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Einspritzbrennkraftmaschine Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine
mit Selbstzündung und einer parallel oder geneigt zur Zylinderachse angeordneten
Vorkammer, bei welcher der Brennstoff durch die Länge der Kammer im wesentlichen
ungehindert bis auf den mit einseitigen Ausblaseöffnungen versehenen Vorkammerboden
bzw. bis in den unteren Teil der Vorkammer gespritzt und dort vorgelagert wird,
sind bekannt. Hierbei wird die Luft im oberen Teil der Vorkammer so geführt, daß
mittels einer oberen Umlenkfläche die Luft umgelenkt wird, wodurch die nachteilige
Gemischbildung im Gegenstrom vermieden werden soll.
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Der Erfindungsgedanke erstreckt sich ebenfalls auf eine Einspritzbrennkraftmaschine
der vorerwähnten Ausbildung, bei der jedoch durch besondere Ausbildung der Vorkammer
noch erhebliche fortschrittliche technische Wirkungen erzielt sind.
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Dies ist dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der untere Vorkammerteil
im Querschnitt die Form etwa eines abgrundeten flachen Rechtecks aufweist und die
am Vorkammerboden einseitig angebrachten Ausblaseöffnungen derart angeordnet sind,
daß der Luftstrom, zunächst ohne wesentliche Berührung mit dem Brennstoffstrahl,
einseitig durch den unteren Vorkammerteil geleitet wird und ebenfalls einseitig
in den oberen Vorkammerteil eintritt, wo er unter der Wirkung von oberen und unteren
Umlenkflächen einen rotierenden Luftwirbel bildet, der den Brennstoffstrahl kreuzt.
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Ebenso ist es nach der Erfindung auch möglich, daß der untere Vorkammerteil
anstatt einer flachen Rechtecksfonn
mehrere vom Vorkammerboden
ausgehende divergierende Kanäle enthält, deren Achsen in einer Ebene liegen.
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Die durch den Erfindungsgedanken erzielten Vorteile bestehen vor allem
darin, daß in dein oberen Teil der Vorkammer ein Rotationswirbel erzeugt wird, der
durch die untere Trennfläche der Vorkammer auch nach der Zündung trotz einsetzenden
Abblasens der Vorkammer aufrechterhalten bleibt und eine gesteuerte Gemischbildung
gewährleistet. Dies ergibt sich daraus, daß durch diesen Rotationswirbel noch nicht
verbrauchte Luft mit dem Brennstoff zusammentrifft, wobei die Gemischbildung im
oberen Teil der Kammer auch nach Einsetzen der Verbrennung erhalten bleibt. Der
in dem Unterteil der Kammer vorgelagerte Brennstoff gelangt, wie an sich bekannt,
ungehindert in den Hauptbrennraum. Da außerdem in dem Kammerunterteil eine gesteuerte
Wirbelbildung nicht erfolgt und hier der Brennstoffstrahl durch die getroffene insbesondere
schlitzartige Ausbildung des Kammerunterteiles eng von der Kammerwandung umschlossen
wird und daher nicht genügend Luft vorfindet, so erfolgt der Zündbeginn, infolge
des größeren Zündverzuges im Kammerunterteil, mit Sicherheit in dem oberen Teil
der Kammer. Ein Zündbeginn im Kammerunterteil ist nicht möglich.
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Durch die erzielten Kombinationswirkungen eines Wirbel- und Vorlagerungsraumes
innerhalb der Vorkammer ergeben sich erhebliche Leistungssteigerungen der Maschine
bei gesenkten Brennstoffverbrauchen, gesteigerter Laufruhe und nur noch geringer
Abgastrübung.
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Eine getrennte Führung von Luftstrom und Brennstoffstrahl kann weiterhin
dadurch erzielt werden, daß die den einseitig vorgesehenen Ausblaseöffnungen gegenüberliegende
Wandung der unteren Vorkammer zur Düsenachse geneigt oder auch parallel angeordnet
ist.
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Eine besondere Ausgestaltung der Vorkammer nach der Erfindung besteht
noch darin, daß der untere Teil derselben schlitzartig ausgebildet ist, während
zweckmäßig der obere Kammerteil einen kreisförmigen, kreissegmentförinigen oder
auch einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzt.
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je nach der Ausbildung des Hauptbrennraumes, z. B. als glatter Kolben,
Muldenkolben oder im Zylinderkopf angeordneter Brennraum, bilden die Längsachsen
der im Vorkammerboden vorgesehenen Ausblaseöffnungen mit der diesen gegenüberliegenden
Wandung des unteren Vorkammerteiles einen stumpfen Winkel, oder die Längsachsen
verlaufen in gleicher Richtung mit dieser Wandung. Beispielsweise bei einem glatten
Kolben können im Vorkammerboden außer den erwähnten einseitig liegenden Ausblaseöffnungen
noch eine oder mehrere den ersteren gegenüberliegende Öffnungen vorgesehen sein.
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Im allgemeinen werden der obere und der untere Vorkammerteil konzentrisch
zueinander liegen. Es sind auch Ausbildungen mit exzentrischer Anordnung und einseitiger
Lage des oberen Kammerteiles möglich.
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In dem oberen Teil der Vorkammer erfolgt, wie dargelegt, durch entsprechende
Ausbildung desselben eine Umlenkung des Luftstromes, um einen Rotationswirbel und
eine innige Gemischbildung in diesem Teil der Kammer zu erzielen. Um zu erreichen,
daß gegebenenfalls nur ein Teil des in den oberen Teil der Vorkammer eingeleiteten
Luftstromes sich mit Brennstoffteilchen vermischt, kann die insbesondere in dem
oberen Teil der oberen Vorkammer vorgesehene Umlenkfläche mit äner oder mehreren
zusätzlichen, etwa nasenartig gestalteten Leitflächen versehen sein, die eine Aufteilung
des umzulenkenden Luftstromes bewirken.
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In vielen Fällen liegen Vorkammerunterteil und -oberteil in einer
Richtung, sie können jedoch auch winklig zueinander angeordnet sein.
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Wie an sich bei Vorkammern üblicher Bauart bekannt, kann auch bei
der neuen Vorkammer die Achse der Einspritzdüse zentrisch oder gegebenenfalls auch
exzentrisch zum oberen Vorkammerteil liegen.
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Die Vorkammer kann auch, wie ebenfalls an sich bekannt, im Zylinderkopf
parallel zur Zylinderachse oder geneigt dazu eingebaut sein.
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Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele nach dem Erfindungsgedanken
und lassen weitere neue und fortschrittliche Merkmale erkennen.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorkammer; Fig. 2 ist ein
Querschnitt durch den Vorkammerboden; Fig. 3 ist ein Querschnitt in Richtung
A-A von Fig. i; Fig. 4 stellt ebenfalls einen entsprechenden Querschnitt bei einer
anders ausgebildeten Vorkammer dar; Fig. 5 und 7 sind Längsschnitte
weiterer Vorkammern, und Fig. 6 zeigt einen Querschnitt in Richtung B-B der
Fig. 5.
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Die Vorkammer besteht aus einem unteren Teil c
und einem oberen
Teil d. In dem Boden a des Unterteiles c sind die einseitig angeordneten
Ausblaseöffnungen b, die z. B. schlitzartig gestaltet sind, vorgesehen. Bei
Anordnung eines glatten Kolbenbodens können außerdem noch mehrere, den Ausblaseöffnungen
b gegenüberliegende, kleinere Öffnungen m vorgesehen werden.
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Bei einer Vorkammer nach Fig. i ist der Boden a mit einer in den Unterteil
c ragenden, mittig liegenden Nase o versehen.
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Wie die Fig. i und 5 erkennen lassen, ist die den Ausblaseöffnungen
b gegenüberliegende Wandung e des Unterteils c zur Achse der Einspritzdüse
i geneigt angeordnet. Hierdurch wird der Luftstrom, nach kurzer Kreuzung mit dem
Brennstoffstrahl, einseitig durch den unteren Teil c der'Vorkammer geleitet und
tritt ebenfalls einseitig in den Oberteil d der Vorkammer, der einen kreisförmigen
Querschnitt besitzt, ein.
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Bei einerVorkammer nach Fig. 7 sind in dem unteren Teil c der
Kammer zwei Kanäle f und g vorgesehen, die bis kurz oberhalb des Vorkammerbodens
a reichen. Der Kanal g, der nicht in Richtung der Ausblaseöffnungen
b verläuft, dient für die Brennstofführung. Seine Längsmittelachse liegt
in der gleichen Richtung wie die Längsmittelachse der Düse i. Demgegenüber ist der
Kanal f für die Luftführung geneigt angeordnet
und verläuft
in Richtung der Ausblaseöffnungen b.
Durch diese Anordnung und Ausbildung
der Kanäle f
und g wird ebenfalls erreicht, daß der in den unteren
Teil c der Vorkammer durch die Öffnungen b eintretende Luftstrom, lediglich
nach kurzer Kreuzung mit dem Brennstoffstrahl am Boden der Kammer, einseitig durch
den Unterteil c geleitet wird und einseitig in den Vorkammeroberteil d eintritt.
Der obere Teil d der Vorkammer ist als Umlenkfläche ausgebildet, so daß der
einseitig eintretende Luftstrom in die Richtung des Brennstoffstrahles umgelenkt
wird. Die Glühkerze n liegt vorteilhafterweise auf der der Zylinderachse zugewandten
Seite des oberen Teils d
der Vorkammer, um eine weitgehend ungehinderte Bildung
des Rotationswirbels im Vorkammeroberteil d
zu ermöglichen. Der Oberteil
d der Vorkammer ist mittig zur Düsenachse angeordnet, damit der von dem Rotationswirbel
abgelenkte Brennstoffstrahl nicht gegen die der Zylinderachse zugewandten Fläche
des Vorkammeroberteils d schlägt.
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Der untere Teil c der Vorkammer ist, wie z. B. die Fig.
3 und 4 erkennen lassen, schlitzartig ausgebildet und nur so groß bemessen,
daß der Luftstrom dem Brennstoffstrahl im wesentlichen nicht entgegenströmt, so
daß sich etwa an der Übergangsstelle zwischen Vorkammerunterteil c und -oberteil
d eine entsprechende Querschnittsverengung ergibt. Die Querschnittsänderung
an dieser Stelle der Kammer bildet zusätzliche Umlenkflächen, wodurch der in dem
oberen Kammerteil d erzeugte Rotationswirbel nicht in den unteren Kammerteil
c eintreten kann, sondern nach oben abgelenkt wird und im wesentlichen in dem Oberteil
d verbleibt.
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Die Fig. 3 zeigt, daß der obere Teil d in bezug auf
den Unterteil c exzentrisch angordnet ist.
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Bei einer Vorkammer, entsprechend Fig. 4, ist außerdem noch der obere
Vorkammerteil d zu dem unteren Teil c einseitig angeordnet.
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Bei einer Vorkammer nach Fig. 5 und 6 liegen Oberteil
d und Unterteil c konzentrisch zueinander. Der Unterteil c ist ebenfalls
schlitzartig ausgebildet. Die Umlenkfläche des Oberteils d ist jedoch noch
mit einer zusätzlichen nasenartig gestalteten Leitfläche h versehen, wodurch der
umzulenkende Luftstrom derart aufgeteilt wird, daß nur ein Teil des Luftstromes
mit dem Brennstoffstrahl in Berührung kommt.
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Die Vorkammern nach Fig. i und 5 sind, wie an sich bekannt,
parallel zur Zylinderachse und die Vorkammer gemäß Fig. 7 ist, wie ebenfalls
an sich bekannt, außermittig und geneigt zur Zylinderachse angeordnet.