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Selbstzündende, luftverdichtende Brennkraftmaschine Die Erfindung
bezieht sich auf eine luftverdichtende Brennkraftmaschine, bei der gegen Ende des
Verdichtungshubes flüssiger Brennstoff in eine Vorkammer eingespritzt wird und das
aus der Vorkammer austretende gezündete Brennstoff-Luft-Gemisch gegen die Mündung
eines Luftspeichers bnv. mehrerer Luftspeicher gerichtet ist, bei der ferner Vorkammer
und Luftspeicher in den Hauptbrennraum einmünden.
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Bei den ohne Luftspeicher arbeitenden Vorkammerdieselmaschinen kommt
es vor, daß der durch die Vorkammerentzündung plötzlich durch den Hauptbrennraum
geschleuderte noch nicht gezündete Brennstoff sich hier erst insgesamt nach einem
gewissen Zündverzug verhältnismäßig stoßartig entzündet. Hierdurch entsteht eine
ziemlich starke Drucksteigerung, welche unter Umständen einen harten Gang des Motors
verursacht, eine Erscheinung, die im Diagramrri durch eine mehr oder weniger steil
ansteigende Zündspitze erkennbar ist.
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In einem älteren Recht ist nun bereits eine Einspritzbrennkraftmaschine
mit Selbstzündung geschützt, bei der der Hauptbrennraum vom Kolbenhubraum abgesetzt
ist und die Achsen der Brennstoffeinspritzdüse sowie des Luftspeichers in einer
gemeinsamen durch einen Zylinderdurchmesser gehenden Ebene liegen und bei der der
Einspritzdüse eine Vorkammer vorgeschaltet ist. Die vorliegende Erfindung bringt
demgegenüber zwei Lösungen für solche Maschinen, bei denen der Hauptbrennraum vom
Hubraum nicht abgesetzt und die Vorkammer seitlich im Zylinderkopf, parallel zur
Zylinderachse bzw. in der Zylinderachse angeordnet ist. Bei seitlich im Zylinderkopf
angeordneter, zur- Zylinderachse ungefähr parallel liegender Vorkammer ist den Vorkammeröffnungen
.ein senkrecht zur Zylinderachse angeordneter. Luftspeicher zugeordnet, dem in der
Nähe des oberen Totpunktes das aus der Vorkammer austretende Brennstoff-Luft-Gemisch
durch eine sich in Richtung auf den - Luftspeicher zu in Höhe und Breite vergrößernde
Aussparung im Kolbenboden zugeführt wird. Bei in der Zylinderachse liegender Vorkammer
ist sämtlichen oder einem Teil der Austrittsöffnungen der Vorkammer je ein senkrecht
zur Zylinderachse angeordneter Luftspeicher zugeordnet, und diesen Speichern wird
das aus der Vorkammer austretende Brennstoff-"Luft-Gemisch je durch eine sich in
Richtung auf den zugeordneten Luftspeicher zu in Höhe und Breite vergrößernde Aussparung
im Kolbenboden .zugeführt.
Sowohl bei dem Gegenstande des älteren
Rechtes als auch bei den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösungen wird der vorstehend
aufgezeigte Nachteil beseitigt, da durch das Zusammenwirken von Vorkammer und Luftspeicher
eine Vergleichmäßigung des Verbrennungsvorganges erzielt wird und daher die Druckspitzen
gemildert werden.
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Das in der Vorkammer entzündete Gemisch, das sich aus brennenden Gasen
und unverbranntem Brennstoff zusammensetzt; wird nämlich durch den in der Vorkammer
entstehenden überdruck in den Haüptbrennraum eingeblasen und durch den kanalartig
ausgebildeten Hauptbrennraum zur Mündung des Luftspeichers geleitet. Auf seinem
Wege von der Vorkammer zum Luftspeicher nimmt der noch unverbrannte Brennstoff aus
der hochverdichteten Luft des Hauptbrennraumes zusätzlich Wärme auf, so daß er gut
aufbereitet zur Luftspeichermündung gelangt.
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Im Verein mit der Strahlenergie der Vorkammerausblasung sowie mit
Rücksicht auf den Umstand, . daß im Augenblick der noch vor dem oberen Totpunkt
erfolgenden Vorkammerausblasung eine in den Speicher gerichtete Luftströmung vorhenden
ist, gewährleistet die kanalartige Ausbildung des Hauptbrennraumes, welche dem Gemisch
eine wirksame und eindeutige Führung zum Luftspeicher gibt, daß ein Teil des noch
unverbrannten, aber bereits thermisch aufbereiteten Brennstoffes unmittelbar in
den Luftspeicher mitgerissen wird und in diesem zur Zündung gelangt. Die dadurch
hervorgerufene Drucksteigerung im Speicher bewirkt eine Umkehr der Strömungsrichtung,
wobei der Speicherinhalt zum Ausströmen gebracht wird.
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Infolge der Drosselwirkung der Speichermündung kann jedoch die im
Speicher erzeugte Drucksteigerung nicht schlagartig auf den Kolben wirken. Indem
die zunächst unter Luftmangel erfolgte Verbrennung im Hauptbrennraum durch den Speicher
mit dem zur vollkommenen Verbrennung notwendigen Luftsauerstoff versorgt wird und
sich die Ausströmung des Luftspeichers über einen gewissen Zeitraum erstreckt, wirkt
das Vorhan. densein des Luftspeichers im Sinne einer Verbrennungsbremse, welche
eine verhältnismäßig weiche Verbrennung ohne Druckspitzen ermöglicht.. Gleichzeitig
ergibt der aus dem Luftspeicher austretende Strom eine zusätzliche Durchwirbelung
des im Hauptverbrennungsraum befindlichen Gemisches, so daß eine vollständige rauchlose
Verbrennung gewährleistet ist. -Der sich von der Vorkammer zu dem bzw. den Luftspeichern
erstreckende Hauptbrennraum ist im ganzen bzw. in seinen Einzelteilen trichterförmig
ausgebildet, und zwar derart, äaß er sich nach dem bzw. den Luftspeichern zu trichterförmig
erweitert. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß sich das Brennstoff-Luft-Gemisch,
soweit es nicht in den bzw. die Luftspeicher selbst eintritt, diesem bzw. diesen
im wesentlichen vorlagert und dadurch unmittelbar mit der aus dem Luftspeicher zusätzlich
zugeführten Luft beliefert wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Brennkraftmaschine
mit den Merkmalen gemäß der Erfindung dargestellt. Die Abb. i und 3 zeigen dabei
senkrechte Schnitte durch den Zylinderkopf, des weiteren Abb. z eine Ansicht des
Kolbens nach Abb. i von links und die Abb. q. einen Grundrißschnitt nach Linie A-B
der Abb. 3.
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In die Vorkammer a wird gegen Ende des Verdichtungshubes in bekannter
Weise der Brennstoff durch eine Düse d eingespritzt. Die Vorkammer ist parallel
zur Zylinderachse seitlich im Zylinderkopf angeordnet und durch eine oder mehrere
Öffnungen f mit dem Hauptbrennraum c verbunden. . Der Hauptbrennraum c ist als kanalartige
Vertiefung im Kolben e ausgebildet. Im oberen Kolpentotpunkt ragt die Vorkammer
a in die Kolbenvertiefung c. hinein. Die den Hauptbrennraum bildende Mulde c erweitert
sich trichterförmig von der Vorkanuner nach der gegenüberliegenden Seite des Zylinders
in Richtung auf einen Speicherraum b, auf des. sen. Mündung zu die Vorkammeröffnung
f gerichtet ist. Durch seine als Drosselöffnung ausgebildete Mündung steht der Luftspeicher
b mit dem Hauptbrennxaum derart in Verbindung, daß er im oberen Kolbentotpunkt unmittelbar
in das erweiterte Ende des trichterförmigen -Hauptbrennraumes c einmündet.
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In der Ausführungsform nach den Abb.3 und ¢ ist eine in der Zylinderachse
liegende Vorkammer mit z. B. vier öffnungen 1" /2j3,14 vorgesehen. Jeder dieser
öffnungen kann ein besonderer Luftspeicher b" b2, bj, b4 zugeordnet sein.. Die Anordnung
kann aber auch derart getroffen werden, daß nur einem Teil der Öffnungen der Vorkammer,
z. B. den öffnungen fl und f2, Luftspeicher b1 und b2 gegenüberstehen, während die
Luftspeicher b3, b4 in Fortfall kommen können. Der Hauptbrennraum wird durch einzelne
trichterförmige Kanäle cl bis c4 gebildet.
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Die Ausführungsform nach den Abb.3 und 4. hat den Vorteil einer besonders
gleichmäßigen Verteilung des Brennstoffes über den Zylinderquerschnitt. Auch die
Verringerung des Abstandes zwischen Vorkammer und Luftspeicher kann unter Umständen
von Vorteil sein, da in diesem Falle eine geringere
Durchschlagskraft
des Vorkammerstrahles erforderlich ist, um die Luftspeichermündung zu erreichen.