DE1806773A1

DE1806773A1 - Cooled burner for pre-chamber diesel engines

Info

Publication number: DE1806773A1
Application number: DE19681806773
Authority: DE
Inventors: Walter Barth; Richard Seifert
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH; Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1968-11-02
Filing date: 1968-11-02
Publication date: 1970-06-04

Description

Gekühlter Brenner für Vorkammer-Dieselmotoren Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für flüssigkeitagekühlte Brennkraftmaschinen, vorzugsweise für Vorkammer-Dieselrotoren, der entweder in die Vorkammer eingesetzt ist oder mit dieser aus einen Stück besteht und der Gasdurchtrittsöffnungen aufweist, durch die die Vorkammer mit dem Zylinderraum verbunden ist. Cooled burner for pre-chamber diesel engines The invention relates to on a burner for liquid-cooled internal combustion engines, preferably for pre-chamber diesel rotors, which is either inserted into the pre-chamber or with this consists of one piece and has gas passage openings through which the antechamber is connected to the cylinder space.

Bei den bisher verwendeten Brennern wurde festgestellt, daß in der Umgebung der Gasdurchtrittsöffnungen die höchsten thermischen Belastungen auftreten und weniger warmfeste Materialien nach begrenzten Laufzeiten serstört wurden. Besonders an den Stegen zwischen den Gasdurchtrittsöffnungen und am Brennerboden treten Verbrennungen und Verzunderungen aut, wodurch der Boden abreißt und in den Zylinder fällt und schwerwiegende Folgeschäden verarsacht. Durch Einsatz von hochlegierten und warmfesten Werkstoffen ist wohl gelungen, die Haltbarkeit zu steigern und damit die Lebensdauer zu verlängern. Jedoch sind hochwertige Sonderlegierungen wesentlich teurer und schwer bearbeitbar.In the previously used burners it was found that in the The highest thermal loads occur around the gas passage openings and less heat-resistant materials were destroyed after limited running times. Particularly Burns occur on the webs between the gas passage openings and on the burner base and scaling, causing the bottom to tear off and fall into the cylinder and causes serious consequential damage. Through the use of high-alloy and heat-resistant Materials has probably succeeded in increasing the durability and thus the service life to extend. However, high-quality special alloys are considerably more expensive and heavy editable.

15 ist Aufgabe der Erfindung, einen Brenner zu schaffen, der bei Verwendung üblicher Werkstoffe große Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturbelastungen aufweist. Bei der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Brennerwände Hohlräume aufweisen, die von einem Kühlmittel durchflossen werden. Die als Kanäle ausgebildeten Hohlräume erstrecken sich über die ganse Länge des zylindrischen Teiles der Brennerwand, vorwiegend tn axialer Richtung, bis in den Brennerboden. Dabei führen die Kühlmittelkanäle im Brenner zwischen dessen Gasdurchtrittsöffnungen hindurch.15 is the object of the invention to provide a burner that, when used common materials have great resistance to high temperature loads having. In the present invention this is achieved in that the burner walls Have cavities through which a coolant flows. The as channels formed cavities extend over the entire length of the cylindrical part the burner wall, mainly in the axial direction, down to the burner base. Included lead the coolant channels in the burner between its gas passage openings.

Durch das Heranführen der Kühlstoffräume an die thermisch gefkhrdeten Stellen wird die Temperaturbelastung des Brenners so abgebaut, daß auch der Einsatz weniger hochwertiger Werkstoffe infrage kon-en kann. Diese konstruktive Ausbildung ermöglicht auch gleich Wandstärke an nahezu allen Stellen des Brenners und vermeidet dadurch weitgehend Rißbildung durch ungleichmäßige thermische Belastung.By bringing the coolant compartments closer to the thermally endangered ones Place the temperature load on the burner is reduced so that the use is less high-quality materials can be considered. This constructive training enables also the same wall thickness at almost all points of the burner and thus avoids largely cracking due to uneven thermal loading.

Um eine möglichst gleichiäßige KUhlung des gesamten Brenners zu erzielen und die Kühlflüssigkeitszirkulation zu beschleunigen, und somit Stauung und Überhitzung des Kühlmittels und Dampfblasenbildung zu vermeiden, verbinden Kanäle im Brennerboden die KUhlmittelkanäle des zylindrischen Brennerteils miteinander. Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung worden duroh die Kanäle im Brennerboden jeweils zwei der Kühlmittelkanäle des zylindrischen Brennerteiles miteinander verbunden, wobei jeweils einer der beiden Kanäle mit dem Kühlmittelzufluß und der andere mit dem Kühlmittelabfluß verbunden ist, so daß sich eine Zwangsführung des Kühlmittels ergibt.In order to achieve the most uniform possible cooling of the entire burner and to accelerate the coolant circulation, and thus congestion and overheating of the coolant and to avoid the formation of vapor bubbles, connect channels in the burner base the coolant channels of the cylindrical burner part with each other. According to a preferred Training of the invention has been duroh the channels in the burner bottom each two of the Coolant channels of the cylindrical burner part connected to one another, each one of the two channels with the coolant inflow and the other with the coolant outflow is connected, so that there is a forced guidance of the coolant.

Die Kühlmittelversorgung des Brenners kann entweder durch einen besonderen Kühlkreislauf erfolgen. oder das Ktlhlmittel wird dem Motokühlkreislauf in der Nähe der Vorkammer entnommen. Erfindungagemäß führen radiale Kühlmittelzuführungsbohrungen von einem Ringkanal zwischen Brenner und Zylinderkopf zu einem Teil der KUhlkanäle und die Kühlmittelzuführung von einer geeigneten Stelle des Motorkühlkreislaufes zum Ringkanal erfolgt durch besondere Leitungen im Zylinderkopf.The coolant supply of the burner can either be through a special Cooling cycle take place. or the coolant is close to the engine cooling circuit taken from the antechamber. According to the invention, radial coolant supply bores lead from an annular duct between the burner and cylinder head to part of the cooling ducts and the coolant supply from a suitable point in the engine cooling circuit to the ring channel takes place through special lines in the cylinder head.

Um das Kühlmittel aus den Kühlkanälen des Brenners der dem Motorkühlkreislauf zuzuführen, erfolgt erfindungsgemäßen die Ableitung des Kühlmittels aus den anderen Teil der Kühlkanäle durch eine oder mehrere Abflußbohrungen in oberen Teil des Brenners in den den Zylinderkopf durchströmenden Motorkühlkreislauf.To get the coolant from the cooling ducts of the burner or the engine cooling circuit feed, the coolant is derived from the other according to the invention Part of the cooling channels through one or more drain holes in the upper part of the burner into the engine cooling circuit flowing through the cylinder head.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann zur Kühlung der Brennkämmer auch ein besonderer Wärmeträger, z. B. Natrium, verwendet werden. In diesen Falle werden die radialen Zu- und Abflußbohrungen gegen den Kühlmittelraum des Zylinderkopfes verschlossen und die Hohlräume mit dem Wärmeträger, wie z. B.Natrium,gefüllt, der die Wärme von den am meisten gefährdeten Funkten des Brenners, hauptsächlich den Stegen zwischen den Gasdurchtrittsöffnungen, zu einer vom Motorkühlwasser umspülten Partie des Brenners abführt.According to a further embodiment of the invention, for cooling the Combustion chambers also have a special heat transfer medium, e.g. B. sodium, can be used. In this case, the radial inflow and outflow bores against the coolant space of the cylinder head is closed and the cavities with the heat transfer medium, such as B. Sodium, which draws heat from the most vulnerable spots of the Burner, mainly the webs between the gas passage openings, to one the part of the burner that has been surrounded by the engine cooling water.

Damit die Wärmeabgabe des Wärmeträgers an das Motorkühlwasser möglichst schnell und gleichmässig erfolgen kann, erstrecken sich die Kühlkanäle möglichst weit in einem vom Motorkühlmittel umspülten Bereich des Brenners, wodurch die für den Wärmeübergang zwischen diesen Kanälen zum Motorkühlmittel wirksame Fläche vergrößert wird.So that the heat transfer of the heat transfer medium to the engine cooling water as possible can take place quickly and evenly, the cooling channels extend as far as possible far in an area of the burner that is surrounded by the engine coolant, whereby the for increases the heat transfer between these channels to the engine coolant effective area will.

Die Erfindung soll anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben werden.The invention is to be explained in more detail with reference to the accompanying drawings and are described.

Es zeigen: Fig. 1 einen Längsmittel-Schnitt durch eine Vorkammer mit eingeschraubtem Brenner, für Flüssigkeitskühlung, Fig. 2 einen Horizontal-Schnitt durch diese Vorkammer mit Brenner entlang der Linie II-II in Fig. 1 Fig. 3 ebenfalls einen Längsmittel-Schnitt durch eine Vorkammer mit Brenner, für Kühlung durch besonderen Wärmeträger und Fig. 4 einen Horizontal-Schnitt entlag der Linie IV-IV in Fig. 3 In den einzelnen Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.1 shows a longitudinal center section through an antechamber with screwed-in burner, for liquid cooling, Fig. 2 is a horizontal section through this antechamber with burner along the line II-II in Fig. 1 Fig. 3 also a longitudinal center section through an antechamber with burner, for cooling through special Heat transfer medium and FIG. 4 shows a horizontal section along line IV-IV in FIG. 3 In the individual figures, the same parts are denoted by the same reference numbers.

In einem Zylinderkopf 1 ist eine Vorkammer 2 mit einem Brenner 3, mit Gasdurchtrittsöffnungen 4 eingesetzt. In der Wand des zylindrischen Teiles des Brenners 3 sind Kühlkanäle 5 angeordnet, die in Stegen 7 zwischen den Gasdurchtrittsöffnungen 4 hindurchführen.In a cylinder head 1 is an antechamber 2 with a burner 3, with gas passage openings 4 used. In the wall of the cylindrical part of the The burner 3 has cooling channels 5 arranged in webs 7 between the gas passage openings 4 pass through.

Je zwei der Kühlkanäle 5 werden durch Kühlkanäle 6 im Brennerboden Miteinander verbunden. Dadurch wird eine intensive Kühlung der Stege 7 erreicht, die bei ungekkhlten Brennern besonders gefährdet sind. Ein Durchbrennen dieser Stege 7 verursacht häufig ein Abbrechen des Brennerbodens. Im oberen Teil des Brenners 3 führen radiale Kühllmittelzuführungsbohrungen 9 von einem Ringkanal 8 zu einem Teil der Kühlkanäle 5 und vom anderen Teil der Kühlkanäle 5 fUhren ebenfalls radial angeordnete Abflußbohrungen 11 in den Kühlmittelraum des Zylinderkopfes 1. Da Motorkühlmittel wird durch eine Kühlmittelzuführung 10 im Zylinderkopf 1 in den Ringkanal 8, geleitet, fließt von dort durch die radialen Kühlmittelzuführungsbohrungen 9 in die Kühlkanäle 5.Every two of the cooling channels 5 are through cooling channels 6 in the burner base Connected with each other. This achieves intensive cooling of the webs 7, which are particularly at risk from uncooled burners. A burning through of these webs 7 often causes the burner bottom to break off. In the upper part of the burner 3 lead radial coolant supply bores 9 from an annular channel 8th also lead to a part of the cooling channels 5 and from the other part of the cooling channels 5 radially arranged drainage bores 11 into the coolant space of the cylinder head 1. Since engine coolant is through a coolant supply 10 in the cylinder head 1 in the Annular channel 8, directed, flows from there through the radial coolant supply bores 9 in the cooling channels 5.

umspült die Gasdurchtrittsöffnungen 4 und fließt weiter in die Kanäle 6 im Brennerboden, steigt von dort durch die Kühlkänale 5 nach oben und verläßt durch Abflußbohrungen 11 den Brenner 3.washes around the gas passage openings 4 and continues to flow into the channels 6 in the burner base, rises from there through the cooling channels 5 upwards and leaves the burner 3 through drain holes 11.

Das Kühlmittel wird nach Verlassen der Abflußbohrungen 11 den Motorkühlkreislauf im Zylinderkopf 1 wieder zugeführt.After leaving the drain holes 11, the coolant becomes the engine cooling circuit fed back in the cylinder head 1.

Bei der mit einem besonderen Wärmeleitmittel, z. B. Natrium, gefüllten Ausführung des Brenners sind die radialen Kühlmittel-Zuflußbohrungen und die -Abflußbohrungen 9' gegen den Kühlmittelraum des Zylinderkopfes 1 verschlossen. zur Vergrösserung der wirksamen Fläche des Wärmeüberganges zwischen den Kühlkanälen 5, 9 und 11 des brenners 3 zum Motorkühlmittel erstrecken sich diese Kühlkanäle möglichst weit in einen vom Motorkühlmittel umspülten Bereich 12.When with a special heat transfer agent, for. B. sodium, filled The burner is designed with the radial coolant inlet and outlet holes 9 'closed against the coolant space of the cylinder head 1. to enlarge the effective area of heat transfer between the cooling channels 5, 9 and 11 of the burner 3 to the engine coolant, these cooling channels extend as far as possible in an area 12 around which the engine coolant flows.

Das Einfüllen des Wärmeleitmittels geschieht so, daß die Kühlkanäle 5, 9, 11 von unten bei abgenommenen Brennerboden mit dem Wärmeleitmittel aufgefüllt werden und dann der Brennerboden an den Brenner 3 angeschweißt wird.The heat transfer agent is filled in so that the cooling channels 5, 9, 11 filled with the heat conducting agent from below with the burner base removed and then the burner base is welded to the burner 3.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Burner for liquid-cooled internal combustion engines, preferably for pre-chamber diesel engines, which is either inserted in the pre-chamber or with this consists of one piece and has gas passage openings through which the antechamber is connected to the cylinder space, characterized. that the Burner walls have cavities (5,6) through which the coolant flows.

2. Pre-chamber according to claim 1, characterized in that the as Channels (5) formed cavities extend over the entire length of the cylindrical Part of the burner wall, mainly in an axial direction, down to the burner base extend.

3. Pre-chamber according to claim 1 and 2, characterized in that the Coolant channels (5) in the burner (3) between its gas passage openings (4) lead through.

4. prechamber according to claim 1 to 3, characterized in that channels (6) in the burner base the coolant channels (5) of the cylindrical burner part with one another associate. -

5. prechamber according to claim 1 to 4, characterized in that the Channel. (6) in the burner base two of each of the coolant channels (5) of the cylindrical Connect the burner part with each other, one of the two channels (5) with the coolant inflow (10) and the other connected to the coolant outflow (11) is, so that there is a forced guidance of the coolant.

6. prechamber according to claim 1 to 5, characterized in that radial Coolant supply bores (9) from a. Ring channel (8) between burner (3) and Cylinder head (1 = lead to part of the cooling ducts (5).

7. prechamber according to claim 1 to 6, characterized in that the Coolant supply from a suitable point in the engine cooling circuit to the ring channel (8) takes place through special lines (10) in the cylinder head (1).

8. prechamber according to claim 1 to 7, characterized in that the Discharge of the coolant from the other part of the cooling channels through one or more Drain holes (11) in the upper part of the burner (3) in the cylinder head (1) flowing through the engine cooling circuit takes place.

9. prechamber according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that the radial coolant inlet and outlet bores (9 'against the The coolant space of the cylinder head (1) is closed and the cavities with heat transfer medium, z. B. sodium, are filled with the heat from the points at risk of the burner (3), mainly the webs (7) between the gas passage openings (4), leads to a part of the burner (3) which is surrounded by the engine cooling water.

10. prechamber according to claim 9, characterized in that the cooling channels (5, 6) as far as possible into an area of the burner that is surrounded by the engine coolant (3) Extend, which allows for heat transfer between these ducts to the engine coolant effective area is increased.