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Vorkammer für Brennkraftmaschinen mit in Richtung des Brennstoffstrahles
veränderlichem Querschnitt Die Erfindung betrifft eine Vorkammer für Brennkraftmaschinen
mit in Richtung des Brennstoffstrahles veränderlichem Querschnitt. Die eigentliche
erfinderische Neuerung besteht darin,, daß die Vorkammer mit dem Hauptbrennraum
durch einen in Richtung des Brennstoffstrahles angeordneten Mittelkanal verbunden
ist und der Querschnitt der Vorkammer auf der der Einspritzdüse gegenüberliegenden
Seite sich in mehreren im Brennstoffkegel liegenden, kurz aufeinanderfolgenden Stufen
zum Mittelkanal absatzweise verringert.
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Die-Erfindung bezweckt beim Normalbetrieb eine beste Ausnutzung des
Brennstoffes, indem dieser möglichst wirksam zerstäubt und mit Luft gemischt wird
und: eine möglichst vollkommene Verbrennung des Brennstoffes gewährleistet wird.
Gleichzeitig soll aber das Anlassen der Maschine erleichtert werden. Diese Ergebnisse
sollen bei möglichst einfacher Ausbildung der Vorkammer erreicht werden.
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Es sind nun bereits Vorkammern für Brennkraftmaschinen bekannt, bei
welchen der den Brennstoffstrahl aufnehmende Vorkammereinsatz eine Abstufung in
der Weise besitzt, daß der Querschnitt nach dem Hauptbrennraum zu geringer als nach
der Brennstoffdüse zu ist. Diese bekannte Vorkammer ist jedoch für die durch die
Erfindung angestrebte Wirkungsweise ungeeignet, da bei lariggestreckter Form der
Vorkammer praktisch nur eine einzige im Bereich des Brennstoffkegels angeordnete
ringförmige Stufe in der Vorkammer vorhanden ist und ferner die Vorkammer nicht
durch eine mittlereÖffnung, sondern durch seitliche, schräg angeordnete Drosselbohrungen
mit dem Hauptbrennraum
in Verbindung steht. Eine innige Durchmischung
und Verwirbelung von Brennstoff und Luft im Sinne der Erfindung ist daher bei der
bekannten Maschine ebensowenig möglich wie ein Durchspritzen von Brennstoff durch
einen die Vorkammer mit dem Hauptbrennraum verbindenden Mittelkanal, insbesondere
zum Zwecke des erleichterten Anlassens. Auch ist der bei der bekannten Maschine
vorgesehene, mit seitlichen Drosselbohrungen versehene Vorkammerboden den Wärmeeinflüssen
des Hauptbrennraumes wesentlich stärker ausgesetzt als der den Mittelkanal enthaltende
Boden des erfindungsgemäß vorgesehenen Vorkammereinsatzes, da bei letzterem die
Wärmeabfuhr nach den Gehäusewandungen schneller und ungehinderter stattfinden kann.
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Des weiteren sind Vorkammern mit Kernstück bekannt, bei denen außer
seitlichen, das Kernstück umgebenden Öffnungen eine enge, mittlereBohrung vorhanden
ist, durch die zum Zwecke des erleichterten Anlassens der Maschine Brennstoff bei
niederen Drehzahlen unmittelbar in den Hauptbrennraum eingespritzt werden kann.
Bei diesen Maschinen ist jedoch eine stufenweise Verringerung des Vorkammerquerschnittes
in Richtung des Brennstoffstrahles nicht vorgesehen. Auch besitzt der das Kernstück
enthaltende Vorkammereinsatz nicht die einfache Gestaltung des Einsatzes gemäß der
Erfindung. Des weiteren sind 'Vorkammern bekannt, bei welchen zur Erleichterung
des Anlassens der Maschine ein verstellbarer Vorkammereinsatz vorgesehen ist, welcher
im Normalbetrieb die Vorkammer mit dem Hauptbrennraum durch mehrere Drosselöffnungen
verbindet, im Anlaßbetrieb jedoch eine verhältnismäßig weite Verbindung zwischen
der Vorkammer und dem Hauptbrennraum vorsieht.
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Die Erfindung vermeidet die im Betriebe umständliche und nicht unbedingt
betriebssichere Anordnung verstellbarer Vorkammereinsätze und sieht gleichzeitig
eine solche Ausbildung der Vorkammer vor, daß eine innige Verwirbelung und Durchmischung
des Brennstoffes mit der in die Vorkammer eintretenden Luft infolge der Anordnung
stufenförmiger Absätze in der 'Vorkammer erzielt wird. Der aus der Einspritzdüse
in die Vorkammer eingespritzte Brennstoffkegel wird hierbei durch die an den Kanten
der einzelnen Stufen auftretenden Wirbelbewegungen der Luft in seinen einzelnen,
verschiedenen Kegelwinkeln zugeordneten Schichten nacheinander erfaßt, verwirbelt
und mit Luft innig vermischt, so daß eine vollkommene Aufbereitung des Brennstoffes
erzielt wird.
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Die Zerstäubung des Brennstoffes und die Verwirbelung von Luft und
Brennstoff wird des weiteren noch dadurch wirksamer gestaltet, j daß die die stufenförmigen
Ansätze bildenden 2ingflächen der Vorkammer gegen die Brenntoffdüse zu kegelförmig
verlaufen, so daß sie Jnterdrehte, ringförmige Taschen bilden.
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Die Wandstärke des die Stufen sowie den Mittelkanal enthaltenden Einsatzstückes
wird weckmäßig gegen den Hauptbrennraum zu ,erstärkt, so daß eine besonders starke
Heizrirkung des Einsatzes auf den in die Vorkammer intretenden Luftstrom erzielt
wird. Hierdurch ann die infolge der Verwirbelung von Brenntoff und Luft durch die
stufenförmigen Absätze er Vorkammer bereits erzielte Zündbereitschaft es Brennstoffes
noch weiter erhöht «,-erden. ,uch wird hierdurch der Möglichkeit, daß 'rennstoff
auch im Normalbetrieb in flüssigem ;ustand bis in den Hauptbrennraum gespritzt wird
und infolgedessen den Normalbetrieb der Maschine beeinträchtigt, in wirksamer Weise
begegnet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorkammer mit den
Merkmalen gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen: Abb. z eine Maschine
mit der Vnrkammer gemäß der Erfindung, Abb. 2 und 3 den Vorkammereinsatz bzw. den
sog. Brenner der Maschine nach Abb.Z in größerem :Maßstab und Abb. 4. eine Draufsicht
auf den Brenner.
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In Abb. z ist a der Zylinder, h der Zylinderkopf, c
der Kolben, d der Hauptbrennraum, e die Vorkammer und f die Einspritzdüse. Die Vorkammer
ist zentral zum Zylinder und zwischen den Ein- und Auslaßventilen g angeordnet.
Die Vorkammer e wird durch einen Einsatz i gebildet, in welchen sowohl die Einspritzdüse
f als auch das Einsatzstück la, der sog. Brenner, eingeschraubt sind. Die Durchgangsquerschnitte
li des Brenners verringern sich in ungefähr gleichen Abständen und um ungefähr gleiche
Beträge in Richtung von der Brennstoffdüse f bzw. von dem der Brennstoffdüse benachbarten
Hauptteilraum der Vorkammer e zu dem mittleren Durchtrittskanal k, welcher in Achsrichtung
des Brennstoffstrahles bzw. der Vorkammer angeordnet ist und die Verbindung von
der Vorkammer zum Hauptbrennraum bildet.
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Die einzelnen Stufen des Einsatzes oder Brenners lt werden durch kegelförmige
Hinterdrehungen la' gebildet, derart, daß die Ringflächen der Stufen in Richtung
zur Brennstoffdüse nach der Achse zu geneigt sind. Das Einsatzstück 1z ist z. B.
durch ein Gewinde lt... in den Einsatz i eingeschraubt, kann jedoch auch
in beliebiger anderer Weise befestigt sein. Infolge der Anordnung der Stufen entstehen
durch Ablösung der in die Vorkammer einströmenden Luft an den Kanten dieser Stufen
Wirbel, durch welche der in Richtung auf diese Stufen eingespritzte Brennstoff erfaßt
und nacheinander
mit der eintretenden Luft innig vermischt und zerstäubt
wird. Ein Teil des in Achsrichtung der Vorkammer eingespritzten Brennstoffes kann
bei niederen Drehzahlen durch den Mittelkanal k bis in den Hauptbrennraum gelangen:
wodurch das Anlassen der Maschine erleichtert wird.