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Dieselmaschine mit einer im Zylinderkopf angeordneten Brennkammer
Die Erfindung betrifft eine Dieselmaschine mit einer im Zylinderkopf angeordneten,
etwa kugelförmigen Brennkammer, die mit dem Arbeitszylinder über einen zylindrischen
überströmkanal verbunden ist, dessen Achse in Richtung der Zylinderachse und der
Strahlachse einer in der Brennkammer angeordneten Einspritzdüse verläuft.
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Bei Maschinen dieser Art schlägt sich der eingespritzte Brennstoff,
da sein Strahl dem Luftstrom entgegengesetzt ist, zum Teil an den kalten Wänden
der Brennkammer nieder, und es findet eine direkte Berührung des Brennstoffs mit
der einströmenden Luft schon in der Nähe der Einspritzdüsenmündung statt, wodurch
eine einwandfreie Zerstäubung verhindert wird. Bei anderen Vorkammer-Dieselmaschinen,
bei denen die Einspritzdüse quer zur Achse des Schlußkanals angeordnet ist, machen
sich Anlaßschwierigkeiten noch mehr bemerkbar, da dann der in die Vorkammer eintretende
Luftstrahl auf den Brennstoffstrahl nur von der Seite auftrifft. überdies besteht
der Nachteil, daß diese Bauform nur bei Vorkammern verwendet werden kann, die seitlich
längs der Zylinderachse angeordnet sind, da es nur in diesem Falle zu einer gleichmäßigen
Zerstäubung des Brennstoffstrahles im Hauptverbrennungsraum kommen kann.
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Es sind ferner Vorkammer-Dieselmaschinen bekannt, bei denen Kanäle
gleichachsig zur Vorkammer und zur Einspritzdüse angeordnet sind und bei denen der
überströmkanal aus einer Mittelbohrung besteht, um welche herum mehrere kleinere
Bohrungen angeordnet sind, deren Wände gleichlaufend mit der Achse des Strahles
oder unter einer bestimmten Neigung zu diesen verlaufen. Durch diese Ausbildung
des überströmkanals entstehen in seinem Inneren eine Reihe von scharfen Kanten,
die einen Wirbel und eine unzweckmäßige Spaltung des Luftstromes verursachen, was
die Zerstäubung des Brennstoffes verschlechtert. Es entsteht ferner eine ungleichmäßige
thermische Beanspruchung des Zylinderkopfes und insbesondere der Vorkammerwandung,
die häufig zu Deformationen und zum Springen der Zylinderköpfe führt. Es ist daher
nötig, für diesen mit den Kanälen ausgestatteten Teil ein sehr feuerfestes Material
zu verwenden.
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Der Erfindung liegt die Feststellung zugrunde, daß besonders günstige
Ergebnisse hinsichtlich der Beseitigung sowohl der Anlaßschwierigkeiten als auch
der ungleichmäßigen thermischen Beanspruchung des Zylinderkopfes erzielbar sind
und besonders zweckmäßige Strömungsverhältnisse geschaffen werden, wenn dafür gesorgt
wird, daß der Luftstrahl den Brennstoffstrahl sowohl seitlich als auch von vorn
trifft. Die Erfindung besteht darin, daß der Überströmkanal in seiner ganzen Länge
einen einseitig angeordneten Ausschnitt aufweist, dessen Breite höchstens dem Durchmesser
des überströmkanals entspricht und dessen der Zylinderachse abgewandter Wandungsteil
in die Wand der Brennkammer tangential übergeht.
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Bei dieser Anordnung ist ein Teil des Luftstrahles dem Brennstoffstrahl
entgegengerichtet, während der andere Teil, der durch den Ausschnitt strömt, an
den Wänden der etwa kugelförmigen Brennkammer in Richtung auf den Brennstoffstrahl
umgelenkt wird und diesen von der Seite trifft.
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Eine zweckmäßige Ausführungsmöglichkeit besteht darin, daß der Ausschnitt
in an sich bekannter Weise durch zwei parallele Wände und eine diese verbindende
Zylinderfläche begrenzt wird, deren Mantellinie in der durch die Zylinderachse verlaufenden
Ebene mit der die Ausnehmung umgebenden Fläche des Zylinderkopfbodens einen Winkel
von höchstens 90° einschließt. Die Wand der Brennkammer kann über dem Ausschnitt
des überströmkanals mit einer Bohrung für ein Hilfsanlaßmittel versehen werden,
deren Achse entweder in der Längsmittelebene des Ausschnittes oder senkrecht zu
dieser Ebene liegt.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 den senkrechten Schnitt durch den Zylinderkopf mit
der Brennkammer,
Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch die Brennkammer
aus der Fig. 1 und Fig. 3 einen Querschnitt durch die Brennkammer. Die etwa kugelförmige
Brennkammer 1, welche im Zylinderkopf angeordnet ist, ist durch einen Überströmkanal
5 mit dem Hauptbrennraum 2 im Zylinder 3 über dem Kolben 4 verbunden. Der Überströmkanal
5 hat einen kreisförmigen Querschnitt. Der Durchmesser dieses Kanals ist kleiner
als die Hälfte des größten Durchmessers der Brennkammer 1. In der Verlängerung
der Längsachse der Brennkammer 1 und des überströmkanals 5 ist auf der gegenüberliegenden
Seite in der Brennkammer 1 eine Öffnung für die Einspritzdüse 10 angeordnet.
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Gemäß der Erfindung weist der überströmkanal 5 in seiner ganzen Länge
einen einseitig angeordneten Ausschnitt 6 auf, dessen Breite höchstens dem Durchmesser
des überströmkanals 5 entspricht. Die Seitenwände des Ausschnittes 6 verlaufen parallel
und werden durch eine diese verbindende Zylinderfläche begrenzt, deren Mantellinie
7 tangential in die Wand der Brennkammer 1 übergeht. Diese Mantellinie 7 schließt
ferner in der durch die Zylinderachse verlaufenden Ebene mit der die Ausnehmung
6 umgebenden Fläche des Zylinderkopfbodens einen Winkel a von höchstens 90° ein.
Die Wand der Brennkammer 1 hat ferner eine Querbohrung 9 bzw. 9', in welche das
Hilfsanlaßelement, wie die Glühkerze, Lunte od. ä., eingeschraubt ist. Die Lage
der Bohrung 9 im Zylinderkopf 8 ist so gewählt, daß ihre Längsachse entweder in
der Mittelebene des Ausschnittes 6 liegt, oder die Achse der Bohrung 9' ist senkrecht
zu dieser Ebene. Hierbei ist die Bohrung 9 bzw. 9' über dem Ausschnitt 6 des Überströmkanals
5 derart angeordnet, daß der Luftstrom aus dem Ausschnitt 6 auf das Hilfsanlaßelement
trifft.
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Beim Verdichtungshub des Kolbens strömt die verdichtete Luft aus dem
Zylinder 3 in die Brennkammer 1, einerseits durch den kreisförmigen Querschnitt
des überströmkanals 5 sowie durch einen Teil des Ausschnittes 6 entgegengesetzt
zur Strömungsrichtung des eingespritzten Brennstoffes, und andererseits gelangt
der Rest der Luft durch den äußersten Teil des Ausschnittes 6 in die Brennkammer
1, wo sie auf deren innere gekrümmte Wand stößt, allmählich ihre ursprüngliche Richtung
bis um 90° ändert und senkrecht auf den Brennstoffstrahl auftrifft. Hierdurch wird
eine vollkommenere Zerstäubung des Brennstoffs durch die Luft geschaffen, insbesondere
bei niedrigen Umdrehungen der Kurbelwelle, was einen günstigen Einfluß auf die Startfähigkeit
des Motors hat. Beim Verbrennen des Brennstoffs in der Brennkammer 1 wird das Gemisch
des noch unverbrannten Brennstoffs mit der Luft durch den vergrößerten Querschnitt
des überströmkanals 5 in den Hauptbrennraum 3 getrieben, wo die Verbrennung des
restlichen Brennstoffs allmählich und ohne Detonationen erfolgt.
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Der Querschnitt des überströmkanals kann auch anders als kreisförmig
sein.