DE425164C

DE425164C - Internal combustion engine with antechamber

Info

Publication number: DE425164C
Application number: DEL55290D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1922-03-30
Filing date: 1922-03-30
Publication date: 1926-02-12

Description

Verbrennungskraftmaschine mit Vorkammer. Die Erfindung bezieht sich auf solche Verbrennungskraftmaschinen für flüssige Brennstoffe, bei denen der Brennstoff ohne Zuhilfenahme eines gasförmigen Zerstäubungsmittels durch eine dem Arbeitsraume des Zylinders vorgelagerte und mit letzterem in ständiger Verbindung stehende Kammer hindurchgespritzt und durch die Verdichtungswärme der Luft entzündet wird.Internal combustion engine with antechamber. The invention relates to on such internal combustion engines for liquid fuels, in which the fuel without the aid of a gaseous atomizing agent through one of the work rooms The chamber upstream of the cylinder and in constant communication with the latter splashed through and ignited by the heat of compression in the air.

lm Gegensatz zu bekannten Maschinen dieser Art, bei denen der flüssige Brennstoff in die Vorkammer eingespritzt wird, um in dieser eine Vorexplosion und Drucksteigerung hervorzurufen und dadurch ein kräftiges Einblasen des Brennstoffes in den Arbeitsraum zu erzielen, bezweckt die Erfindung, durch eine Teilverbrennung in der Vorkammer und die dadurch hervorgerufene Gasströmung nicht ein Zerstäuben und Einblasen des Brennstoffes in den Arbeitszylinder, sondern lediglich eine Durchwirbelung des Brennrauminhaltes herbeizuführen, während die Zerstäubung des Brennstoffes und seine Einführung in. den Verbrennungsraum dabei ausschließlich durch mechanische Mittel erfolgt und die für die Teilverbrennung innerhalb der Vorkammer bestimmte Brennstoffmenge in zwangläufiger Weise von dem Hauptteil des Brennstoffes abgesondert und in der Vorkammer zurückgehalten wird. Der Hauptteil des Brennstoffes entzündet sich dabei erst im Verbrennungsraume selbst. Da im mittleren Teile des Zylinderraumes die bei der Verdichtung entstehende Luftwärme an die kalten Zylinderwandungen nicht abgegeben wird, so ist schon beim Anlassen der kalten Maschine eine zur sicheren Zündung des Brennstoffes genügende Temperatur vorhanden, so daß es nicht erforderlich ist, die ersten Zündungen mit Hilfe von Zündpatronen oder anderen Mitteln zu bewirken, wie dies bei den bekannten; Maschinen zur Sicherung der Zündung beim Anlassen der kalten Maschine nötig ist.In contrast to well-known machines of this kind, at where the liquid fuel is injected into the prechamber to be in this one Cause pre-explosion and pressure increase and thereby a strong blowing To achieve the fuel in the working space, the invention aims by a Partial combustion in the antechamber and the resulting gas flow are not atomizing and blowing the fuel into the working cylinder, but only to induce a swirling of the combustion chamber contents while the atomization of the fuel and its introduction into the combustion chamber exclusively takes place by mechanical means and those for the partial combustion within the antechamber certain amount of fuel inevitably from the main part of the fuel is segregated and retained in the antechamber. The main part of the fuel ignites itself only in the combustion chamber. Since in the middle part of the Cylinder chamber, the air heat generated during compression to the cold cylinder walls is not released, it is safe to start the cold machine Ignition of the fuel at a sufficient temperature so that it is not necessary is to cause the first ignitions with the help of ignition cartridges or other means, as is the case with the known; Machines to secure the ignition when starting the cold machine is necessary.

Zur Erreichung des angestrebten Zweckes wird erfindungsgemäß der Brennstoff durch eine dem Arbeitsraume des Zylinders vorgelagerte und mit ihm in ständiger Verbindung stehende Vorkammer hindurchgespritzt und die Temperatur im Innern der Vorkammer durch starke Kühlung so niedrig gehalten, daß eine Entzündung des Brennstoffes nur an dem dem Zylinder zugekehrten urgekühlten Boden der Kammer eintreten kann. Der übergangsquerschnitt von der Vorkammer zum Zylinderraum wird so bemessen, daß der größte Teil des durch die Brennstoffpumpe eingespritzten Brennstoffes die Vorkammer ohne Entzündung geradlinig durchdringen und ungehindert in den Zylinderraum gelangen kann, während nur ein kleiner, genau bestimmter Rest auf den urgekühlten Bodenrand treffen und sich dort entzünden kann. Dabei wird der durch die Vorkammer hindurchgespritzte Hauptteil des Brennstoffes innerhalb der Vorkammer schon etwas vorgewärmt, so daß seine Entzündung im Verbrennungsraum erleichtert wird. Die Menge des auf den urgekühlten Bodenrand der Vorkammer auftreffenden Brennstoffes wird durch geeignete Querschnittsbemessung so eingestellt, daß sie in dem Luftinhalt der Kammer vollständig verbrennen kann. Ferner erhält der Übergangsquerschnitt von der Vorkammer zum Verbrennungsraum eine solche Größe, daß einerseits in ihm eine zerstäubende Wirkung auf den Brennstoff nicht eintreten kann und anderseits der Gegenstrom der Luft, die noch am Ende des Verdichtungshubes aus dem Zylinderraum in die Vorkammer eindringt, zu gering wird, um den kräftig eingespritzten Brennstoffstrahl nennenswert beeinflussen zu können. Durch den infolge der Teilverbrennung in der Kammer entstehenden Überdruck wird eine Gasströmung nach dem Zylinderraum hervorgerufen, durch die der Brennrauminhalt wirksam durcheinandergewirbelt und die Verbrennung verbessert wird. Für die zweckmäßiger-«-eise langgestreckte Gestalt und den Rauminhalt der Kammer sind einerseits die Rücksicht auf eine genügende Vorwärmung des Brennstoffes innerhalb der Vorkammer und anderseits die Rücksicht auf genügenden Luftinhalt derselben bestimmend. Der Umstand, daß der Hauptteil des Brennstoffes ungehindert die Vorkammer durchdringen und den Verbrennungsraum erreichen kann, gewährleistet ein sicheres Anlassen der kalten Maschine ohne Zuhilfenahme von Zündpatronen oder anderen Mitteln.According to the invention, the fuel is used to achieve the intended purpose through one upstream of the working space of the cylinder and in constant with it Connected antechamber injected through and the temperature inside the Pre-chamber kept so low by strong cooling that the fuel ignites can only enter at the originally cooled floor of the chamber facing the cylinder. The transition cross-section from the antechamber to the cylinder space is dimensioned so that Most of the fuel injected by the fuel pump is in the prechamber penetrate in a straight line without ignition and get into the cylinder space unhindered can, while only a small, precisely determined remainder on the originally cooled bottom edge can meet and ignite there. The one injected through the antechamber is thereby injected The main part of the fuel inside the antechamber is already somewhat preheated, so that its ignition in the combustion chamber is facilitated. The amount of the primed on the The bottom edge of the prechamber impacting fuel is determined by suitable cross-sectional dimensioning adjusted so that it can burn completely in the air in the chamber. Furthermore, the transition cross-section from the antechamber to the combustion chamber is given a such size that on the one hand in it an atomizing effect on the fuel can not enter and on the other hand the countercurrent of the air, which is still at the end of the The compression stroke penetrates from the cylinder chamber into the prechamber becomes too small, in order to be able to significantly influence the powerfully injected fuel jet. Due to the overpressure in the chamber as a result of the partial combustion, caused a gas flow to the cylinder chamber, through which the combustion chamber contents is effectively mixed up and combustion is improved. For the more practical - «- ice elongated shape and the volume of the chamber are on the one hand the consideration on sufficient preheating of the fuel inside the antechamber and on the other hand determining the consideration of sufficient air content of the same. The fact that the The main part of the fuel can penetrate the antechamber and the combustion chamber unhindered can achieve a safe start of the cold machine without assistance from igniter cartridges or other means.

Durch die angegebenen Mittel wird also in einfacher Weise der von ein und derselben Pumpe eingespritzte Brennstoff in zwei Teile zerlegt, die verschiedenen Zwecken dienen; gleichzeitig wird eine Vorwärmung des Brennstoffes vor seinem Eintritt in den Brennraum erreicht, der seine Entzündung erleichtert.The specified means is therefore in a simple manner that of one and the same pump injected fuel is split into two parts, the different ones Serve purposes; at the same time, the fuel is preheated before it enters into the combustion chamber, which makes it easier to ignite.

Auf der Zeichnung ist eine der Erfindung gemäß eingerichtete Verbrennungskraftmaschine beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Längsschnitt durch die in Betracht kommenden Teile des Arbeitszylinders und Abb. a einen Querschnitt nach der Linie 2-a der Abb. i, während Abb. 3 bis 5 in einer der Abb. z entsprechenden Darstellung eine Einzelheit in einigen anderen Ausführungsformen veranschaulichen.In the drawing is an internal combustion engine set up according to the invention illustrated for example, namely Fig. i shows a vertical longitudinal section through the relevant parts of the working cylinder and Fig. a a cross section according to the line 2-a of Fig. i, while Fig. 3 to 5 in one of Fig. z corresponding Representation illustrate a detail in some other embodiments.

Dein Brennraum A des Arbeitszylinders ist eine Vorkammer B vorgelagert, an deren oberem Ende die Brennstoffdüse C mündet. Um das Innere der Vorkammer unterhalb der Selbstzündungstemperatur des Brennstoffes zu halten, ist sie ganz vom Kühlwasser umflossen, und zwar ist die Anordnung so getroffen, daß das gesamte Kühlwasser der Maschine, das durch die Öffnung D ein- und durch die Öffnung E austritt, um die Vorkammer herumgeleitet wird. Zur Erhöhung der Küblwirkung ist die Außenwandung der Kammer B mit Kühlrippen b1 versehen. Der Boden b2 der Kammer besitzt eine große mittlere Öffnung b3, die für den Durchtritt des Brennstoffstrahles bestimmt ist, sowie ferner eine Anzahl kleiner Öffnungen b; nahe dem Rande, deren Zweck weiter unten erläutert ist. Der Boden b2 ist absichtlich nicht gekühlt und wird vom Zylinder her während des Betriebes so hoch erhitzt, daß er eine zur Zündung des auf ihn auftreffenden Brennstoffes genügende Temperatur erhält. Um das Temperaturgefälle zwischen den Wandungen der Vorkammer und ihrem Boden noch zu erhöhen, wird letzterer zweckmäßig, wie auf der Zeichnung dargestellt ist, durch ein besonderes Einsatzstück gebildet, dessen Wärmeübergangsquerschnitt zum Kühlwasser möglichst klein ist, und das von den gekühlten Wandungen der Vorkammer noch durch eine wärmeisolierende Zwischenlage getrennt ist.Your combustion chamber A of the working cylinder is preceded by an antechamber B, at the upper end of which the fuel nozzle C opens. In order to keep the interior of the antechamber below the auto-ignition temperature of the fuel, it is completely surrounded by the cooling water, and the arrangement is such that all of the cooling water of the machine, which enters through opening D and exits through opening E, is around the antechamber is diverted. To increase the bucket effect, the outer wall of the chamber B is provided with cooling fins b1. The bottom b2 of the chamber has a large central opening b3, which is intended for the passage of the fuel jet, and also a number of small openings b; near the edge, the purpose of which is explained below. The bottom b2 is intentionally not cooled and is heated so high by the cylinder during operation that it receives a temperature sufficient to ignite the fuel hitting it. In order to further increase the temperature gradient between the walls of the antechamber and its bottom, the latter is expediently formed, as shown in the drawing, by a special insert whose heat transfer cross-section to the cooling water is as small as possible, and that of the cooled walls of the antechamber still through a heat-insulating intermediate layer is separated.

Beim Betriebe der Maschine wird der Brennstoff durch die Düse C in einen schlanken Zerstäubungskegel so eingespritzt, daß er die Seitenwände der Vorkammer B nicht trifft und zum größten Teile durch die große mittlere Öffnung b3 des Kammerbodens in den Brennraum A; gelangt, wo er sich durch die Verdichtungswärme der Luft entzündet. Nach Maßgabe der Größe der Öffnung b3 wird eine kleine Menge des Brennstoffes auf den heißen Rand des Kammerbodens b'= auftreffen und dort verdampfen. Diese Verdampfung und die Mischung des Öldampfes mit dem Luftinhalt der Kammer, welche Vorgänge einer Entzündung stets vorangehen müssen, nehmen einen nicht unerheblichen Teil der an sich sehr kurzen Einspritzzeit in Anspruch, so daß bei Eintritt der Kaminerzündung die Einspritzung,des Brennstoffes bereits in der Hauptsache vollendet ist. Die durch die Kammerzündung hervorgerufene Drucksteigerung bewirkt somit eine in der Hauptsache nach vollendeter Brennstoffeinspritzung wirksam werdende Gasströmung von der Kammer B nach dem Brennraume A hin und versetzt dessen Inhalt in eine heftige Wirbelung. Beim Verdichtungshube tritt umgekehrt eine Strömung vom Zylinderraume durch die Öffnungen b3 und bl nach der Vorkammer hin ein. Dabei wird der durch die Öffnungen b4 eintretende Teil der Luft unmittelbar an der stark gekühlten -\Vandung der Vorkammer entlang geführt, wo sie Wärme abgibt. Auf diese Weise ist es möglich, die in der Vorkammer herrschende Temperatur noch weiter zu beeinflussen und mit Sicherheit unterhalb der Selbstentzündungsgrenze des Brennstoffes zu halten. Dabei läßt sich diese zusätzliche Kühlwirkung durch Größe und Zahl der Nebenöffnungen bi nach Bedarf bemessen.When the machine is running, the fuel is injected through the nozzle C in injected a slender atomizing cone so that it touches the side walls of the antechamber B does not hit and for the most part through the large central opening b3 of the chamber floor into the combustion chamber A; where it is ignited by the heat of compression in the air. Depending on the size of the opening b3, a small amount of the fuel will appear hit the hot edge of the chamber bottom b '= and evaporate there. This evaporation and the mixture of the oil vapor with the air content of the chamber, which processes a Inflammation must always precede, assume a not inconsiderable part of the very short injection time, so that when the chimney ignites the injection of the fuel is already completed in the main. By the increase in pressure caused by the ignition of the chamber thus mainly causes a pressure increase gas flow from the chamber taking effect after the fuel injection has been completed B to the combustion chamber A and sets its contents in a violent vortex. Conversely, when the compression stroke occurs, there is a flow from the cylinder space through the Openings b3 and bl towards the antechamber. The through the openings b4 entering part of the air directly at the strongly cooled wall of the antechamber along where it gives off heat. In this way it is possible to use the To influence the pre-chamber temperature even further and with certainty to keep below the self-ignition limit of the fuel. It can be this additional cooling effect through the size and number of secondary openings bi as required measured.

Die Nebenöffnungen b4 können auch, wie Abb. 3 zeigt, als Schlitze -b5 ausgebildet werden; dadurch wird eine weitere Verminderung des Querschnittes erzielt, der für den Wärmeabfluß von der Mitte des Bodens b2 nach den gekühlten Teilen der Maschine zur Verfügung steht. Die Schlitze können anstatt in Richtung des Umfanges auch in radialer Richtung angeordnet werden, wie in Abb. q. dargestellt ist. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß an den Stellen, wo diese Schlitze b6 in die mittlere Hauptöffnung b3 einmünden, die volle Breite des Zerstäubungskegels ausgenutzt wird. Schließlich lassen - sich die Schlitze b5 und b6 nach Abb.3 und q. miteinander vereinigen, wie Abb. 5 veranschaulicht.The secondary openings b4 can also, as Fig. 3 shows, as slots -b5 are trained; this results in a further reduction in the cross section achieved that for the heat flow from the center of the bottom b2 to the cooled Parts of the machine is available. The slots can be held in the direction of of the circumference can also be arranged in the radial direction, as shown in Fig. q. shown is. This has the advantage that at the points where these slots b6 open into the central main opening b3, the full width of the atomization cone is exploited. Finally - the slots b5 and b6 according to Fig. 3 and q. unite with each other, as illustrated in Fig. 5.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Internal combustion engine with airless fuel injection and cooled cylindrical prechamber, characterized in that the chamber wall is strongly cooled, the chamber bottom, however, is inserted uncooled and provided with a central opening of such a width that a large part of the rod-shaped injected fuel can get directly into the cylinder.

2. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that the bottom of the chamber apart from the large central opening at the edge also has small openings or having radially extending slots from the central opening.