DE588276C

DE588276C - Pre-chamber diesel machine with variable pre-chamber size

Info

Publication number: DE588276C
Application number: DE1930588276D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Triebnigg
Original assignee: Humboldt Deutzmotoren AG
Current assignee: Humboldt Deutzmotoren AG
Priority date: 1930-08-01
Filing date: 1930-08-01
Publication date: 1933-11-21

Description

Vorkammer-Dieselmaschine mit veränderlicher Größe der Vorkammer Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf solche Vorkammer-Dieselmaschinen, die mit stark wechselnder Drehzahl zu arbeiten haben. Bei diesen Maschinen zeigt sich der Übelstand, daß sie bei abnehmender Drehzahl zu heftigen Verbrennungen neigen, die mit Stößen verbunden sind. Das kann auf verschiedene Ursachen zurückgeführt werden Einesteils muß die Maschine so eingestellt werden, daß sie bei normaler Drehzahl eine gute Verbrennung und starke Kraftentwicklung ergibt. Dazu gehört die Einstellung einer gewissen Voreinspritzung vor dem Totpunkt, die so bemessen wird, daß der Anfang der Verbrennung etwa im Totpunkt beginnt und sich eine kurze Strecke in den Kolbenaushub hinein erstreckt. Wird bei verminderter Drehzahl die gleiche Vorzündung beibehalten, so muß der Eintritt der Verbrennung zu früh erfolgen, weil dem gleichen Zündverzug ein kleinerer Kurbelweg entspricht. Die zu früh eintretende Verbrennung muß sich durch Stoßen bemerkbar machen. .Pre-chamber diesel engine with variable size of the pre-chamber Die The present invention relates to such pre-chamber diesel engines with have to work with strongly changing speed. This is evident in these machines Disadvantage that they tend to severe burns as the speed decreases, the are associated with shocks. This can be attributed to various causes On the one hand, the machine must be set so that it runs at normal speed results in good combustion and strong force development. That includes the setting a certain pre-injection before dead center, which is dimensioned so that the beginning the combustion begins around dead center and extends a short distance into the piston lift extends into it. If the same pre-ignition is maintained at reduced speed, combustion must start too early because of the same ignition delay a smaller crank travel corresponds. The combustion, which occurs too early, must resolve itself make noticeable by bumping. .

Dazu kommt eine andere Ursache. Die Verbrennung der ersten in den Zylinder aus der Vorkammer herübergeschleuderten Brennstoffteilchen während des Kolbenganges erfolgt unter Drucksteigerung, wobei das während der Verbrennung freigelegte Zylindervolumen einer zu heftigen Drucksteigerung entgegenwirkt. Wird die Drehzahl verlangsamt, so vollzieht sich dieser Verbrennungsvorgang der ersten aus der Vorkammer herausgeschleuderten Teilchen, auch wenn die Verbrennung erst im Totpunkt beginnt, auf einem kürzeren Kurbelweg, also unter Freilegung eines kleineren Zylindervolumens, was einer vermehrten Drucksteigerung entspricht. War die Drucksteigerung also bei normaler Drehzahl so hoch als möglich bemessen, um gute Verbrennung und Leistung zu erzielen, so wird -sie bei Verminderung der Drehzahl zu hoch, die Maschine muß also stoßen. Dieser zweite Einfluß läßt sich durch Verlegung des Einspritzbeginns nicht beseitigen.There is also another cause. Burning the first in the Cylinder from the antechamber thrown over fuel particles during the Piston gear takes place under pressure increase, whereby the exposed during the combustion Cylinder volume counteracts excessive pressure increase. Will the speed slowed down, this combustion process of the first takes place from the antechamber ejected particles, even if the combustion does not start until dead center, on a shorter crank travel, i.e. exposing a smaller cylinder volume, which corresponds to an increased pressure increase. So the pressure increase was at Normal speed rated as high as possible to ensure good combustion and performance To achieve, it becomes too high when the speed is reduced, the machine must so bump. This second influence can be eliminated by postponing the start of injection do not eliminate.

Hier setzt die Erfindung ein. Sie besteht darin, daß man bei Verminderung der Drehzahl während des normalen Betriebes der Maschine die Größe der Vorkammer zwangsläufig verkleinert. Die Größe der Vorkammer ist nämlich maßgebend für die Zerstäubungsenergie der Vorzündgase. Je größer die Vorkammer im Verhältnis zum Zylindervolumen ist, desto größer ist die Luftladung, die zur Entzündung der Ladung in der Vorkammer zur Verfügung steht, desto stärker ist die Zerstäubung und desto schneller die Verbrennung der aus der Vorzündkammer in den Zylinderraum herausgeschleuderten Hauptladung und desto stärker also auch der Druckanstieg. Mit Verkleinerung der Vorkammer hat man also ein Mittel an der Hand, die allzu heftige Verbrennung der herausgeschleudertenßrennstoffladung zu dämpfen und damit das sonst -bei Verminderung der Drehzahl auftretende Stoßen zu beseitigen.This is where the invention comes in. It consists in reducing the speed during normal operation of the machine the size of the antechamber inevitably scaled down. The size of the antechamber is decisive for the Atomization energy of the pre-ignition gases. The larger the antechamber in relation to the cylinder volume is, the greater the air charge, which is responsible for igniting the charge in the antechamber is available, the stronger the atomization and the faster the combustion the main charge ejected from the pre-ignition chamber into the cylinder space and the greater the pressure increase. With the reduction of the antechamber one has so a means the hand, the too violent burning of the ejected fuel charge to dampen and thus the shock that otherwise occurs when the speed is reduced to eliminate.

Zwar ist an und für sich eine Veränderung des Vorkammerinhaltes schon vorgeschlagen worden;. einmal ist es bekannt, die Vorkammer in ihrer Größe einstellbar zu machen, um sie dann nach der Einstellung unverändert zu lassen. Eine andere Größenänderung der Vorkammer soll im Takt der Maschine vorgenommen werden. Die erste Maßnahme dien lediglich dem Ausprobieren der Maschine auf dem Prüffeld und berührt den späteren Betrieb der Maschine nicht. Die zweite Maßnahme dient, abgesehen von der Schwierigkeit einer praktischen Lösung, die auch bisher zu keiner betriebsfähigen 'Maschine geführt hat, ganz anderen Zwecken, nämlich der Herbeiführung einer Pumpwirkung, um die Zerstäubungswirkung der Vorzündung zu erhöhen.It is true that a change in the antechamber content is in and of itself has been proposed ;. once it is known that the size of the antechamber can be adjusted then leave them unchanged after setting. Another size change the antechamber should be done in time with the machine. Serve the first measure just trying out the machine on the test field and touching the later Operation of the machine does not. The second measure serves, apart from the difficulty a practical solution that has not yet resulted in an operational 'machine has completely different purposes, namely bringing about a pumping effect to the atomizing effect to increase the pre-ignition.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von diesen Vorschlägen dadurch, daß die Verstellung der Vorkammer in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine während des Ganges, jedoch unabhängig vom Rythmus der Maschine, vorgenommen wird.The present invention differs from these proposals in that the adjustment of the prechamber as a function of the speed of the Machine while it is in motion, but regardless of the rhythm of the machine will.

Eine solche Verstellung ist zur Sicherstellung der ersten Zündungen beim Anlassen der Maschine bekannt. Die Absicht ist dabei, die Größe des gesamten Verdichtungsraumes zu verkleinern, damit infolge entsprechender Erhöhung des Verdichtungsdruckes die Selbstzündtemperätur des Brennstoffes erreicht wird, obwohl die noch kalten Maschinenteile der verdichteten Luft eine größere Wärmemenge als nach dem Warmlaufen der Maschine entziehen. Hiergegen handelt es sich beim vorliegenden Verfahren um die Veränderung der Vorkämmergröße während des normalen Betriebes, d. h. nach dem Ingangsetzen der Maschine.Such an adjustment is to ensure the first ignitions known when starting the machine. The intention is to be the size of the whole To reduce compression space, thus as a result of a corresponding increase in compression pressure the self-ignition temperature of the fuel is reached even though the fuel is still cold Machine parts of the compressed air a greater amount of heat than after warming up remove from the machine. This is against this in the case of the present proceedings the change in the size of the antechamber during normal operation, d. H. after this Starting the machine.

Man hat ferner vorgeschlagen, bei Erhöhung der-Drehzahl während des normalen Betriebes die Größe einer Vorkammer zu vermindern mit einer ähnlichen Absicht, wie sie bei dem genannten Verfahren zur Erleichterung des Anlassens vorlag. Der Verdichtungsraum soll so weit vermindert werden, daß die Selbstzündtemperatur des Brennstoffes früher im Kurbelkreis erreicht wird, so daß gegenüber dem vorigen Betrieb der Maschine eine Frühzündung eingestellt wird. Dies Verfahren entspricht der üblichen Verstellung der äußeren Zündung bei Vergasermaschinen auf Frühzündung bei Erhöhung der Drehzahl. Im Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird gerade umgekehrt bei Verminderung der Drehzahl die Vorkammer verkleinert. Praktische Versuche haben gezeigt, daß bei vorteilhafter Bemessung der Vorkammergröße im Verhältnis zum gesamten Verdichtungsraum und Verkleinerung der Kammer bei Erniedrigung der Drehzahl die vorher beschriebene Erscheinung einer Frühzündung überhaupt nicht, wohl aber ein niedriger Zünddruck eintrat.It has also been proposed to increase the speed during the to reduce the size of an antechamber during normal operation with a similar intention as was the case with the aforementioned procedure to facilitate starting. Of the The compression chamber should be reduced to such an extent that the self-ignition temperature of the Fuel is reached earlier in the crank circuit, so that compared to the previous operation the engine is set to pre-ignition. This procedure corresponds to the usual one Adjustment of the external ignition on carburettor machines to advance ignition when increased the speed. In the process according to the present invention, it is just the other way around the prechamber is reduced when the speed is reduced. Have practical trials shown that with an advantageous dimensioning of the antechamber size in relation to the total Compression space and reduction in size of the chamber when the speed is reduced The previously described phenomenon of pre-ignition not at all, but one low ignition pressure occurred.

Zwar gibt es noch ein anderes Mittel, um das Stoßen bei langsam laufender Maschine zu beseitigen, nämlich die Verminderung des Zerstäubungsdruckes; denn auch durch Verminderung des Zerstäubungsdruckes wird die Energie der Vorzündladung und damit die Verbrennungsgeschwindigkeit vermindert, also die Drucksteigerung herabgezogen. Aber dieses Mittel hat namentlich in Anwendung auf sehr schnell laufende Maschinen, bei denen also im Leerlauf eine sehr starke Zerstäubungsdruckverminderung nötig ist, praktisch Nachteile. Wählt man nämlich die Verhältnisse so, daß man im Leerlauf noch eine sichere Verbrennung, d. h. eine genügende Zerstäubung, erhält, so kommt man bei voller Drehzahl zu so hohen Zerstäubungsdrücken, daß deren Beherrschung die Betriebssicherheit der Pumpen gefährdet oder doch die Pumpen zu schwer und kostspielig -macht. Die Verkleinerung der Vorkammer hilft in diesen Fällen dem Übelstand der zu heftigen Verbrennungen ab, ohne den Nachteil der zu hohen Pumpendrucksteigerungen bei hoher Drehzahl in Kauf nehmen zu müssen.True, there is another means of stopping the thrusting when walking slowly To eliminate the machine, namely the reduction of the atomization pressure; because even by reducing the atomization pressure, the energy of the pre-ignition charge and so that the rate of combustion is reduced, i.e. the increase in pressure is reduced. But this means has especially in application to very fast running machines, where a very strong atomization pressure reduction is necessary when idling is, practically disadvantages. If you choose the ratios so that you are idling another safe burn, d. H. get a sufficient atomization, so come one at full speed to such high atomization pressures that their control the operational safety of the pumps is endangered or the pumps are too heavy and expensive -power. The reduction in size of the antechamber helps in these cases severe burns without the disadvantage of excessive pump pressure increases to have to accept at high speed.

Die zwangsläufige Veränderung der Größe der Vorkammer läßt sich mit verschiedenen praktischen Mitteln bewirken. Das nächstliegende Mittel ist die Anwendung eines in der Vorkammer verschobenen Kolbens, wobei freilich die Dichtung und der nicht unerhebliche Kraftaufwand zur Überwindung der Reibung gewisse Schwierigkeiten bereitet, die aber natürlich bei geschickter Konstruktion zu überwinden sind. Die Gefahr der Undichtigkeit läßt sich durch Anwendung einer elastischen Wand statt eines Kolbens beseitigen, doch müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um einer Überanstrengung des Baustoffes und damit einem Bruch der Wand vorzubeugen.The inevitable change in the size of the antechamber can be done with effect various practical means. The most obvious remedy is application a piston displaced in the antechamber, although the seal and the not inconsiderable effort to overcome the friction certain difficulties which, of course, can be overcome with a skilful construction. the Risk of leakage can be avoided by using an elastic wall of a piston, but special precautions must be taken to avoid to prevent overexertion of the building material and thus breakage of the wall.

Nachstehend werden in erster Linie solche Ausführungen empfohlen, bei denen stufenweise ein neben der Hauptvorkammer angeordneter Raum zugeschaltet und abgeschaltet wird. Das hat den Vorteil, daß man die Veränderung der Größe der Vorkammer mit den bisher bekannten Maßnahmen zur Anpassung der Vorkammerwirkung an die Betriebsverhältnisse verbinden kann. Das kann z. B. in der Weise geschehen, daß man bei Verminderung der Drehzahl der Maschine zunächst die Voreinspritzung vermindert und erst unterhalb einer gewissen Leistungsgrenze plötzlich einen vorher zugeschalteten Vorkammerraum abschaltet oder indem man bei Drehzahlverminderung zunächst den Zerstäubungsdruck vermindert und erst dann eine Verkleinerung der Vorkammer durch Abschaltung eines vorher zugeschalteten Raumes vornimmt.In the following, such designs are primarily recommended, in which a room next to the main antechamber is gradually switched on and is switched off. This has the advantage that you can change the size of the Antechamber with the previously known measures for adapting the antechamber effect can connect to the operating conditions. This can be B. be done in such a way that when reducing the speed of the machine, the preinjection first decreased and only suddenly below a certain performance limit one before switched off antechamber space or by reducing the speed first the atomization pressure is reduced and only then a reduction in the Antechamber by switching off a previously activated room.

Auch kann man natürlich alle drei Maßnahmen miteinander verbinden.Of course, you can also combine all three measures.

Vorteilhaft wird man mit dem Verstellhebel der Brennstoffpumpe, der den Leerlauf einstellt, . das Verstellglied der Vorkammergröße verbinden, so daß letzteres Verstellglied von -ersterem nach einem gewissen Wege mitgenommen wird; in gleicher Weise kann man das die Drehzahl der Maschine bestimmende Glied mit dem Verstellglied der Kammergröße verbinden. Will man hierbei Drosselwirkungen beim Zuschalten und Abschalten der Nebenkammer vermeiden, so kann man in einer für andere Zwecke bekannten Weise Abschnappverstellungen verwenden, derart, daß das Abschaltglied in einer Endstellung bis zu einer bestimmten Stellung des Einstellorgans der Drehzahl festgehalten wird, dann .aber in die andere Endstellung plötzlich überspringt.It is advantageous to use the adjustment lever of the fuel pump, the adjusts idle,. connect the adjusting member of the prechamber size so that the latter adjusting member is taken along by the former after a certain distance; in the same way one can use the link that determines the speed of the machine with the Connect the adjusting element of the chamber size. If you want to do this with throttle effects Avoid switching on and off the secondary chamber, so you can use one for another Purposes known way use snap-off adjustments, such that the shut-off element in one end position up to a certain position of the speed setting member is held, then .aber suddenly jumps into the other end position.

In Abb. x bedeutet a den Zylinder, b den Zylinderkopf, c die Vorkammer, d die Einspritzdüse einer Vorkammer-Dieselmaschine. Die Vorkammer steht durch die Bohrung e in Verbindung mit dem Nebenraum f. Diese Verbindung kann durch ein Doppelsitzventil g abgeschlossen und wieder freigegeben werden. Das Doppelsitzventil g wird durch ein Rad h, unter Zwischenschaltung einer Stopfbüchsendichtung i, mit Hilfe eines Stellgewindes k, das in einer Mutter verdreht wird, betätigt.In Fig. X, a denotes the cylinder, b the cylinder head, c the prechamber, d the injection nozzle of a prechamber diesel engine. The antechamber is in connection with the adjoining space f through the bore e. This connection can be closed and released again by a double seat valve g. The double seat valve g is actuated by a wheel h, with the interposition of a stuffing box seal i, with the aid of an adjusting thread k which is rotated in a nut.

In Abb. z kann die Vorkammer mit zwei Nebenräumen f und f' durch je einen Hahn g und g' in Verbindung .gesetzt werden. Die übrigen Teile der Zeichnung stimmen mit denen der Abb. i überein.In Fig. Z, the antechamber can be connected to two adjoining rooms f and f ' by means of a cock g and g' each. The remaining parts of the drawing correspond to those in Fig. I.

Abb. 3 und q. zeigen im Längs- und Quer-#hnitt nach Linie I-I bzw. II-II wiederum einen g-ylinderkopf mit der üblichen Vorkammeranordnung in Verbindung mit einem Hahn g, der gleichzeitig selbst eine zu- und abschaltbare Nebenkammer darstellt. Der Abschluß dieser Nebenkammer nach der einen Seite wird durch einen gedichteten Bolzen k vorgenommen. Die Dichtung nach der anderen Seite erfolgt durch einen Ventilsitz i am Hahn. Der Hahn selbst setzt sich in dem Schaft m fort, der vom Hebel n betätigt wird. Eine Feder o hält den Ventilsitz dicht.Fig. 3 and q. show in longitudinal and cross-section along line I-I resp. II-II again a g-cylinder head with the usual antechamber arrangement in connection with a cock g, which at the same time itself has an on and off switchable secondary chamber represents. The closure of this secondary chamber on one side is through a sealed bolt k made. The seal to the other side is done through a valve seat i on the tap. The cock itself continues in the stem m, the is operated by lever n. A spring o keeps the valve seat tight.

Claims

PATENT CLAIMS: -_. Method for operating a pre-chamber diesel engine with variable size: the antechamber, characterized in that the content the antechamber within normal operation when switching to a lower speed is inevitably also reduced in size. z. Embodiment of one according to claim x operated pre-chamber diesel engine, characterized in that a main pre-chamber; through which the injection takes place, one or more secondary antechambers that can be switched off are connected, which are switched off when the speed is reduced by the main antechamber will. 3. A method for operating a pre-chamber diesel engine according to claim i and z, characterized in that with the setting to idle on during operation when the antechamber is loaded, the adjoining room is automatically switched off will. q .. embodiment of a pre-chamber diesel engine operated according to claim i to 3, characterized in that with the device for changing the speed of the machine a shut-off body for a secondary chamber is coupled in such a way that only below At a certain speed, the adjoining room that is switched on at a higher speed inevitably occurs is switched off. 5. Method of operating a pre-'kammer diesel engine with several secondary antechambers according to claims i and z, characterized in that at Reduction of the speed only one or a part of the secondary antechamber is switched off becomes that, however, all the secondary antechambers in a known manner during the start-up operation be switched off.