DE1294092B

DE1294092B - Vorkammer-Dieselmaschine

Info

Publication number: DE1294092B
Application number: DEO11230A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner K; Strobel
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1965-11-03
Filing date: 1965-11-03
Publication date: 1969-04-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorkammer-Dieselmaschine mit einer durch einen Überströmkanal mit dem Brennraum verbundenen Vorkammer, in der im Strahlbereich der Brennstoffeinspritzdüse ein Einsatzkörper angeordnet ist. Dabei trägt dieser Einsatzkörper seinerseits an einem durch den Überströmkanal ragenden Schaft einen überströmöffnungen belassenden, tellerventilförmigen Schirm.
Es ist bekannt, das Ende des überströmkanals mit einer Anzahl Löcher zu versehen, wodurch der Inhalt der Vorkammer in bestimmten Richtungen in den Hauptbrennraum eingeblasen wird (USA.-Patentschrift 2 148 505 sowie deutsche Patentschrift 388 742).
Auch ist es bekannt, in Spritzrichtung der Brennstoff-Einspritzdüse einen Einsatzkörper bzw. Prallkörper innerhalb der Vorkammer anzuordnen (deutsche Patentschrift 681 119).
Alle diese Maßnahmen zielen darauf ab, eine gute Durchwirbelung des Brennstoff-Luftgemisches und damit gute thermische Bedingungen für die Verbrennung in der Vorkammer und im Hauptbrennraum zu erzielen.
Während des Betriebs derartiger Dieselmaschinen treten am unteren Ende des überströmkanals sowie an den Einsatzkörpern bzw. Prallkörpern örtlich hohe Temperaturen auf. Hierdurch ist man gezwungen, hochwertige Werkstoffe, z. B. hochlegierte Stähle für die Herstellung von Vorkammern zu verwenden. Um der dadurch verursachten Verteuerung zu begegnen, wurde vorgeschlagen, die Vorkammer aus zweierlei Werkstoffen herzustellen, d. h. den oberen Teil der Vorkammer aus vergleichsweise geringwertigem Werkstoff, das thermisch hochbeanspruchte untere Ende des Überströmkanals dagegen aus hochlegiertem Stahl herzustellen, wobei beide Vorkammerteile durch Stumpfschweißung miteinander verbunden sind (deutsche Auslegeschrift 1065 215).
Ferner ist durch die österreichische Patentschrift 182 259 bereits eine Vorkammer-Dieselmaschine mit einer Vorkammer und einem in Spritzrichtung der Brennstoffeinspritzdüse befindlichen Einsatzkörper sowie einem überströmkanal bekannt. In bestimmtem Abstand vor dem Ende des überströmkanals ist dabei ein Schirm angeordnet, der über einen Schaft mit dem Einsatzkörper verbunden ist. Der Schaft bildet mit der Innenwandung des überströmkanals einen ringförmigen Strömungsquerschnitt, der am Ende des Kanals infolge des vorgelagerten Schirms in einen fächerartig radial nach außen gerichteten Strömungsquerschnitt übergeht. Schirm, Schaft und Einsatzkörper bestehen mit der Gehäusewandung aus einem Stück. Der Schirm steht dabei lediglich über den Schaft und die den Einsatzkörper tragenden Stege mit dem Gehäuse des überströmkanals in Verbindung.
Bekanntlich ist bei solchen Anordnungen insbesondere der Schirm am Ende des Überströmkanals thermisch sehr hoch belastet. Da die auf dem Schirm erzeugte bzw. in diesen eingeleitete Wärme nur über den langen Schaftteil in das gekühlte Gehäuse abfließen kann, werden örtliche Überhitzungen an dieser Stelle unvermeidbar sein und zu einer vorzeitigen Zerstörung führen.
Um bei derartig aufgebauten Vorkammern die Ableitung der in den vom Schaft getragenen, tellerventilförmigen Schirm eingeleiteten Wärme zu verbessern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Rand des tellerventilförmigen Schirms auf dem unteren Rand des Gehäuses unter Bildung von überströmöffnungen aufliegt.
Durch diese Berührung ergibt sich eine wesentliche Vergrößerung des für die Ableitung der Wärme von dem Schirm in das Gehäuse zur Verfügung stehenden Querschnitts mit der Folge eines höheren Wärmedurchsatzes und verringerter überhitzungsgefahr.
Die verbesserte Wärmeabfuhr auf Grund der Erfindung erlaubt es, die Vorkammer aus zweierlei Werkstoffen aufzubauen und dabei auf jegliche Schweißverbindung zu verzichten.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der untere Rand des Gehäuses in an sich bekannter Weise eben, und die überströmöffnungen am Ende des überströmkanals sind in dem Schirm ausgebildet. Diese besondere Anordnung der Überströmöffnungen ergibt eine strömungsgünstige Umlenkung der aus der Vorkammer in den Hauptbrennraum überströmenden Gase. Außerdem besteht durch entsprechende Formgebung und unterschiedliche Bemessung der Strömungsquerschnitte in dem Schirm die Möglichkeit, günstige Verhältnisse für die überströmung der Gase und den Verbrennungsablauf insgesamt zu erzielen.
Um eine gute metallische Auflage des tellerventilförmigen Schirms auf dem Rand des Gehäuses unter allen Betriebsbedingungen sicherzustellen, wird ferner vorgeschlagen, daß der den Schirm tragende Schaft mit einer ausreichend großen Vorspannung eingebaut ist, die auch bei Betriebstemperatur nicht abgebaut wird. Dadurch wird die auf dem Schirm entstehende Wärme ausreichend gut abgeleitet, so daß der Schirm an der besonders gefährdeten Stelle nicht verbrennt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch die Vorkammer nach der Erfindung, wobei die angrenzenden Teile des Zylinderkopfes und des Zylinderblockes sowie des Kolbens nur teilweise dargestellt sind, F i g. 2 eine Schrägansicht des Schirms, der das Ende des überströmkanals bildet, vor der Vernietung. In F i g. 1 ist 10 der Hauptbrennraum innerhalb eines Zylinders des Zylinderblocks 11;12 ist ein Kolben mit seinen Kolbenringen 13; 14 bezeichnet den Zylinderkopf mit einer darin angeordneten Vorkammer 15. Zylinderkopf 14 und Zylinderblock 11 sind unter Zwischenschaltung einer Dichtung 16 fest miteinander verbunden.
Die Vorkammer 15 besteht aus zwei Bauteilen. Der obere Bauteil 20 bildet in vorliegendem Ausführungsbeispiel einen länglichen Raumteil, an dessen oberem Ende sich die Brennstoff-Einspritzdüse (nicht dargestellt) befindet. Die Spritzrichtung der Brennstoff-Einspritzdüsen deuten Pfeile 21 an.
Der untere Bauteil 22 der Vorkammer enthält den Überströmkana123. Der Bauteil 22 besteht aus drei Teilen: einem Gehäuse 25, einem Einsatzkörper 26 und einem pilzartigen Teil 27. Alle genannten Teile sind zu einer Baueinheit zusammengefaßt.
Das Gehäuse 25 weist eine Anschlagfläche 28 auf, die nach Einbau der Vorkammer 15 auf der entsprechenden Anschlagfläche 29 im Zylinderkopf 14 ruht.
Der Einsatzkörper 26 besteht aus einem etwa halbkugeligen Mittelteil 30, von dem sich Arme 31 radial entfernen. Die Enden der Arme 31 sind im Querschnitt rechteckig ausgeführt und bilden Lager 32 für den Einsatzkörper 26. Die Lager 32 ruhen in entsprechenden rechteckigen Schlitzen 33, die in das Gehäuse 25 eingefräßt sind. Der halbkugelige Mittelteil 30 ist - wie F i g. 1 zeigt - in der Weise bearbeitet, daß eine Bohrung 34 mit einer Versenkung 35 entsteht.
Der pilzartige Teil 27 besteht - wie F i g. 2 darstellt - aus einem tellerventilförmigen Schirm 36, in dem radialgerichtete Umlenkkanäle 37 eingeformt sind. Am inneren Ende gehen die Umlenkkanäle 37 in die zylindrische Fläche des Schaftes 38 über. Das obere Ende des Schaftes 38 besitzt einen Fortsatz 39, dessen Durchmesser so gehalten ist, daß er in die Bohrung 34 paßt.
Der pilzartige Teil 27 wird zweckmäßigerweise als Feinguß oder Fließpreßteil aus einem hochwarmfesten austenitischen Stahl mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten hergestellt, beispielsweise X 50 Cr Mn Ni 229 nach DIN 17 006.
In zusammengebautem Zustand liegt der Rand 40 des Schirms 36 unter Bildung von überströmöffnungen 41 auf dem unteren Rand 42 des Gehäuses 25 auf. Der Schaft 38 des Schirms 36 ist dabei konzentrisch im Überströmkanal23 angeordnet. Es ergibt sich damit der ringförmige überströmkanal23. Der Zusammenbau der drei Teile 25 und 26, 27 erfolgt durch Vernietung. Hierbei füllt der Fortsatz 39 (F i g. 2) des pilzartigen Teiles 27 die Bohrung 34 mit ihrer Versenkung 35 vollständig aus. Der Schließkopf des Niets bildet den Prallkopf 43.
Vor der Vernietung wird der pilzartige Teil 27 hoch erwärmt, wodurch nach Erkalten der Teile eine hohe Vorspannung zwischen den Teilen zurückbleibt. Damit sich die Vorspannung bei Betriebstemperatur der Dieselmaschine nicht abbaut, kann die Erwärmung des pilzartigen Teiles 27 auf bis zu 1200- C vorgenommen werden.
Auch kann die erforderliche Vorspannung dadurch erzielt werden, das während der Vernietung die Arme 31 des Einsatzkörpers 26 unter Vorspannung gehalten werden.
Das äußere Ende des Schirms 36 ist ballig ausgebildet und taucht in der oberen Totpunkt-Stellung des Kolbens 12 in eine Vertiefung 44 des Kolbenbodens 45 ein.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorkammer-Dieselmaschine mit einer durch einen überströmkanal mit dem Brennraum verbundenen Vorkammer, in der im Strahlbereich der Brennstoffeinspritzdüse ein Einsatzkörper angeordnet ist, der an einem durch den überströmkanal ragenden Schaft einen überströmöffnungen belassenden, tellerventilförmigen Schirm trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (40) des tellenrentilförmigen Schirmes (36) auf dem unteren Rand (42) des Gehäuses (25) unter Bildung von Überströmöffnungen (41) aufliegt.
2. Vorkammer-Dieselmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rand (42) des Gehäuses (25) in an sich bekannter Weise eben ist und die überströmöffnungen (41) im Schirm (36) ausgebildet sind.
3. Vorkammer-Dieselmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (38) unter Vorspannung steht, die auch bei Betriebstemperatur nicht abgebaut wird.