordnet, in dem sich die beiden gegenläufigen, Kolben
16 b hin- und herbewegen. Bei der linken der gezeigten Verbrennungskammeranordnungen
ist in jeder Kammer eine Einspritzvorrichtung 20 b vorgesehen, die nacheinander
einspritzen, wobei die beiden Luft-Brennstoff-Strahlen aus den sich gegenüberliegenden
Kammern in den Hauptbrennraum 18 b zwischen den Düsen 13 b
und 14 b auf einandertreffen und eine für eine schnelle Verbrennung günstige
hohe Turbulenz erzeugen. Der Hauptbrennraum 18 b weist eine trichterförrnige
Erweiterung 19 b auf.
-
Das in Fig. 1 gezeigte Brennkammersystem besteht aus den beiden
getrennten Kammern 11 bzw. 12 mit je
einer Düse 13 bzw. 14,
die sich einander nahe gegenüberliegen und die beide durch die Kammer
18 mit dem Zylinderraum 26 verbunden sind. Die Kammer 11
wirkt
als Vorkammer und die Kammer 12 als Luftspeicher. Von diesen kann die Luftspeicherkammer
12, wie in Fig. 1 gezeigt, innerhalb des Kolbens angeordnet sein. And-ererseits
können aber auch alle drei Kammern wie in Fig. 2 und 3 vom Kolben, von der
Zylinderwand und von den Ventilen entfernt angeordnet sein, so daß weder der Brennstoff-
oder der Gasflammenstrahl auf diese Teile auftrifft noch von dem Hauptherd der Verbrennung
Wärme aus nächster ,Nähe auf diese betriebswichtigen Teile durch Strahlung übertragen
werden kann.
-
Im Betrieb wird beispielsweise in Fig. 2 der durch die Einspritzung
von Brennstoff aus der Einspritzvorrichtung 20 a, in der Nähe des oberen
Totpunkts. des Kolbens 16a innerhalb der Vorkammer lla verursachte Druckanstieg
einen aus Gas, Luft und Brennstoff gemischten Strahl mit sehr hoher Geschwindigkeit
durch die Düse 13a, in den Luftspeicher 12a schicken. Hier findet eine zweite Verbrennung
statt, bei der die dort befindliche Luft den eingeblasenen Brennstoff verbrennt.
Der dadurch erzeugte Druckanstieg verursacht einen Strahl aus Gas und Brennstoff-Luft-Gemiseb
durch die Düse14a in entgegengesetzter Richtung zurück in die Vorkammer
11 awo die Verbrennung weitergeht und die Strahlen zwischen den beiden Kammern
so lange hin- und herblasen, bis ein, Druckausgleich eingetreten ist. Während des
Arbeitshubs des Kolbens 16a blasen beide Kammern ihren Inhalt durch die Düsen
13 a, 14 a, gegeneinander und verursachen eine starke Turbulenz im
Hauptbrennraum 18a, so daß in diesem dritten Verbrennungsstadium der unverbrannte
Rest des Gemisches in der Kammer 18 a. verbrannt wird. Selbst eine Früheinspritzung
des Brennstoffes, die einen hohen Druck in der Vorkammer 11 a- zur Folge
hat, erhöht den im Zylinder 15 a, auf den Kolben 16 a wirkenden
Druck während des Verbrennungsvorgangs in der Vorkammer 11 a- und dem Luf
tspeicher 12 a nicht wesentlich. Der Druckanstieg in beiden Kammern wird in Geschwindigkeitsenergie
umgewandelt, die das Hin-und Herblasen und dadurch eine schnellere Verbrennung bewirkt,
ohne Temperatur und Druck im eigentlichen Zylinder in größerem Maße zu beeinflussen.
Erst im dritten, im Hauptbrennraum stattfindenden Stadium der Verbrennung, wenn
sich beide Kammern 11 a und 12 a entleeren und den, Rest ihres unverb,rannten
Brennstoff-Luft-Gemisches gegeneinander blasen und in der KammeT 18 a zwischen
den Düsen der Verbrennungsvorgang beendet wird, wird der durch die Volumenvergrößerung
der heißen Gase verursachte Druckanstieg sich, im Zylinder15a 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. -1 und 5 zeigen eine-. mit drei Verbrennungsstadien
arbeitende Brennkammeranordnung, deren Kammern und Düsen den in Fig. 2 und
3 gezeigten ähnlich sind. Die Be7ugszeichen sind die gleichen wie in Fig.
1 und tragen den Zusatz c. Der Hauptbrennraum 18 c steht über
den Kanal 19 c mit dem Raum zwischen den. Kolben 16
c in Verbindung. Diese Brennkammerbaugruppe ist mit einem Kühlmantel
35 versehen und ist mittels Schrauben 36 am Zylinder 15
c
befestigt. Vorzugsweise werden bei Hochleistungsmotoren die Brennkammerwandungen
und die Düsen durch schnell strömende Flüssigkeiten oder Luft ge-
kühlt, wie
dies beispielsweise bei 40 in Fig. 1 ange deutet ist, und zwar in Verbindung
mit Kühlrippen, wie sie bei luftgekühlten Motoren üblich sind. i Fig.
6 zeigt einen Zylinderkopf 17 d mit Vorkammer 11 d,
Luftspeicher 12 d Düsen 13 d und 14 d, welche die beiden Kammern
11 d und 12 d mit dem Hauptbrennraum 18 d verbinden. Die letztere
Kammer # ist durch eine trichterförmige Erweiterung 19 d mit dem eigentlichen
Zylinderraum 26 d 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 11 d,
und 12 d in Verbindung. Die durch gestrichelte Linien im Zylinderkopf
17d eingezeiclineten Ventile45 dienen als Einlaß- und Auslaßventile.
-
Die Wirkungsweise dieser Kammern ist wie folgt: Während des Kompressionshubs
wird die Luft durch die trichterförmige Erweiterung 19 d in die Kammer
18 (1 und dann durch die Düsen 13 d und 14 d in die Kammern
11 d und 12 d ged-rückt. Aus dies-en Kammern gelangt ein Teil der
Luft durch. die Schlitze43 und 44 in die Sekundärlttftkamme-rn 41 und 42. Wenn durch
die Einspritzvorrichtung 20 d Brennstoff in die #'orkammer 11 d und
in das weite Ende der Düse 13 d
eingespritzt wird, beginnt die Verbrennung.
Durch den dann eintretenden Druckanstieg wird das Luft-Bre nnstoff-Gas-Gemisch durch
die Düsen 13 d. und 14 d
in den Luftspeicher 12 d gestoßen,
in der eine zweite explosionsartige Verb,rennung stattfindet. Die. aus d,-,-r Vorkammer
11 d mit außero,rdentlich hoher Geschwindigkeit mit dem Gasstrahl
ausgestoßenen Brennstofftropfchen dringen in die in der Kammer 12d befindliche,
Druckluftein, werden dabei zerrissen und hilden Mit der dorrt befindlichen Luft
ein für vollkommene Verbrennunggeeignetes Gemisch. Der in der Kammer 12d
entstehende Druckanstieg wird in der Düse 14d in Geschwin#digkeit umgewandelt, und
der Strahl gelangt wiedcur durch die Düse 13 d in die Vo#rkamm-er Ild 7urück,
wobei ein Teil des Strahls an der engen Öffnung der Düse 13 d in die Kammer
18 d abgelenkt werden kann, in der frische Luft zur Verbrennung dies vom
Strahl mitgerissenen Brennstoffs bzw. brennenden Gases zur Verfügung steht. Der
wieder in die Vorkammer eintretende Strahl wird eine weitere Verbrennung von überschüssigem
Gas und Brennstoff in dieser Kammer bewirken. Der Mund der Düse 14 d ist
absichtlich größer als der Mund der Düse 13 d gewählt, so daß der erste aus
der Düse 13 d in die Düse 14 d
eintretende Strahl in
der Düse. 14 d als Injektor wirkt und zusätzliche frische Luft aus
der Kammer 18 d in die Kammer 12 d mit sich führt. Während der Ve-rbrennung
in dein beiden Kammern 11 d und 12 d' denen der Brennstoff ungefähr in der
Mitte des Kammerraumes zugeführt wird, wird natürlich bei dem in diesen. Kammern
erfolgenden Druckanstieg Luft und ein kleiner Anteil des Brennstoffs in die Sekundärluftkammern
41 und 42 gedrückt, in denen, ein, Luft-Überschuß vorhanden ist. Wenn nach den ersten,
Verbren,nUngSVOTgängen und' der Hin- und Herbewegung der Gasstrahlen zwischen den
beiden Kammern der Kalben seinen Abwärtshub beginnt und aus beiden Kammern
11 d und 12 d Gas-Brennstoff-Luft-Strahlen aus den Düsen austreten
und aufeinander auftreffen und eine für eine vollkommene Verbrennung und Durchmischulig
geeignete hohe Turbulenz erzeugen, dringt die Verbrennung in, die Kammer-
18 d und durch die trichterförmige Erweiterung 19 d in den eigentlichen
Zylinderraum 26 d vor. Der flüssige Brennstoff ist natürlich. durch die im
vorhergehenden beschriebenen Vorgänge vollständig vergast und, falls sich noch unverbrannter
Brennstoff in dem in den Zylinder 26d eintretenden Gasstrom befinden sollte,
so, wird er im Zylinder 15d genau in derselben Weise verbrannt wie ein Gas-Luft-Gemisch
im Zylinder eines Benzin-Motors. In den Kammern lld und 12d können sich aber
noch immer etwas unverbrannter Brennstoff und Gase befinden, ffie, falls sie nicht
sofort verbrannt werden, beim Abwärtshub des Kolbens in den eigentlichen Zylinder
gelangen würden. Um diesen restlichen Bren-nstol-'i frühzeitig in den Kanimern
11 (1 und 12(1 beim Abwärtshub des Kolbens verbrennen zu können, sind die
Sekundärluftkammern 41 und 42 vorb-esehen. Diese! enthalten nach der Beendigung
des Hauptverbrennungsvorgangs noch überschüssige Luft, und diese Luft wird bei dem
durch den Ab-,värtsgang des Kolbens bedingten Druckabfall aus den Sekundärkammern
in die FI.auptkammern geblasen und verbrennt den dort noch vorhandenen Brennstoff.
Die Sekundärluftkammern 41 und 42 wirken auch als Wärmeisolierkammern, die eine
Wärmeabführung durch das Kühlmittel verringern. Während des letzten Teiles des Kompressionshubes
ist die Geschwindigkeit der durch die Düse 13 d in die Kammer 11 d
eintretenden Luft am größten und ist genügend groß, um selbst einen ziemlich kompakten
Brennstoffstrahl in Fäden zu zerreißen, so daß der in diesen Luftstrahl hiineingespritzte
Brennstoff gründlich mit Luft durchmischt wird. Vorzugsweise 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 hereinströmenden Luft erfaßt und dann
von dein in umgekehrter Richtung fließenden Strahl in dien Luftspeicher 12
d hineingerissen werden kann.
-
Fig* 7 zeigt d:eselbe grundsätzliche Dreibrennkammeranordnung,
nämlich die Vo-rkammer 11 e, den Luftspeicher 12,-, den Hauptbrennraum
18e mit der Erweiterung19e, die Düsen13e und 14e und die Einspritzvorrichtting20e.
Die Einspritzvorrichtung 20 e liegt in einem wassergekühlten Gehäuse, das
in den Zylinderkopf 17e eingesetzt ist. Die beiden Kammern 11 e und 12
e sind mit einer mehrteiligen Auskleidung 52 aus warmfestern Werkstoff
versehen, von der jeder Teil nur eine geringe Berührungsfläche Mit den gekühlten
Karnmerwänden hat, so daß enge Lufträume 53 zwischen dem -rMeren Teil der
Außenfläche der Auskleidung und der gekühlten Kammerwandung verbleiben. Die Düsen
13 e und 14 e sind mit konischern Sitz in die nach innen gerichteten
Öffnungen der Kammern eingesetzt, sop daß sie leicht ausgebaut werden können. Die
Düsen sind mit Preßsitz in die Kammeröffnungeneingebaut, um eine gute wärmeleitende
Verbindung mit der gekühlten Wandung zu haben. jede der Düsen, be#s,itzt einen Längsschlitz
54. Die- Düsen werden durch die Auskleidungen 52 in ihre Sitze gedrückt und
dort gehalten.
-
Die, Düsein, 13 d und 14 d der Fig. 6 sind durch
Rohrgewinde in, den inneren öffnungen der Kammern befestigt. Sie sind ebenfalls
vorzugsweise in Längsrichtung- geschlitzt. Die. Schli"tze54 wirken als eine Art
federnde Sicherung, die die Düsen in ihrer Lage hält.
-
Fig. 8 und 9 zeigen eine Brennkammerbaugruppe
61,
d,ie an dem Zylinfder15f eines Motors mit gegen.-läufigen Kolben befestigt
ist. Diese Baugruppe besteht aus einer Vorkammer llf, einem Luftspeicher
12f,
einem rla-uptb-rennraum 18f mit einer trichterförrnigen Erweiterung
19f, die die Kammern mit dem eigentlichen Zylinderraum 26 f verbindet.
Die beiden Kammern sind mit Düsen 13f und 14f versehen. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung
20f ist in der Vorkammer 11 f in einem Winkel zur Düsenachse,
angeordnet.
-
Fig. 10 und, 11 zeigen eine Kammerbaugruppe
61.
die von einem Gehäuse 62 umschlossen wird, das mit einem abdichtenden
Deckel 63 versehen ist. Kühlflüssigkeit 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 werden kann.
Fig. 12 zeigt eine in einen Zylinderkopf
67 eingesetzte Brennkammerhaugruppe 66. Die Brennkammergruppe ist
eine geschweißte Stahlkonstruktion, die init einem unteren Flansch 68 an
der das Ende des Zy-
linders verschließenden Wand 69 des Zylinderkopfes
angesch,raubt 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 züi
gewährleisten und gleichzeitig die trichterförmige Erweiterung 19g des Zylinderkopfes
und das untere erweiterte Ende des Hauptbrennraumes 18g gut gegenüber dem
eigentlichen Zylinderraum 26g auszurichten. 1)ie dünne Wandstärkt dieser
aus einem Stück bestehenden geschweißten Kammergruppe ermöglicht eine gute Kühlung
an allen Seiten der Kammer, was für die, Wandungen des Hauptbrennraumes von besonderer
Wichtigkeit ist. Die Kammergruppe ist vorzugsweise verchromt. Die Gruppe besteht
aus der Vorkammer Ilg, dem Luftspeicher 12g, deren sich gegenüberliegende
Düsen 139 und 14g in den Hauptbrennraum 18g einmünden. Die
Einspritzvorrichtung 20g ist bei 72
durch Gewindeverbindung mit der
Kammer llg verbunden, und ihr nach außen herausragender Teil wird in der Wand des
Zylinderkopfes 67 mittels einer '##ftitter 73, welche als Stopfbüchsenmutter
für die Stopfbüchse 74 dient, abdichtend geführt.
-
Die Wirkungsweise der in den Fig. 6 bis 12 ge-
zeigten
Motoren wird im folgenden im einzelnen erklärt. In den üblichen Vorkammermotoren
sind kleine Kammeröffnungen erforderlich, um ,gute Verbrennungsbedingungen durch
schnell strömende Brennstoff-Luft-Strahlen zu schaffen, die den Brennstoff in dem
gewöhnlich ziemlich flach gestalteten eigentlichen Verbrennungsratim oberhalb des
Kolbens verteilen. Bei einer derartigen Anordnung wird eine erhebliche Leistung
verschwendet, um während des Verdichtungshubes die Luft durch die kleine Öffnung
hindurchzudrücken. Bei einem Motor gemäß der Erfindung bläst jedoch beispielsweise
die Vorkaminer Ild ihr Brennst.off-Luft-Gern-isch in den Luftspeicher 12d, welche
ein Raum mit geringer Wandfläche, vorzugsweise ein kugelförmiger Raum, ist. Der
Strahl dringt also in die el Mitte einer in einern kompakten Raum konzentrierten
Luftmasse ein. Die Düsenöffnungen der beiden Brenn-Icammern können daher verhältnismäßig
groß sein, so daß die Reibungsverluste beim Hindurchdrücken der Luft durch diese
Öffnungen während des Kompressionshubes und während des Blasvorganges klein
ge-
halten werden können. Vorzugsweise werden lange, strömungsgünstig geformte
Düsen mit verhältnismäß ig großen Querschnitten verwendet, um kompakte Strahlen
mit großer Durchschlagskraft zu erzeugen. Dabei kann die, Öffnung der Vorkammerdüse,
beispielsweise 13d, kleiner als die des Luftspeichers, beispielsweise
14 d, sein, so daß der aus der Düse 13 d 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
18 d in den Luftspeicher 12 d mit. Die Größen der Düsenöffnungen, liegen
vorzugsweise innerhalb der folgenden Grenzen: in der Vorkammer 3 bis
15 1/o des Zvl inde#rdurchmessers; in dem Luftspeicher.... 5 bis 201/o
größer als die Vorkammerdüsen. Die Rauminhalte der drei Brennlzarnir.2rii
11 d, 12 d
und 18d liegen vorzugsweise innerhalb
der folgenden Grenzen (in Prozent des Gesamtinhalts des Kompressionsraums): Vorkammer
.............. 15 bis 30 1/o Luftspeich,er ............. 20
bis 401/o Hauptbrennraurn ......... 15 bis 3011/o Der Kompressionsraum im
Zylinder oberhalb des Kolbens wird so klein wie möglich gehalten.
-
Die Düsen 13 d und 14 d verbinden die beiden
Kammern Ild und 12d über den als dritte Brennkammer dienenden Hauptbrennraum,
beispielsweise 18d, mit dein Zylinder. Der Hauptbrennraum erweitert sich
trichterlrörtnig in Richtung auf den Zylinder, um während des Kompressionshubes
die Luftgeschwindigkeiten allmählich erhöhen und während des Arbeitshubes die Geschwindigkeit
der aus den Brennkarnrnern austretenden Gase- allmählich verringern zu können, Der
flüssige Brennstoff ist durch die heftige Turbulenz und durch die hohe Verbrennungswärme
fast völlig in Ga,# umgewandelt, nachdem er wiederholt von einer Kammer in die andere
geblasen worden ist, so daß noch unverbranntes Gas, das in den eigentlichen
Zy-
linderraum gelangt und sich mit der zwischen Kolben und Zylinderkopf verbliebenen
Luft vermischt, sofort in derselben Weise wie das Gasgeinisch eines Vergasermotors
verbrannt wird. Um in den Brenlikammern Wärmeverluste durch Abgabe von Wärnie an
die Kühlflüssigkeit zu verringern und die Kainmerwandüngen auf einer hohen Temperatur
zu halten, sind die Kammern mit hochwarmfesten Auskleidungen, wie leispielsweise
bei 52 gezeigt, versehen, deren hohe Temperatur zur raschen EntAndung des
eingespritzten Brennstoffes und zur völligen Vcrbrennung von schweren Heizölen beitragen.
Die von der Auskleidung der Kammern aufgenommene Wärme erhitzt während des Kompressionshubes
die eintretende Luft, so daß die bei dem vorangehenden Verbrennungsvorgang auf die
Auskleidung übertragene Wärme bei jedem neuen Arbeitsspiel ausgenutzt wird. Hierdurch
werden die ##\7ärmeverluste erheblich herabgesetzt. Die Temperatur der Auskleidting
wird durch die Größe ihrer Berührungsflächen mit d-er gekühlten Wandung bzw. durch
die Größe der zwischen dieser Wandung und der Auskleidung vorhandenen Lufträume
53 N-einflußt.
-
Die Düsen 13d und 14d können beispielsweise aus wärme- und korrosionswiderstandsfähigern
Werkstoff oder aus hochwärmeleitfälligtrn Werkstoff, wie Kupfer, bestehen, wobei
die Düsenöffnungen verchromt oder mit einer Auskleidung aus einem korrosionsfesten
Werkstoff versehen ein können. Ein an der Düse ver-"vendetes Gewinde ist vorzugsweise
mit Kupfer plattiert, um den Würmeübergang 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 Berührung, damit
das vorstehende Ende der Düse zur Erleichterung der Zündung heiß bleihen kann.
-
Eine, völlige und wirtschaftliche Verbrennung in schnell laufenden
Dieselmotoren läßt sich ohne durch eine Teilverbrennung hervorgerufene Turbulenz
#v,>n Luft und Brennstoff kaum ermöglichen. Das eri'indungsgemäße wiederholte Ausstoßen
der Strahlen und die lieftige Turbtilenz durch das Aufeinandertreffen der Strahlen
ermöglichen es erst, eine vollkommene Mischung von Brennstoff und Luft zu erzeugen.
Dies kann naturgemäß nicht im eigentlichen Zylinderratim erreicht werden, sondern
nur außerhall# desselben. Höhere Drehzahlen erfordern eine schnellere Verbrennung,
und
höhere Aufladungen erfordern eine außerhalb des Zylinderraums stattfindende Verbrennung.
Bei dem erfindungsgernUen. Verbrennungsverfahren wird ein Brennstoff-Luft-Gernisch
wiederholt mit hohen Geschwindigkeiten durch Düsen hindurchgedrückt, um durch hohe
Turbulenz ein vollkommenes Brennstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen.
-
Die Erfindung kann auch bei Motoren angewendet werden, die mit niedrigeren
Kompressionsdrücken als Dieselmotoren arbeiten und Zünd- oder Glühkerzen als Zündeinrichtung
in der Vorbrennkammer benötigen. Die Höchstdrücke können so, niedrig gehalten werden,
daß der Motor in der bei Benzinmotoren üb-
lichen Bauart hergestellt werden
kann.