DE966330C

DE966330C - Vorkammerdieselmaschine

Info

Publication number: DE966330C
Application number: DED14660A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Freude; Dipl-Ing Heinrich Hoffmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1953-03-26
Filing date: 1953-03-26
Publication date: 1957-07-25

Description

Vorkammerdieselmaschine Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorkammerdieselmaschine mit einem die Vorkammer mit dem Hauptbrennraum verbindenden, tangentia,l oder ungefähr tangential in die Vorkammer einmündenden Überströmkanal und einer Vorkammer, welche in Achsrichtung des durch die tangentiale Einmündung des Überströmkanals erzeugten Wirbels mit gegenüber dem Vorkammerdurchmesser z. B. his auf die Breite des Ü.berströmkanals verringerter axialer Länge abgeplattet ist, wobei die Einspritzdüse im gleichen Drehsinn wie die in der Vorkammer kreisende Luft in die Vorkammer einmündet. DieErfindung selbst besteht in der Kombination folgender an sich bekannter -Merkmale: a) Der Überströmkanal mündet mittels Drosselöffnungen, die auf seinem Umfang verteilt sind, in den z. B. durch eine Vertiefung im Kolbenboden gebildeten Hauptbrennraum aus; b) die abgeplatteten Stirnflächen der Vorkammer weisen zwischen dem die Vorkammer bildenden Einsatz und der vom Kühlwasser umspülten Zylinderkopfwandung einen Isolierraum auf und sind daher ungekühlt.
Zweck der Erfindung ist, in der Vorkammer ein möglichst gleichmäßiges Gemisch zu erzielen, das nach seiner Entzündung und teilweiser Verbrennung auf den Hauptbrennraurn über den Kolben verteilt und in diesem Raum endgültig verbrannt wird. Dazu-ist nicht nur von Bedeutung, daß der Brennstoff der in der Vorkammer rotierenden Luft gleichmäßig zugeteilt wird, indem eine mit der Luftrotation gleichgerichtete Einspritzung des Brennstoffes erfolgt. Es muß auch weiterhin dafür gesorgt werden, daß das durch die Luftrotation in der Vorkammer erzeugte und teilweise zur Verbrennung gelangte, teilweise noch unv erbrannten Brennstoff enthaltende Gemisch nochmals eine Zerstäubung mit nachfolgender .Mischung mit der Luft im Hauptverbrennungsraum erfährt. Zu diesem Zweck steht der Gberströmkanal mit über den Umfang seines Einsatzes verteilten Drosselbohrungen mit dem Hauptbrennraum in Verbindung, und diese Drosselbohrungen münden in im Kolbenboden vorgesehene Vertiefungen aus. Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die abgeplatteten Stirnflächen der Vorkammer durch vorgesehene Isolierräume zwischen diesen und den vom Kühlwasser umspülten Zylinderkopfwänden ungekühlt zu lassen.
Es sind zwar schon Brennkraftmaschinen mit einem vom Zylinderraum abgesetzten abgeplatteten Wirbelkammerraum bekannt, bei denen der Überströmkänal in die Wirbelkammer einmündet. Es nimmt jedoch dort die Wirbelkammer die gesamte vorverdichtete Luftmenge auf. Auch mündet der Überströmkanal als offene Leitung, d.li. ohne kleine zusätzliche Drosselöffnungen, in den Zylinderraum ein. Es wird also durch die bekannte Anordnung kein derart hoher Grad der Zerstäubung erreicht wie beim Erfindungsgegenstand. Außerdem ist bei der bekannten Maschine kein besonderer Iiauptbrennraum im Zylinderraum unmittelbar vorgesehen. Der Kolben tritt vielmehr im oberen Kolbentotpunkt unmittelbar vor die Öffnung des Überströmkanals, so daß die erfindungsgemäß angestrebteWirkung einer weiteren Z-erstäubung eines Vorkammergemisches beim Übertritt in einen Hauptbrennraum nicht möglich ist. Zwar wird ferner bei der bekannten Einrichtung auch ein Einsatz verwendet, welcher durch ein(zn Spalt von der umgebenen Wandung des "Zylinderkopfes getrennt ist. Doch ist dieser Spalt gleichmäßig um den ganzen Einsatz herum vorgesehen und dient dazu, ein praktische, die gesamte Verdichtungsluft aufnehmende Wirbelkammer gegen den Zylinderkopf zu isolieren. Demgegenüber besteht die Aufgabe der erfindungsgemäß vorgesehenen Isolation der Stirnflächen des Einsatzes darin, ein bestimmtes Wärmeniveau innerhalb einer Vorkammer an einer bestimmten Stelle derselben aufrechtzuerhalten, um trotz des Brennstoffüberschusses eine einwandfreie Zündung in der Vorkammer sicherzustellen.
Es sind zwar auch schon Vorkammermaschinen bekannt, bei denen der Überströmkanal über Drosselöffnungen in den Zylinderraum ausmündet. Es ist bei dieser bekannten Anordnung dieses Merkmal jedoch nicht mit einer tangentialen Einmündung des Überströmkanals in die Vorkammer vereinigt wie bei der vorliegenden Erfindung, wodurch sich einerseits eine durch die Umlaufbew egung der Luft in der Vorkammer besonders günstige Mischung mit der Luft mit dem Brennstoff ergibt und andererseits durch die den Überströmkanal mit dem Hauptbrennraum verbindenden Drosselöffnungen eine gleichmäßige Verteilung des Gasgemisches mit der Verbrennungsluft im Hauptbrennraum erzielt wird. Die erfindungsgemäßeVorkammer vereinigt somit die sinngemäß sich ergänzenden Wirkungen einer Wirbelkammer mit einer den Brennstoff durch Drosselöffnungen auf dem Hauptbrennraum verteilenden Kammer. Hierdurch lassen sich besonders günstige Verbrennungs- und Leistungsergebnisse erzielen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Hierbei zeigt Fig. i einen Achsschnitt durch eine Ausführungsform der Vorkammer, Fig. 2 eine hierzu senkrechte Seitenansicht derselben, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der F ig. und Fig. 4 einen der Fig. 2 entsprechenden Achsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Vorkammer.
In F ig. 1 ist in den z. B. wassergekühlten Zylinderkopf 1o das Einsatzstück i leingesetzt, das die Vorkammer 12 und den Überströmkanal 13 enthält. der durch einzelne auf den Umfang verteilte öffnungen 14., 15 usw. im Boden 16 des Einsatzstückes in den Hauptbrennrauni 17 cininü n(fet. Letzterer wird hierbei durch eine Vertiefung im Kolben 18 gebildet, wobei die Bohrungen i.1, i; usw. der exzentrischen Anordnung der Vorkaininer und den Raumteilen des Hauptbrennraumes entsprechend angeordnet und bemessen sind.
Der Überströmkanal 13 ist in dem halsförmigen Teil 1g des Einsatzes schräg angeordnet, derart, daß er exzentrisch und im wesentlichen tangential in die Vorkammer t2 einmündet. Letztere ist hierbei, wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, als Kugelausschnitt mit abgeplatteten Stirnflächen 20 und 21 ausgebildet, so daß die axiale Länge L der Vorkammer senkrecht zur Achse des Überströmkanals 13 wesentlich geringer als der Durchmesser D der Vorkammer ist. Die Einspritzdüse 22 mündet ebenfalls exzentrisch in die Vorkammer 12 ein, und zwar an einer Mündung des Überströmkanals etwa diametral gegenüberliegenden Stelle des Vorkammerumfanges und in einer solchen Richtung, daß sie etwa gleichsinnig mit der im Verdichtungshube in der Vorkammer erzeugten Wirbelbewegung in Pfeilrichtung j' einmündet.
Wie ersichtlich, ist das Einsatzstück i i als im wesentlichen einteiliges Stück ausgebildet, wobei zur Bearbeitung des Inneren der Vorkammer ein gleichzeitig die Stirnwand 20 bildendes besonderes Deckelstück in den Vorkammereinsatz i t eingeschweißt ist. Zweckmäßig sind die Wandungen 2o, 21 der Vorkammer gegen die gekühlten Wandungen des Zylinderkopfes durch einen Luftraum 23 isoliert, so daß sie auf höherer Temperatur als die übrigen Vorkammerwandungen, z. B. am Umfang der Vorkammer, gehalten werden.
Mit 24. ist ferner eine Bohrung für eine gegebenenfalls vorzusehende Glühkerze bezeichnet. Im Verdichtungshübe wird die über den Überströmkanal 13 in die Vorkammer 12 einströmende Luft in eine kreisende Bewegung gebracht, wobei die Abplattung der Vorkammer ein seitliches Ausbreiten des Luftstromes verhindert und damit eine hohe Intensität des Luftwirbels bewirkt. Die zum Luftstrom gleichsinnige Einspritzung des Brennstoffes in diesen Luftstrom unterstützt hierbei noch die Wirbelbewegung der Luft.
In Fig. 1 ist das die Vorkammer bildende Einsatzstück schräg zur Zylinderachse und zu den Achsen des Einlaß- bzw. Auslaßventils 25 angeordnet. Natürlich kann die Vorkammer auch in senkrechter Lage angeordnet werden.
Bei der Ausführung nach Fig. q. hat die im übrigen ebenfalls als Kugelabschnitt ausgebildete Vorkammer 12 eine axiale Länge L', "velche genau oder ungefähr gleich dem Durchmesser d des Überströmkanals 13 ist. Hierdurch wird praktisch jede seitliche Ausbreitung des überströmenden Luftstromes verhindert,

Claims

PATENTANSPRUCH: Vorkammerdieselmaschine mit einem die Vorkammer mit dem Hauptbrennraum verbindenden, tangential oder ungefähr tangential in die Vorkammer einmündenden Überströmkanal und einer Vorkammer, welche in Achsrichtung des durch die tangentiale Einmündung des Überströmkanals erzeugten Wirbels mit gegenüber dem Vorkamm@erdurchmesser z. B. bis auf die Breite des Überströmkanals verringerter axialer Länge abgeplattet ist, wobei die Einspritzdüse im gleichen Drehsinn wie die in der Vorkammer kreisende Luft in die Vorkammer einmündet, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale a) Der Überströmkanal mündet mittels Drosselöffnungen, die auf seinem Umfang verteilt und in dem die Vorkammer bildenden Einsatz angeordnet sind, in den z. B. durch eine Vertiefung im Kolbenbod,@n gebildeten Hauptbrennraum aus; b) die abgeplatteten Stirnflächen der Vorkammer weisen zwischen dem die Vorkammer bildenden Einsatz und der vom Kühlwasser umspülten Zylinderkopfwandung einen Isolierraum auf und sind daher ungekühlt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 8o6 071, 865 235- 863 428, 539 563, 389 1o6; schweizerische Patentschrift Nr. 171 12q.; britische Patentschrift Nr. 386 785.