DE1102474B - Selbstzuendende, luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Selbstzündende, luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstzündende, luftv erdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit einer in einem Zylinderkopfeinsatz vorgesehenen Vorkammer, die einen Rotationshohlkörper um die zur Zylinderachse geneigte Achse des Kraftstoffstrahles bildet und mit dem Arbeitszylinder über einen gleichachsigen, gegenüber der Vorkammer wesentlich verengten, zum Hauptbrennraum hin offenen Überströml: anal verbunden ist, wobei am Übergang von der Vorkammer zum üb.erströmkanal eine dünnwandige Blende vorgesehen ist, durch ,deren kreisförmige Öffnung der Kraftstoff hindurchg espritzt wird.
• Eine derartige Einspritzbrennkraftmaschine ist bereits vorgeschlagen worden. Dabei schließt die Blende aber an eine einen Teil der Vorkammer bildende Erweiterung des Überströmkanals an und besitzt eine Blendenöffnung, die wenigstens dem Ouerschnitt des l'berströmkanals entspricht. Diese durch die Blende herbeigeführte Vorkammerunterteilung ist ungünstig, weil die Verbrennung vornehmlich schon in der Vorkammer .stattfindet, was, besonders bei schnell laufenden Maschinen, eine zu späte Zündung der restlichen Kraftstoffe im Hauptbrennraum mit sich bringt. Außerdem muß die Blende zwan:gläufig von der Einsatzwand weit einwärts ragen, wodurch die Gefahr des Abbrennens erhöht wird. Ist die Blendenöffnung durch Abbrand erweitert, verliert die Blende auch die beabsichtigte Wirkung, eine starke y?#Tirbelung der beim Verdichtungshub durchströmenden Luft und damit eine gute Ge:mischb@ildung hervorzurufen.
• Es sind ferner Einspritzbrennkraftmaschinen mit koaxial zum Arbeitszylinder angeordneter -%.Torkammer bekannt, die eine Blende unmittelbar am Übergang von der Vorkammer zum Hauptbrennraum aufweisen. Eine solche Vorkammerordnung hat den Sachteil, daß kein Platz für Ventile vorhanden ist, weshalb sich diese Ausbildung nur für schlitzgc steuerte Motoren eignet. Der fehlende Überströmkanal bringt den Mangel fehlender Durchm,ischung im Kanal selbst mit sich. Bei einer anderen Brennkraftmaschine mit in gleicher Lage angeordneter Vorkammer ist in letzterer ein Blendeneinsatz vorgesehen, der die Vorkammer in zwei Räume mit ungünstigen Strömungsverhältnissen unterteilt, wobei die hohen Ströinungsverluste durch starke Ouerschnitbsv eränderungen noch durch exzentrische Überströmöffnungen in den Hauptbrennraum verstärkt werden. Schließlich haben die exzentrischen Überströmöffnungen den Nachteil, daß der Kraftstoff nicht unmittelbar in den Hauptbrennraum eingespritzt werden kann, was ungünstige Startverhältnisse mit sich bringt. Weitere bekannte Vorkammerdieselmaschinen besitzen zwar eine Vorkammer mit zum Hauptbrennraum führendem Überströmkanal, deren Achse zur Achse des Arbeitszylinders geneigt ist, so daß ohne weiteres Ventile untergebracht werden können, jedoch fehlt hier überhaupt eine Blende, weshalb die Luftwirhelung zu gering und :damit eine gute Gemischbildung in Frage gestellt ist. Dabei ist es auch schon bekannt, den den Überströmkanal bildenden Teil des Zylinderkopfeinsatzes von der anliegenden Zylinderkopf-,vandung zu isolieren, diese Maßnahme hat jedoch nicht etwa den Zweck, den Zylinderkopfeins.atz zum Glühen zu bringen, sondern soll dazu dienen, den Wärmeabfluß zu den schwer zu kühlenden Stellen .des Zylinderkopfes einzudämmen.
• Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung einer Einspritzbrennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art im Sinne der Erzielung eines weicheren und geräuschärmeren Verbrennungsverlaufes.
• Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Blende unmittelbar an der Mündung des zylindrischen Überströmkanals in die Vorkammer vorgesehen ist und der gQgenüber dem Durchmesser des Überströmkanals kleinere Durchmesser der Blendenöffnung etwa dem Durchmesser des gedachten, kegelförmigen Mantels des Kraftstoffstrahles an der Blende entspricht und daß ferner der im Bereich der Blende dünnwandige, die Vorkammer bildende Zylinderkopfeinsatz an dieser Stelle -in an sich bekannter Weise durch einen Isolierraum von der gekühlten Zylinderkopfwandung getrennt ist. Es hat sich gezeigt, daß die eine Drosselstelle am Übergang vom Überströmkanal zur Vorkammer völlig ausreicht, um eine gute Durchwirbelung und damit eine gute Gemischbildung zu erzielen, ohne Jab.ei durch mehrmalige Drosselung und erhöhten Strömungswiderstand Energieverluste in Kauf nehmen zu müssen. Die dünnwandige Blende wird durch die zwangläufig durchströmende heiße Verdichtungsluft bzw. die Verbrennungsgase rasch zum Glühen gebracht, zumal der Zylinderkopfeinsatz an dieser Stelle dünnw-andig und außerdem zur Verringerung der Wärmeabgabe durch einen Iolierraum von der gekühlten Zylinderkopfwandung getrennt ist. Dabei ist jedoch kaum ein Abbrand zu befürchten, .da die Blende von der Einsatzwand nur geringfügig einwärts ragt. Das Glühen der Blende führt zu einer frühzeitigen Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, und der erreichte, nur geringe Zündverzug :ergibt einen weicheren und geräuschärmeren Verbrennungsverlauf, da zur Zeit des Zündungsbeginnes erst ein Teil der Kraftstoffmenge in die Vorkammer eingespritzt ist und sich somit der gesamte Verbrennungsvorgang auf einen längeren Leitraum erstreckt. Durch die besondere Bemessung der Blenderöffnung in bezug auf den Kraftstoffstrahl kommen nur die Randstrahlen mit dem glühenden Blendenrand in Berührung, während der geschlossene Strahlkern zunächst unbeeinflußt bleibt und erstspäter an der Verbrennung teilnimmt, so daß der Effekt der weicheren Verbrennung noch verstärkt wird. Dabei ergibt sich durch die Neigung der Vorkammer-bzw. Strahlachse gegenüber -der Zylinderachse und die daraus folgende seitliche Anordnung der Vorkammer die Möglichkeit, große Ventile für eine schnellaufende Maschine vorzusehen, dennoch aber eine gute Verteilung des Gemisches ,bzw. des noch unv erbrannten Kraftstoffes im Haupübrennraum zu erreichen, wobei außerdem ein ungünstiges, unmittelbar senkrechtes Auftreffen des Kraftstoffstrahles auf den Kolbenboden vermieden wird.
• Es ist zwar bereits bekannt, in einer kugeligen Vorkammer eine dünnwandige, gegebenenfalls verschwenkbare Glühschale vorzusehen. Derartige Ausbildungen lassen aber eine gute Durchwirbelung der Luft und des eingespritzten Kraftstoffes vermissen und haben den weiteren Nachteil, daß bei im Betrieb zu heiß werdender Glühschale der auf sie auftreffende Kraftstoff verkokt. Es ist ferner .bekannt, im Überströmkanal ein durch radiale Stege gehaltenes Kernstück vorzusehen, :das einen gegen ,die Einspritzdüse gerichteten Kegel trägt. Der Kraftstoff wird gegen -diesen gewissermaßen als Glühkörper wirkenden Kegel gespritzt, wo er zerstäubt und entzündet wird, indem der Kegel einen Teil seiner aufgespeicherten Wärme an den Kraftstoff abgibt. Die dünnwandigen Stege, die das Kernstück mit dem Kegel tragen, brennen im Dauerbetrieb aber häufig durch, so daß dann,das lose Kernstück in den Arbeitszylinder fällt und dort Zerstörungen verursacht. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung werden diese Gefahren vermieden, und es wird. der Effekt des geringen Zündverzuges mit wesentlich einfacheren Mitteln erreicht.
• Der Effekt, zunächst nur die Randstrahlen des Kraftstoffstrahles zu zünden und den Strahlkern erst später an der Verbrennung teilnehmen zu lassen, kann noch dadurch verbessert werden, daß erfindungsgemäß an der an die Blende anschließenden, zweckmäßig konischen Vorkammerwand etwa pilzförmige Glühkörper vorgesehen sind, die den Mantel des Kraftstoffstrahles berühren, aber nicht in den Strahlkern vorragen.
• In ,der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsheispiel im Axialschnitt dargestellt.
• In einem zweiteilligen Zylinderkopfeinsatz 1, 2 ist eine Vorkammer 3 vorgesehen, die mit dem Arbeitszylinder über einen gleichachsigen, gegenüber der Vorkammer wesentlich verengten, zum Hauptbrennraum hin offenen Übentrömkana14 in Verbindung steht. An der Mündung des Überströmkanals 4 in die Vorkammer 3 ist eine dünnwandige Blende 5 angeordnet. Der Teil 2 des Zylinderkopfeinsatzes 1, 2 ist im Bereich der Blende 5 ebenfalls dünnwandig ,ausgebildet und durch einen Isolierraum 6 von der gekühlten Zylinderkopfwandung getrennt. Mit 7 ist die Einspritzdüse bezeichnet, wobei .die Vorkammer 3 einen Rotationshohlkörper um .die zur Zylinderachse geneigte Achse des gestrichelt angedeuteten Kraftstoffstrahles 8 .bildet.
• Es .ist ersichtlich, daß der Durchmesser der Blendenöffn:ung dem Durchmesser des gedachten, kegelförmigen Mantels des Kraftstoffstrahles 8 an der Blende 5 entspricht, so daß nur die Randstrahlen mit .der Blende in Berührung kommen. An der an die Blende 5 anschließenden, konischen Vorkammerwand sind pilzförmige Glühkörper 9 befestigt, die ebenfalls nur den Mantel des Kraftstoffstrahles 8 berühren. Der obere Einsatzteil l ist soweit wie möglich vor der Stirnfläche der Einspritzdüse 7 eingezogen, um die Düse abzuschirmen und vor vorzeitigem Verschleiß zu bewahren.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Selbstzündende, luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit einer in einem Zylinderkopfeinsatz vorgesehenen Vorkammer, die einen Rotationshohlkörper um die zur Zylinderachse geneigte Achse des Kraftstoffstrahles bildet und mit dem Arbeitszylinder über einen gleichachsigen, gegenüber der Vorkammer wesentlich verengten, zum Hauptbrennraum hin offenen Überströmkanal verbunden ist, wobei am Übergang von der Vorkammer zum Überströmkanal eine dünnwandige Blende vorgesehen ist, durch deren kreisförmige Öffnung der Kraftstoff hindurchgespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (5) unmittelbar an der Mündung des zylindrischen Überströmkanals (4) in die Vorkammer (3) vorgesehen ist und der gegenüber dem Durchmesser des Überströmkanals (4) kleinere Durchmesser der Blenderöffnung etwa dem Durchmesser des gedachten, kegelförmigen Mantels des Kraftstoffstrahles (8) an der Blende (5) entspricht und daß ferner der im Bereich der Blende (5) dünnwandige, die Vorkammer (3) bildende Zylinderkopfeinsatz (2) an dieser Stelle in an sich bekannter Weise durch einen Isolierraum (6) von der gekühlten Zylinderkopfwandung getrennt ist.
2. 2. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der an die Blende (5) anschließenden, zweckmäßig konischen Vorkammerwand etwa pilzförmige Glühkörper (9) vorgesehen sind, die den Mantel des Kraftstoffstrahles (8) berühren.