DE968145C

DE968145C - Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzuendung und einer Vorkammer

Info

Publication number: DE968145C
Application number: DEM24807A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner V Mallinckrodt
Original assignee: Maybach Motorenbau GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1954-10-13
Filing date: 1954-10-13
Publication date: 1958-01-16

Description

Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung und einer Vorkammer Es ist ein Einsatz für eine luftverdichtende Ein,-spritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung und mit einer zentral angeordneten Vorkammer bekannt, in die der Kraftstoff in Richtung der Zylinderachse eingespritzt wird. Dieser Einsatz, der die Vorkammer mit dem Zylinderraum verbindet, ist mit mehreren über die Mündungsseiten verteilten Durchlässen versehen, von denen die längeren in die Vorkammer einmündenden etwa parallel zur Zylinderachse und die kürzeren in den Zylinderraum mündenden Durchlässe etwa radial auf die Zylinderwand und geneigt zu dieser gerichtet sind. Es sind auch Einsätze bekannt, .in denen die längeren. Durchlässe geneigt zur Zylinderachse verlaufen und die kürzeren senkrecht zu dieser.
Es ist auch ein. Einsatz bekannt, dessen Durchlässe zu Längs- und Radialschenkeln von Kniebohrungen zusammengefaBt sind, wobei die Radialschenket jedoch auf die Zylinderachse zu gerichtet sind und in eine gemeinsame Austrittsöffnung münden.
Die Erfindung bezieht sich auf die eingangs genannten Bauarten und macht nur insoweit von der letztgenannten Gebrauch, als die Durchlässe in dem Einsatz zu Längs- und Radnalschenkeln von Kniebohrungen zusammengefaßt sind. Der Einsatz nach der eingangs genannten Bauart besteht aus mehreren Teilen, die zwar ausgewechselt werden können, aber schwer herzustellen sind. An dem Einsatz gemäß der Erfindung sind diese Nachteile dadurch vermieden, daß die verbrennungstechnisch günstigen Längs- und Radnalschenkel als zusammenhängende Kniebohrungen hergestellt werden können. Ein derartiger Einsatz zeigt gute Aufbereitungs- und Verbrennungseigenschaften besonders im Vollastbereich und hat trotzdem eine verhältnismäßig lange Dauerstandfestigkeit.
Die Längsschenkel der Kniebohrungen können nach einer weiteren, Ausbildung der Erfindung zur Zylinderachse so geneigt sein, daß ihre Achsen die Zylinderachse etwa in oder in der Nähe der Mündung der Einspritzdüse schneiden. Hierdurch hat mindestens ein Teil der Kraftstoffstrahlen freien Durchtritt bis zum Radialschenkel, was zum Ani lassen von Vorteil ist.
Die Längsschenkel der Kniebohrungen können aber auch zur Zylinderachse so geneigt sein, daß ihre Achsen die Zylinderachse im Zylinderraum schneiden. Hierdurch sind die Längsschenkel auf die Wandungen: der Vorkammer zu gerichtet und nehmen besonders das an diesen entlang strömende Kraftstoff-Luft-Gemisch auf.
Man kann aber auch die Längsschenkel der Kniebohrungen abwechselnd parallel und geneigt oder abwechselnd in der einen oder in der anderen Richtung geneigt anordnen.
Zur Vermeidung von Werkstoffanhäufungen: ist es unter Umständen zweckmäßig, eine Ausnehmung (Bohrung) inmitten der Längsschenkel der Kniebohrungen anzuordnen, die sich bis auf zulässige Wandstärken nahezu auf die ganze Länge des Einsatzes erstrecken kann. Je nach Anordnung der Längsschenkel und ihrer Neigung kann die Ausneh.mung auf der Seite der Vorkammer oder auf der Seite des Zylinderraumes angeordnet sein.
Da gewisse Anordnungen. der Kniebohrungen im Einsatz beim Anlassen Schwierigkeiten machen, ist es bei solchen vorteilhaft, an sich bekannte kleine Anlaßbohrungen anzuordnen, die ein ungehindertes Durchschießen des- Kraftstoffes in den Zylinderraum zum Anlassen ermöglichen. Vorteilhaft sind hierbei die Anlaßbohrungen in Verlängerungen der Längsschenkel mindestens einiger Kniebohrungen in den Zylinderraum angeordnet.
Es genügt aber auch, nur eine solche Anlaßbohrung in Verlängerung der Ausnehmung anzuordnen.
Der im allgemeinen zylindrisch ausgebildete und in den Zylinderraum ragende Einsatz kann mehr oder weniger in einen Kegelstumpf übergehen, dessen Mantel sich ganz oder teilweise über die Mündungen der Radialschenkel erstreckt. Auch die Neigung dieses Kegelstumpfes kann verschieden. gewählt werden, z. B. senkrecht zur Richtung der Radialschenkel.
Zur Vermeidung von Anlaßbohrungen kann der Kegelstumpf so ausgebildet sein, daß sich von der Mündung der Einspritzdüse an durch die Kniebohrungen in den Zylinderraum gerade verlaufende Durchlässe ergeben..
Diese gerade verlaufenden Durchlässe sind auch durch entsprechende Neigung der Längs- und Radnalschenkel möglich, ohne daß eine Kegelstumpfform des Einsatzes erforderlich wird.
Zweckmäßig sind die Kniebohrungen. auf der Vorkammerseite in: bekannter Weise abgerundet. Der Einsatz weist gemäß einer Ausbildung der Erfindung so viele Kniebohrungen auf, wie Ventile im Zylinderkopfboden angeordnet sind.
Von besonderem Vorteil ist hierbei, daß die Radialschenkel der Kniebohrungen des Einsatzes zwischen die Ventile im Zylinderkopfboden gerichtet sind. Da die aus den Radialschenkeln der Kniebohrungen austretenden Stichflammen auf diese Weise nicht mehr die Ventile unmittelbar treffen können, sondern zwischen diesen hindurchschießen, wird die thermische Beanspruchung der Ventilteller herabgesetzt.
Die Zeichnungen zeigen eine Reihe von Ausführungsbeispielen der Erfindung in vorwiegend schematischer Darstellung.
Fig. i ist gemäß der Erfindung eine vorzugsweise Anordnung einer Vorkammer-Einspritzbrenmkraftmaschine mit Selbstzündung im Längsmittelschnitt durch den Zylinderkopf; Fig. 2 bis 17 sind. Ausführungsbeispiele des Einsatzes, teilweise mit Draufsichten auf dessen Vorkammereite; Fig. i8 bzw. i9 sind Unteransichten auf den Zylinderkopf für eine B,rennkraftmaschine mit sechs bzw. vier Ventilen im Zylinderkopfboden.
Mit 21 ist die Vorkammer im Zylinderkopf 22 einer Einspritzbrennkraftmaschine bezeichnet und mit 23 die zentral' angeordnete Einspritzdüse, die auf einen Einsatz 24 gerichtet ist. Der Einsatz 24 ragt in den Zylinderraum 25 hinein, der im wesentlichen von einer Mulde im Kolben 26 gebildet wird. Mit 27 sind die drei bzw. zwei Einlaß- und die drei bzw. zwei Auslaßventile angedeutet, die hängend im Boden des Zylinderkopfes 22 angeordnet sind. Der Einsatz 24 wird vorzugsweise, wie dargestellt, von oben her .in die Vorkammermündung eingesetzt.
In den: Fig. 2 bis 17 sind sechzehn verschiedene Ausführungsbeispiele des Einsatzes 24 dargestellt. Die Fig. 2 bis 16 zeigen fünfzehn verschiedene Einsätze mit je sechs Kniebohrungen, die Fig.-i7 einen Einsatz mit vier Kniebohrungen.
Die Kniebohrung besteht aus einem Längs- und einem Rad:ialschenkel. Parallel zur Zylinderachse angeordnete Längsschenkel sind mit 28, senkrecht zur Zylinderachse angeordnete Radialschenkel mit 29 bezeichnet. 3o sind die zum Kolben geneigten Radialschenkel. 31 sind Längsschenkel, deren Achsen die Zylinderachse im Zylinderraum schneiden. 32 sind Längsschenkel, deren Achsen die Zylinderachse etwa in oder in der Nähe der Mündung der Einspritzdüse schneiden.
33 sind Anlaßbohrungen, die in Verlängerung der Längsschenkel 28, 31 oder 32 angeordnet sind. In Fig. 14 ist mit 34, eine Ausnehmung auf der Seite der Vorkammer 21, in Fig. 15 mit 35 eine solche Ausnehmung auf der Seite des Zylinderraumes 25 bezeichnet.
Die Anlaßbohrungen 36 bzw. 37 in den beiden genannten Figuren sind in Verlängerung der Ausnehmung und jeweils auf der Seite zum Zylinderraum 25 bzw. zur Vorkammer 21 angeordnet.
Fig. 16 zeigt eine ähnliche Anordnung der Ausnehmung und der Anlaßbohrung wie Fig. 15.
Die Einsätze nach den Fig. 6 bis 8 und io bis 12 gehen mit dem in den Zylinderraum 25 ragenden Teil in einen Kegelstumpf über. Der Kegel kann die verschiedensten Neigungen, und Durchmesser haben.
Nach den Fig. 6 bis 8 ist der Einsatz so ausgebildet, daß sich von der Mündung der Einspritzdüse 23 (Fig. 7) an durch die Kniebohrungen in den Zylinderraum 25 gerade verlaufende Durchlässe ergeben, wie durch die Kraftstoffstrahlen 38 angedeutet ist. In ähnlicher Weise ist auch der Einsatz nach Fig. 6 gestaltet.
Die Mündungen der Längsschenkel der Einsätze nach den F.ig. 2 bis 5, 6 bis 8 und 14 bis 16 sind auf einem Kreis angeordnet, wie aus den Draufsichten bei einigen dieser Figuren zu entnehmen ist.
Die Einsätze nach den Fig. 9 und 13 weisen Mündungen der Längsschenkel auf, die etwa auf Bogendreiecken angeordnet sind, was durch die abwechselnde Neigung der Längsschenkel bedingt ist.
In Fig. 17 ist ein Einsatz mit vier Kniebohrungen 28 dargestellt.
Fig. 18 stellt eine Ansicht von unten gegen den Zylinderkopf dar. Mit den Pfeilen 39 ist die Richtung der aus den Radialschenkeln austretenden Stichflammen. angedeutet, die zwischen die Ventile 27 weisen.
Fig. i9 zeigt die entsprechende Anordnung für einen Zylinderkopf mit vier Ventilen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung und mit einer zentral angeordneten Vorkammer, in die der Kra-Itstoff in Richtung der Zylinderachse eingespritzt wird und die mit dem Zylinderraum über einen Einsatz verbunden ist, der mit mehreren über die Mündungsseiten verteilten Durchlässen versehen ist, von denen die längeren in die Vorkammer einmündenden Durchlässe etwa parallel zur Zylinderachse oder geneigt zu dieser und die kürzeren in den Zylinderraum mündenden Durchlässe etwa radial und senkrecht zur Zylinderachse oder geneigt zu dieser auf die Zylinderwand. zu gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieDurchlässe in demEinsatz in an sich bekannter Weise zu Längs- und Radialschenkeln vonKniebohrungen zusammengefaßt sind.
2. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschenkel der Kniebohrungen zur Zylinderadhse so geneigt sind, d.aß ihre Achsen die Zylinderachse etwa in oder irr der Nähe der Mündung der Einspritzdüse schneiden (Fig.12).
3. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschenkel der Kniebohrungen zur Zylinderachse so geneigt sind, daß ihre Achsen die Zylinderachse im Zylinderraum schneiden (Fig. 4).
4. Einspritzbrennkraftmasclhirne nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, draß die Längsschenkel der Kniebohrungen abwechselnd parallel und geneigt sind (Fig. 9).
5. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschenkel der Kniebohrungen abwechselnd in der einen und in der anderen Richtung geneigt sind.
6. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch i bis 5, gekennzeichnet durch eine Ausnehmung (Bohrung) inmitten derLängsschenkel der Kniebohrungen, die sich nahezu auf die ganze Länge des Einsatzes erstreckt (Fig. 14 bis 16).
7. Einspritzbrenn',kraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung auf der Seite der Vorkammer angeordnet ist (Fig. 14). B. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung auf der Seite des Zylinderraumes angeordnet ist (Fig. 15). 9. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anrspruch i bis 5 mit kleineren Bohrungen zum Anlassen der Brennkraftmaschine, dadurch, gekennzeichnet, daß die Anlaßbohrungen in Verlängerungen der Längsschenkel mindestens einiger Kniebohrungen in den Zylinderraum angeordnet sind (Fig. io). io. Einspritzbrennkraftmaschine nach Ansprueh 6 bis 8 mit einer kleineren. Anlaßbohrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Arilaßbohrung in Verlängerung der Ausnehmung angeordnet ist (Fig. 14 bis 16). 11. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Zylinderraum ragende Teil des Einsatzes. in einen Kegelstumpf übergeht (Fig.6 bis 8). 12. Einspritzbrendkraftmaschine nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelstumpf so ausgebildet ist, daß sich von der Mündung der Einspritzdüse an durch die Kniebohrungen in den Zylinderraum gerade verlaufende Durchlässe ergeben (Fig. 7). 13. Einspritzbrennkraftmaschine nach. Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniebohrungen auf der Seite der Vorkammer abgerundet sind. 14. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch i bis 13 mit Ventilen im Zylinderkopfboden, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsalz ebenso viele Kniebohrungen hat, wie Ventile im Zylinderkopfboden) angeordnet- sind (Fig. 18, i g) . 15. Einspritzbrenmkraftmaschine nach Anspruch 14,. dadurch gekennzeichnet, daß die Radialschenkel der Kniebohrungen des Einsatzes zwischen die Ventile im Zylinderkopfbaden gerichtet sind (Fig. 18, 1g). 16. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch i bis 15 mit einer kugeligen, vorzugsweise abgeplatteten Vorkammer, die innerhalb mehrerer Ein, und mehrerer Auslaßventile im Zylinderkopf angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, d.aß die vorkammerseitige, als: Prallfläche für den in Richtung der Zylinderachse verlaufenden Kraftstoffstrahl dienende Stirnfläche des Einsatzes den unteren Teil der kugeligen Vorkammer (21), gegebenenfalls die untere Abplattung, bildet und daß die zylinderraumseitige Stirnfläche des Einsatzes (24) aus dem Zylinderkopf (22) bis nahe an den Boden einer Mulde (25) des Kolbens (26) in dessen innerem Totpunkt herausragt (Fig. i). In- Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften: Nr. 835 661, 874 84-4: deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 413 946; schweizerische Patentschrift Nr. 28z 496; französische Patentschrift Nr. 883 1o6.