DE681299C

DE681299C - Diesel engine, in front of whose injection nozzle an open injection channel in the form of a venturi-tube-like air nozzle and an outer air chamber concentrically to this channel is arranged

Info

Publication number: DE681299C
Application number: DEH149178D
Authority: DE
Inventors: Oswald Heckmann
Original assignee: OSWALD HECKMANN
Current assignee: OSWALD HECKMANN
Priority date: 1936-10-15
Filing date: 1936-10-15
Publication date: 1939-09-20

Description

Dieselmaschine, vor deren Einspritzdüse ein offener Einspritzkanal in Form einer venturirohrartigen Luftdüse und konzentrisch zu diesem Kanal eine äußere Luftkammer angeordnet ist Die Erfindung betrifft eine Dieselmaschine, vor deren Einspritzdüse ein offener Einspritzkanal in Form einer venturirohrartigen Luftdüse und konzentrisch zu diesem Kanal eine äußere Luftkammer angeordnet ist, die an ihrem der Einspritzdüse zugekehrten Ende mit dem Einspritzkanal verbunden ist. Diese Verbindung tritt bei einer bekannten Maschine der genannten Art jedoch nur nach Erreichung der normalen Betriebswärme der Maschine ein, indem durch die Wärmeausdehnung die Trennwand zwischen Luftkammer und Einspritzkanal ein Spalt freigegeben wird, der bei kalter Maschine, insbesondere also beim Kaltanlassen, infolge der eigenartigen Bauart des Wandendes in der Umgebung der Einspritzdüse geschlossen bleibt. Es findet somit eine selbsttätige Abdrosselung bzw. Abschaltung der Luftkammer von dem übrigen Verdichtungsraum und dadurch eine die Zündung erleichternde Verdichtungssteigerung bei sich abkühlender bzw. völlig abgekühlter Maschine statt. Die Misch- und Verbrennungsvorgänge beim normalen Betriebszustand dieser bekannten Maschine müssen sich zwangsläufig ebenso wie bei jeder Dieselmaschine abspielen, an deren Einspritz- und Verdichtungsraum eine abgeschnürte Luftkammer angeschlossen ist, nämlich es mußa, weil die Einspritzung vor Verdichtungsende einsetzt, ein Teil des noch dem Zündverzug unterliegenden oder auch schon entzündeten Brennstoffes in die Luftkammer mit der noch dorthin einströmenden Luft gelangen und eine besondere Verbrennung ergeben, die infolge der Kammerabschnürung unter Überdruck gegenüber dem Hauptraumdruck verläuft und zu einer Ausblasung der Kammer führt, wodurch die Verwirbelung des Hauptrauminhaltes begünstigt wird.Diesel engine with an open injection channel in front of its injection nozzle in the form of a venturi-like air nozzle and concentric to this channel one outer air chamber is arranged The invention relates to a diesel engine, before whose injection nozzle is an open injection channel in the form of a venturi tube Air nozzle and an outer air chamber is arranged concentrically to this channel, which are connected to the injection channel at their end facing the injection nozzle is. However, this connection occurs in a known machine of the type mentioned only after the machine has reached its normal operating temperature by passing through the Thermal expansion released a gap between the air chamber and the injection channel is that when the machine is cold, especially when starting cold, as a result of peculiar design of the wall end in the vicinity of the injection nozzle closed remain. There is thus an automatic throttling or switching off of the air chamber from the rest of the compression space and thereby an increase in compression that facilitates ignition when the machine cools down or has cooled down completely. The mixing and combustion processes in the normal operating state of this known machine must inevitably just like with any diesel engine, on its injection and compression chamber a constricted air chamber is connected, namely it must, because the injection begins before the end of compression, part of the still subject to ignition delay or also already ignited fuel in the air chamber with the still flowing in there Air and result in a special combustion, which is due to the constriction of the chamber runs under overpressure compared to the main room pressure and leads to a blowout of the Chamber leads, whereby the turbulence of the main room contents is favored.

Solche Vorgänge und ihnen entsprechende Maschinenbauarten sind auch anderweitig vielfach bekannt, und zwar sind die Vorgänge im wesentlichen unabhängig davon, ob die Luftkammer den Einspritzraum konzentrisch umgibt oder seitlich an diesen angeschlossen ist, ob die Kammermündmig mehr oder weniger von der Einspritzdüse entfernt liegt und ob der Einspritzstrahl gegen diese Mündung gerichtet ist oder an ihr vorbeistreicht.Such processes and their corresponding machine types are also otherwise widely known, and the processes are essentially independent whether the air chamber is concentric with the injection chamber surrounds or is laterally connected to this, whether the chamber of age is more or less from the injection nozzle and whether the injection jet is against this orifice is directed or sweeps past her.

Die Maschine nach der Erfindung unterscheidet sich von derartigen Luftkammer-oder Speichermaschinen sowohl der Bauart als auch der Wirkung nach. Bei ihr ist zwischen der ,äußeren, in der Nähe der Einspritzdüse mit dem Einspritzkanal verbundenen Luftkammer und diesem Kanal selbst noch eine weitere, den Kanal ebenfalls konzentrisch umgebende Kammer vorgesehen, die mit der .äußeren Kammer in keiner unmittelbaren Verbindung steht, jedoch in Richtung des Mantels des Brennstoffkegels geneigte, oberhalb des engsten Querschnittes des Einspritzkanals in diesen ausmündende Wandbohrungen aufweist. Außerdem sind die beiden Kammern an ihren unteren Enden je durch besondere Kanäle unmittelbar mit dem Arbeitsraum der Maschine verbunden. In weiterer Entwicklung der Erfindung sind die Durchgangsquerschnitte dieser letzteren Kanäle größer als diejenigen, die die zugehörigen Kammern mit dem Einspritzkanal verbinden.The machine according to the invention differs from such Air chamber or storage machines both in terms of design and effect. at you are between the, outer, near the injection nozzle with the injection channel connected air chamber and this channel itself yet another, the channel as well concentrically surrounding chamber is provided, which with the outer chamber in none is directly connected, but in the direction of the shell of the fuel cone inclined, opening into this above the narrowest cross section of the injection channel Has wall holes. In addition, the two chambers are at their lower ends each directly connected to the working area of the machine through special channels. In a further development of the invention, the passage cross-sections of these latter Channels larger than those that the associated chambers with the injection channel associate.

Bei einer derartigen Bauart entstehen Strömungs-, Misch- und Verbrennungsvorgänge, die hinsichtlich der Leistung, der ruhigen Gangart und des Brennstoffverbrauchs der Maschine besondere Vorteile ergeben und an Hand zweier Ausführungsbeispiele gemäß der Zeichnung erläutert werden sollen.With such a design flow, mixing and combustion processes occur, those in terms of performance, smooth pace and fuel consumption the machine result in particular advantages and on the basis of two exemplary embodiments should be explained according to the drawing.

Das erste Beispiel, Abb. i und z, unterscheidet sich von dem zweiten, Abb. 3 und ¢, nur dadurch, daß der schräg zur Zylinderachse im Zylinderkopf angeordnete Einspritzkanal mit den ihn umgebenden beiden Kammern eine zur gemeilisamen Querschnittsehene der beiden Maschinenhauptventile parallele Achse .aufweist, insonderheit, wie der Grundriß Abb. a zeigt, vor diesen Ventilen liegt, während der Kanal mit seinen Mantelräumen nach Abb. 3 und q. derart neben und teilweise zwischen den Ventilen angeordnet ist, daß seine zur Zylinderachse geneigte Achse die gemeinsame Querschnittseb.ene der beiden Ventile schneidet.The first example, fig. I and z, differs from the second, Fig. 3 and ¢, only in that the inclined to the cylinder axis in the cylinder head Injection channel with the two chambers surrounding it, a cross-sectional view of the two main machine valves .has a parallel axis, in particular how the Ground plan Fig. A shows, in front of these valves, while the channel with its shell spaces according to Fig. 3 and q. is arranged in such a way next to and partially between the valves, that its axis inclined to the cylinder axis is the common cross-sectional plane of the cuts both valves.

Der nach Art eines Venturirohrs ausgeführte Einspritzkanal ist mit A, die ihn konzentrisch umgebenden Kammern sind mit B und C bezeichnet. Die innere Kammer B der beiden Kammern steht einerseits durch die schräg aufwärts gegen die Einspritzdüse J hin gerichteten und oberhalb des engsten Querschnitts der Venturidüse ausmündenden Kanäle D, mit dem Einspritzkanal A, andererseits durch BohrungenE oder auch durch einen ,entsprechenden Ringspalt unmittelbar mit dem Hubraum der Maschine in Verbindung. Die ,äußere Kammer C weist einerseits am oberen, die Einspritzdüse umgebenden Ende Kanäle F auf, die über den Ringraum B hinweg und diesen somit umgehend am inneren weitesten Querschnitt des Venturirohres in den Kanal A ausmünden, andererseits ist sie mittels der Kanäle G oder eines Ringspaltes unmittelbar mit dem Hubraum verbunden. Der Gesamtquerschnitt der Kanäle E ist größer als derjenige der Kanäle Di, der Gesamtquerschnitt der Kanäle G größer als derjenige der Kanäle F.The injection channel, designed in the manner of a Venturi tube, is labeled A, and the chambers surrounding it concentrically are labeled B and C. The inner chamber B of the two chambers stands on the one hand through the channels D, directed obliquely upwards towards the injection nozzle J and opening out above the narrowest cross section of the Venturi nozzle, with the injection channel A, on the other hand through holes E or through a corresponding annular gap directly with the displacement of the Machine in connection. The outer chamber C has, on the one hand, channels F at the upper end surrounding the injection nozzle, which open out over the annular space B and thus immediately at the inner widest cross-section of the venturi into channel A; on the other hand, it is by means of channels G or an annular gap directly connected to the displacement. The total cross-section of the channels E is larger than that of the channels Di, the total cross-section of the channels G is larger than that of the channels F.

Es ergeben sich .aus dieser Bauart folgende Vorgänge. Während der Verdichtung werden die Luftdüse A, deren unterer erweiterter Teil unmittelbar und unverengt in den HauptbrennramH des Zylinders mündet, ferner durch die' Kanäle E hindurch die Kammer B und durch die Kanäle G hindurch die Kammer C mit heißer Druckluft gefüllt. Kurz vor Beendigung der Verdichtung beginnt die Einspritzung aus der Düse J. Der zerstäubte Brennstoffstrahl durchschlägt nun mit großer Geschwindigkeit den Einspritzkanal A und muß dabei den engsten Rohrquerschnitt durchlaufen, wobei seine Geschwindigkeit an dieser Stelle gesteigert wird. Bei diesem Vorgang wird infolge der bekannten Strahlwirkung die Luft, die sich im oberen, der Einspritzdüse zugekehrten Trichter des Venturirohres A befindet, zum Teil mitgerissen. Es ergibt sich somit in diesem Trichter eine Saugwirkung, die durch die Kanäle F auf die ,äußere Luftkammer C und durch die Kanäle D, auf die innere Luftkammer B übertragen wird. Infolge dieser- Saugwirkung, die einen gewissen Unterdruck gegenüber dem gerade erreichten Verdichtungsdruck hervorbringt, setzt, immer bei noch weitergehender Verdichtung, eine zusätzliche, besonders starke Luftzufuhr zu den beiden Kammern B und C durch die Kanäle E und G .ein. Die Wirkung dieser stoßartig ausgelösten Luftbewegung ist eine verhältnismäßige Luftdrucksteigerung in den Kammern B und C, denn, weil der Querschnitt der Kanäle E bzw. G größer ist als derjenige der Kanäle D, bzw. F, so muß hier eine Drossel-und Stauwirkung eintreten. Nun dringt aber beim Hindurchströmen des zerstäubten Brennstoffstrahls durch den Einspritzkanal A ein Teil der Randstrahlen durch die dem Brennstoff-strahlkegel in Richtung und Lage angepaßten Kanäle D, hindurch in die Kammer B ein und kommt dort, da die Kammer B infolge des erörterten Stauüberdrucks und ihrer inneren, vom Kopfkühlwasser entfernteren Lage am stärksten erhitzte Luft enthält, sofort und zuerst zur Entzündung. Dadurch wird in der Kammer B ein bedeutender Zündüberdruck erzeugt, der sich nunmehr teils durch die KanäleD in den oberen Teil des Einspritzkanals A hinein, teils durch die Kanäle E in den Hauptbrennraum H hinein entlädt. Hier wird das inzwischen gebildete Hauptgemisch durch das aus den Kanälen E heftig herausschießende brennende Gas zur 'Entflammung gebracht.The following processes result from this type of construction. During the Compression will be the air nozzle A, its lower extended part immediately and opens unrestrictedly into the main combustion chamber of the cylinder, furthermore through the channels E. through the chamber B and through the channels G through the chamber C with hot compressed air filled. Shortly before the end of the compression, the injection from the nozzle begins J. The atomized fuel jet now penetrates the with great speed Injection port A and must pass through the narrowest pipe cross-section, with his Speed is increased at this point. During this process, as a result the well-known jet effect, the air that is in the upper, facing the injection nozzle The funnel of the Venturi tube A is located, partly carried away. It thus arises In this funnel a suction effect, which through the channels F to the, outer air chamber C and through channels D, to the inner air chamber B. As a result of this- Suction effect, which creates a certain negative pressure compared to the compression pressure just reached produces, sets, always with further compression, an additional, particularly strong air supply to the two chambers B and C through channels E and G. A. The effect of this sudden air movement is proportional Air pressure increase in chambers B and C, because because of the cross-section of the ducts E or G is greater than that of the channels D or F, a throttle and Accumulation effect occur. But now penetrates when the atomized fuel jet flows through through the injection channel A some of the marginal jets through the fuel jet cone in the direction and position adapted channels D, through into the chamber B and comes there, because the chamber B due to the discussed excess pressure and its internal, vom Head cooling water more distant location contains the most strongly heated air, immediately and first to inflammation. This creates a significant ignition overpressure in chamber B. generated, which is now partly through the Channels D in the upper Part of the injection channel A into it, partly through the channels E into the main combustion chamber H discharges into it. Here the main mixture that has meanwhile formed is turned off by the Burning gas shooting violently out of the channels E was set on fire.

An diesen Vorgängen hat die in der äußeren Kammer C vorhandene Luft bisher nicht teilnehmen können, da sie mangels Heranziehung zu einer Verbrennung einen verhältnismäßigen Minderdruck aufweisen mußte. Sobald aber, wie geschildert, hochgespanntes brennendes Gas ,aus dem Raum B durch die Kanäle D, auch in den oberen Teil des Kanals A hineinstößt, drückt dieses Gas über die Kanäle F auf den Luftinhalt der Kammer C und treibt diese Luftmenge durch die Kanäle G hindurch in den Hauptbrennraum H hinein, wo nunmehr eine lebhafte Verwirbelung und Anfachung der brennenden Hauptgemischmenge erfolgt.The air present in the outer chamber C has an effect on these processes so far not able to take part, as they are incinerated due to lack of attraction had to show a relatively low pressure. But as soon as, as described, high-tension burning gas, from room B through channels D, also into the upper one Part of the channel A pushes in, this gas presses through the channels F on the air content the chamber C and drives this amount of air through the channels G into the main combustion chamber H into, where now a lively turbulence and fanning of the burning main mixture amount he follows.

Mit diesen Mitteln wird eine sehr vollkommene motorische Verbrennung erzielt, wie sich aus hoher Literleistung und geringem Brennstoffverbrauch ergibt. Auch schwer brennbare Kraftstoffe, wie Teeröle, können bei einer Maschine nach der Erfindung mit Erfolg verwendet werden.With these means a very perfect engine combustion is achieved achieved as a result of the high liter output and low fuel consumption. Even flame-retardant fuels, such as tar oils, can be used in a machine after the Invention can be used with success.

Claims

PATRNTANSPRÜCPIR: I. Diesel engine, in front of whose injection nozzle an open injection channel in the form of a venturi-tube-like air nozzle and concentrically to this channel an outer air chamber is arranged, which is connected to the injection channel at its end facing the injection nozzle, characterized in that an injection channel (A ) also concentrically surrounding chamber (B) is provided between the channel (A) and the air chamber (C) and is connected to this channel by several bores (D) opening in the direction of the jacket of the fuel jet cone above the narrowest cross section of the injection channel (A) and that the two outer chambers (B, C) have connecting channels (E, G) with the working space (H) of the machine at their lower ends. a. Diesel engine according to Claim I, characterized in that the passage cross-sections of the channels (G and E) at the lower end of the chambers (B and C) are larger than those of the connecting channels (D and F) of the chambers to the air nozzle (A).