DE900157C

DE900157C - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE900157C
Application number: DEM8879A
Authority: DE
Inventors: Hans Seifert
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1951-03-16
Filing date: 1951-03-16
Publication date: 1953-12-21

Description

Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Vor- oder Wirbelkammer, bei welcher der Brennstoff in eine Vor- oder Wirbelkammer eingespritzt wird, die durch Öffnungen mit dem Hauptbrennraum im Arbeitszylinder in, Verbindung steht. Der in die Vorkammer eingespritzte Brennstoff entzündet sich zum Teil, an der während des Verdichtungshubes in die Vorkammer aus dem, Hauptbrennraum übergeschobenen heißen Luft. Infolge der in der Vorkammer durch die Teilverbrennung entstehenden Druckerhöhung wird der Vorkammerinhalt durch die Verbindungsöffnung in den Hauptbrennraum ausgeblasen und dabei so auf dessen Luftinhalt verteilt, daß eine möglichst gute Verbrennung des restlichen in der Vorkammer noch nicht verbrannten@Brennstoffes erreicht wird. Beider Ausströmung des brennenden Vorkammerinhaltes bleibt naturgemäß ein Rest der Verbrennungsgase in der Vorkammer zurück. Es hat sich nun gezeigt, daß diese Restgase für den nachfolgenden Verbrennungsprozeß sehr unvorteilhaft sind. Da selbstverständlich eine dieser Restgasmenge entsprechende geringere Frischluftmenge in die Vorkammer einströmt, muß ein Teil des eingespritzten Brennstoffes unter örtlichem Luftmangel verbrennen. Die Folge davon ist ein,starker Rußanfall und eine unvollkommene Verteilung und Verbrennung des restlichen Brennstoffes im Hauptbrennraum. Ein weiterer Nachteil besteht bei höherer Belastung in der ungenügenden Füllung der heißeren Vorkammer. Auch die Einspritzfähigkeit und Haltbarkeit der empfindlichen Düse wird durch die erhöhte Temperatur herabgesetzt. Die Brennstoffausnutzung und die damit verbundene geringere Zylinderausnutzung sind aus diesem Grunde bei Vorkammermaschinen nicht befriedigend. Diese nachteiligen Erscheinungen wirken sich sowohl bei unaufgeladenen als auch bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen aus. Sie nehmen mit der Drehzahl und der Belastung zu und setzen die Rauchgrenze herab.
Man hat daher schon verschiedentlich vorgeschlagen, die Vorkammer zu spülen, indem man beispielsweise durch einen besonderen Kanal das hintere Ende der Vorkammer mit dem Arbeitszylinder verbindet und einen Teil der Luft aus letzterem während der Verdichtung von hinten in die Vorkammer einströmen läßt. Dieser Spülkanal wird vom Arbeitskolben im letzten Teil des Kolbenhubes abgedeckt, so daß bei der anschließenden Einspritzung und Verbrennung der Vorkammerinhalt nur durch die Mündung zum Hauptbrennraum ausströmt. Diese Vorkammerspülung hat sich aber nicht bewährt, da einmal eine ,gute Spülung nicht zu erreichen ist, weil die Voreilung der Spülluft gegenüber der durch den Aus.blasekanal einströmenden Luft nur gering ist und zum anderen der Spülkanal, der während der Einspritzung, Zündung und Verbrennung mit der Vorkammer in offener Verbindung steht, sich ungünstig auf die Brennstoffaufbereitung und -verteilung auswirkt. Es ist auch eine Brennkraftmaschine bekanntgeworden, mit einer mit dem Arbeitszylinder in Verbindung stehenden mit Frischluft spülbaren Vorkammer, die unter Zwischenschaltung von Steuerorganen unmittelbar mit der Einlaßleitung vor dem Einlaßventil verbunden ist. Das den Einlaß zu dem Nebenraum steuernde Ventil umgibt dabei den Schaft des Haupteinlaßventils und ist als Doppelsitzventil ausgebildet, wodurch das Einpassen -sehr umständlich und die Betriebssicherheit verringert wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausführungsform besteht darin, daß der Verbindungskanal zwischen Vorkammer und Doppelsitzventil stets mit der Vorkammer in Verbindung steht und infolge dieses. Ab-. zweiges keine verbrennungstechnisch günstige Form der Vorkammer vorhanden ist. Man hat deshalb den Verbindungskanal möglichst eng ausgeführt; .dadurch wurde aber der Luftdurchsatz beeinträchtigt.
Zur Behebung dieser Nachteile der bekannten Ausführungsformen wird daher bei einer Brennkraftmaschine mit einer mit dem Arbeitszylinder in Verbindung stehenden mit Frischluft spülbaren Vorkammer die Zuführung des durch den als Steuerschieber ausgebildeten Schaft des Einlaßventils und ein unmittelbar an der Vorkammer angeordnetes Rückschlagvehtil geregelt. Durch die besonders einfache Ausbildung des Steuerorgans in Form einer am Schaft .des. Einlaßventi.ls angeordneten Ringnut, die mit Bohrungen in der Ventilführungshülse zum Durchtritt des Spülmittels zusammenarbeitet, wird eine absolut betriebssichere Steuerung der Spülluft ermöglicht. Die Anordnung eines Rückschlagventils, unmittelbar an der Vorkammer ergibt eine verbrennungstechnisch günstige, in sich abgeschlossene Form der Vorkammer, .die eine einwandfreie Verbrennung gewährleistet. Gleichzeitig ist es dadurch ,möglich, den Verbindungskanal derart groß zu dimensionieren, daß die erforderliche Luft .durchgesetzt wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Brennraumes mit Vorkammer und Spülung nach -der Erfindung in; einem Teilschnitt dargestellt.
In der Zeichnung sind mit @i( der Zylinderblock, mit z die Zylinderlaufbüchse, mit 3 der Kolben., mit q. der Zylinderdeckel und mit 5 das Einlaßventil 'bezeichnet. Auf der einen Seite des Zylinderdeckels q. ist schräg zur Zylinderachse die Vorkammer 7 angeordnet, in welche der Brennstoff: durch die Einspritzdüse 8 unmittelbar eingespritzt wird.
Von der Einlaßleitung 9 führt ein Kanal io zum hinteren Ende der Vorkammer 7 in der Nähe der Einspritzdüse B. Dieser Kanal io kreuzt die Führungsbohrung für den Schaft ii des Einlaßventils 5, der gegebenenfalls als Steuerschieber für die Spülluftzufuhr zur Vorkammer 7 ausgebildet ist. Zu diesem Zwecke sind die Führungshülse i2 mit Bohrungen 13 und 14 -und der Ventilschaft ii mit einer Ringausnehmung 15 versehen, welche in Zusammenwirkung bei einer bestimmten Stellung des Ventils 5 den Durchlaß für die Spülluft freigeben. Diese Stellung des Einlaßventils 5 ist in strichpunktierten Linien angedeutet. Die Abdichtung der Spülluftleitung gegen die Ventilschaftführung kann mit Hilfe der Ringe 16 nach Art .der bekannten Kolbenringe erfolgen. In der S,pülluftleitung io ist in der Nähe der Einmündung in die Vorkammer 7 ein Rückschlagventil 17 in Form eines Kugelventils eingebaut. Der Durchgang vom Einlaßkanal 9' bis zur Vorkammer 7 wird demnach einerseits vom Einlaßventilschaft nii und andererseits vom Rückschlagventil 17 gesteuert. Die Steuerung der Spülung kann entweder automatisch nur durch das entsprechend den Druckverhältnissen eingestellte selbsttätige Rückschlagventil 17 erfolgen oder zwangsweise durch .den als Steuerschieber wirkenden Einlaßventilschaft i i. Im, allgemeinen wird man auch bei einer zwangsläufig gesteuerten Spülung ein Rückschlagventil beibehalten, um den Steuerschieber, in diesem Fall den Schaft des Einlaßventils, vor zu starker Erwärmung zu schützen. Mit der Einrichtung nach der Erfindung ist somit jede Luftsteuerung zur Spülung der Vorkammer in Abhängigkeit der Kolbenspülung möglich und damit eine vollkommene . Freispülung der - Vorkammer von Restgasen und Ruß. und eine bessere Füllung .der Vorkammer mit Frischluft erreichbar. Ein besonderer Vorteil der Vorkammerspülung nach der Erfindung ist neben der weitgehenden Beseitigung .der Restgase auch noch die Kühlung der Kammer einschließlich der Einspritzdüse, was insbesondere bei hoher Belastung der Brennkraftmaschine besondere Bedeutung erlangt.
Die Spülung nach der Erfindung kann natürlich auch für alle anderen Kammern, in denen eine Verbrennung stattfindet, z.B. sogenannte Wirbelkammern, entsprechende Anwendung finden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-i. Brennkraftmaschine mit einer mit dem Arbeitszylinder in Verbindung .stehenden mit Frischluft spülbaren Vorkammer, die unter Zwischenschaltung. von Steuerorganen unmittelbar mit der Einlaßleitung vor dem Einlaßventil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Spülmittels durch den als Steuerschieber ausgebildeten Schaft (ii) des Einlaßventils (5) und ein unmittelbar an der Vorkammer (7) angeordnetes Rückschlagventil (i7) geregelt wird. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückschlagventil ein Kugelventil vorgesehen ist. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß am Schaft (ii) des Einlaßventils eine Ringnut (i5) und an der Ventilführungshülse ('i.
2) Bohrungen (i3, 14) für den Durchtritt des Spülmittels vorgesehen sind. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch i und 3, dadurch ge=kennzeichnet, daß auf dem Ventilschaft (ii) Dichtungsringe (i6), nach Art von Kolbenringen, oberhalb und unterhalb der Ringnut (i5) vorgesehen sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 675 r54.