DE567527C - Brennkraftmaschine mit dreigliedrigem Brennraum fuer luftlose Brennstoffeinspritzung - Google Patents

Brennkraftmaschine mit dreigliedrigem Brennraum fuer luftlose Brennstoffeinspritzung

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DE567527C
DE567527C DE1930567527D DE567527DD DE567527C DE 567527 C DE567527 C DE 567527C DE 1930567527 D DE1930567527 D DE 1930567527D DE 567527D D DE567527D D DE 567527DD DE 567527 C DE567527 C DE 567527C
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/14Engines characterised by precombustion chambers with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Description

  • Brennkraftmaschine mit dreigliedrigem Brennraum für luftlose Brennstoffeinspritzung Es sind Brennkraftmaschinen für luftlose Brennstoffeinspritzung bekanntgeworden, bei welchen der Brennraum durch drei verschiedene Räume oder Kammern gebildet wird, nämlich dem infolge der Kolbenbewegung veränderlichen Zylinderraum, einer zur Aufnahme des Brennstoffes und Einleitung einer Teilverbrennung dienenden Vorkammer und einem Luftspeicher zur Aufnahme eines vom Kolben verdrängten Luftvorrates, mit dem die Verbrennung hauptsächlich während des Ausdehnungshubes gespeist wird. Diese Brennräume werden auf verschiedene Weise durch Kanäle und öffnungen miteinander verbunden, und es ist hauptsächlich die Art dieser Verbindungen, die einen maßgebenden Eintluß auf den Mischungs- und Verbrennungs-@-erlauf in der Maschine ausübt.
  • Bei den bisher bekannten Maschinen mit dreigliedrigem Brennraum nird hauptsächlich die durch die Kolbenbewegung erzeugte Luftströmung für die Vermischung des abblasenden Vorkammergemisches mit der Speicherluft ausgenutzt. Daraus ergibt sich der Nachteil. daß die Zufuhr der Speicherluft zum Brennherd im Totpunkt beim Druck- und Strömungsausgleich zwischen Zylinderraum und Luftspeicher nicht nur zum Stillstand kommt, sondern daß die Verbrennungsluft im Speicher und Zylinder durch die abblasenden Vorkammergase von der Brennstelle weggedrückt und in die toten Winkel der betreffenden Räume verdrängt wird. Zur Vermeidung dieses Übelstandes ist bei der vorliegenden Erfindung die gegenseitige Lage und Verbindung der verschiedenen Brennräume derartig ausgebildet, daß die mit der Brennstoffeinspritzdüse versehene Vorkammer auf der dem Zylinderraum entgegengesetzten Seite mit dem neben ihr oder ringförmig um sie angeordneten Luftspeicher durch dem Brennstoffstrahl nicht ausgesetzte Kanäle verbunden ist, während beide Kammern auf der dem Zylinderraum zugekehrten Seite gegeneinandergeneigte Stromdüsen besitzen. Letztere münden nahe beieinander in den Zylinderraum so aus, daß die aus beiden Düsengruppen unter Druck austretenden Ströme, nämlich das Vorkammergemisch einerseits, die Speicherluft anderseits, unter einem Winkel, vorzugsweise einem rechten, zwecks gründlicher Vermischung aufeinanderprallen. Es wird somit der durch die Teilverbrennung in der Vorkammer entstehende Überdruck zu einem zwangsweisen Zusammenblasen der Speicherluft mit dem Vorkammergemisch verwendet, welches ein annähernd gleichbleibendes Mischungsverhältnis ergibt und auch beim Strömungsstillstand im Totpunkt wirksam ist.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in drei Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt Fig. t einen senkrechten Querschnitt des ersten Beispiels und Fig.2 den Grundriß dazu im Schnitt nach Linie A-B der Fig.i.
  • Fig.3 stellt den senkrechten Querschnitt und Fig. ¢ den Grundriß der zweiten Ausführungsform dar, wobei der Grundriß einen Schnitt nach Linie C-D vorstellt. In Fig.S ist das dritte Ausführungsbeispiel im senkrechten Querschnitt zur Darstellung gebracht.
  • In Fig. i und 2 bedeutet a eine Vorkammer bekannter Art und Wirkung, in die der Brennstoff aus der Düse b vor Ende des Verdichtungshubes unter Druck eingespritzt wird. Diese Vorkammera steht mit dem Zylinderraum d durch mehrere enge Zündkanäle c in ständiger Verbindung, durch die während des Verdichtungshubes ein Teil der angesaugten Frischluft in die Vorkammer verdrängt wurde, der mit dem eingespritzten Brennstoff ein zündfähiges Gemisch bildet. Dadurch entsteht in der Vorkammer eine Teilverbrennung, die den zerstäubten und teilweise entflammten Brennstoff durch die Zündkanäle c in den Zylinderraum d schleudert, ein bei Vorkammermaschinen anderer Bauart bekannter Vorgang.
  • Neben der Vorkammer a befindet sich der Luftspeichere (Fig. i und 2), dessen Fassungsvermögen beträchtlich größer ist als dasjenige der Vorkammera. Dieser Luftspeicher steht durch die Luftkanäle i mit dem Zylinderraum d in Verbindung, die größer sind als die Zündkanäle c und von denen einer jeweils einem der letzteren gegenüberstehend fingeordnet ist. Auf der oberen Seite steht die Vorkammer a mit dem Luftspeicher e durch einen oder mehrere überströmkanäleg in Verbindung, durch die der in der Vorkammer entstehende Druck der Teilverbrennung auch auf den Luftspeicherinhalt übertragen wird. Dadurch wird die während des Verdichtungshubes durch die Luftkanäle f in den Luftspeicher verdrängte reine Verbrennungsluft mit großer Geschwindigkeit in den Brennraumd zurückgeblasen und trifft in kräftigen Strömen auf die zu gleicher Zeit unter gleichem Druck in annähernd entgegengesetzter Richtung aus den Zündkanälen c austretenden Strahlen des zerstäubten und entflammten Brennstofies. Durch entsprechende Größenbemessung der Kanäle c und f hat man es in der Hand, daß Brennstoff und Luft in annähernd richtigem, gleichbleibendem Mengenverhältnis gleichzeitig an mehreren Stellen gegeneinander gerichtet werden, wodurch sich eine auf denkbar größter Oberfläche der Gemischteilchen erstreckende innige Vermischung vollzieht, die eine vollkommene Verbrennung in kürzester Zeit ohne großen Luftüberschuß gewährleistet. Durch möglichste Verengung des Abstandes zwischen Kolbenboden und Zylinderdeckel wird der Inhalt des Zylinderraumes im Totpunkt tunlichst klein, das Fassungsvermögen des Luftspeichers dagegen nach Maßgabe des Verdichtungsverhältnisses möglichst groß gehalten, damit der größtmögliche Teil. des angesaugten Luftvolumens der beschriebenen Zwangsmischung unterworfen werden kann.
  • Ein Vorteil der beschriebenen Arbeitsweise besteht darin, daß man infolge einer gewissen Unabhängigkeit dieses Mischvorganges von der Kolbenbewegung die Hauptverbrennung in möglichste Nähe des Totpunktes verlegen kann, wo die gesamte Ladung auf kleinstem Raum zusammengedrängt ist und die Zündwege am kürzesten sind. Maat braucht also mit der Brennstoffeinspritzung nicht so früh zu beginnen wie bei anderen Bauarten, da hier die Mischung und Entflammung der Hauptladung in wesentlich kürzerer Zeit durchgeführt wird, weil sie an einer beliebig großen Anzahl von Einzelstellen auf großem Volumen mit voller Wucht gleichzeitig einsetzt und fortwährend frischer, nicht durch Abgase verunreinigter Luftsauerstoff -unter Druck zugeblasen wird, ähnlich wie bei einem Gebläsebrenner mit vielen Brennstellen. Durch die Späterverlegung der Einspritzung erreicht man einen ruhigeren, stoßfreien Lauf und sichere Zündung bei niedrigerer Verdichtungsendspannung.
  • Der Gesamtquerschnitt der Zündkanäle e ist so eng bemessen, daß in der Vorkammera bei der Teilverbrennung ein genügend großer überdruck gegenüber dem Zylinderraum d entstehen kann, um den entflammten Brennstoff mit möglichster Geschwindigkeit ausströmen zu lassen und eine Druckübertragung auf den Luftspeicher zu ermöglichen. Damit sich in der Düsennähe beim Einspritzbeginn eine genügende Menge sauerstoffhaltigerLuft vorfindet, die durch die Zündkanäle beim Verdichtungshub vielleicht nicht ausreichend einströmen kann, kann eine zusätzliche Bohrungh vorgesehen werden. Diese ist so bemessen und angeordnet, daß reiner Luftsauerstoff in nächster Nähe des Brennstoffstrahles zur rechten Zeit sicher verbunden ist.
  • In den Fig.3 und 4 ist das zweite Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Bei demselben ist die Vorkammer a' als auswechselbarer Einsatz aus hitzebeständigem Stahl ausgeführt, bei dem ein ringförmiger Mantelraums' den Luftspeicher bildet. Die Verbindung zwischen Vorkammer und Luftspeicher zwecks Druckübertragung erfolgt durch die Bohrungen g'. Die Zündkanäle sind mit,c' und die Luftkanäle mit f' bezeichnet. Da in der gezeichneten Ausführung diese Vereinigung von Vorkammer und Luftspeicher einseitig über dem Kolbenboden angeordnet ist, um Platz für die Ventile zu gewinnen, so sind die Kanäle c' und f' strahlenförmig gegenüberliegend und nach der Zylindermitte zeigend angeordnet (Fig. ¢), um das austretende Brennstoff-Luft-Gemischgleichmäßig auf den Zylinderraum zu verteilen. Bei Anordnung in der Zylinderachse werden die Kanäle c' und f' vorteilhafterweise radial nach allen Seiten auf den ganzen Umfang verteilt. Die Zündkerze l oder ein an deren Stelle angebrachter Glühzünder bekannterArt dient dazu, um beim Anlaufenlassen des kalten Motors die ersten Zündungen sicher @einzuleiten.
  • Für die Anwendung der beschriebenen Arbeitsweise ist es gleichgültig, ob der Motor mit reiner Selbstzündung durch hochverdichtete Verbrennungsluft oder mit Fremdzündung infolge glühender Wandungsteile in der Vorkammer oder elektrischer Glühzünder arbeitet oder ob er mit einem unter der Selbstzündungstemperatur liegenden Verdichtungsverhältnis mit einer bei Vergasermotoren gebräuchlichen, ständig arbeitenden Kerzenzündung bekannter Bauart versehen ist.
  • In Fig. 5 ist das dritte Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, bei dem die als auswechselbarer Einsatz ausgebildete Vorkammer a" ebenfalls einseitig von der Zylinderachse angebracht ist. Der Luftspeicher hat bei dieser Ausführung die Form eines langen, gebogenen Stahlrohrese" erhalten, dessen Länge und Durchmesser so bemessen ist, daß sein Gesamtinhalt demjenigen der anderen Ausführungsbeispiele entspricht. Dieses Luftspeicherrohr mündet im Zylinderraum unterhalb der in der Vorkammer a" angebrachten Zündkanäle c" ein mittels der düsenförmigen Öffnung f", die vorteilhafterweise als breiter Spalt ausgebildet ist, damit die Verbrennungsluft in einem breiten, schleierförmigen Strahl auf die recht-«vinklig dazu aus den gleichmäßig verteilten Zündkanälen c" austretenden Brennstoffstrahlen trifft.
  • Das dargestellte Luftspeicherrohr ist ferner mit einer Einrichtung versehen, um es mittels der Auspuffgase heizen zu können. Zu diesem Zweck ist der mittlere, umgebogene Teil in das erweiterte Auspuffrohr k eingelassen mit Hilfe eines aufgeschweißten, abdichtenden Deckels 1. In dem gezeichneten Beispiel ist der Zylinder eines luftgekühlten Zweitaktmotors dargestellt, bei dem die Auspuffgase am unteren Hubende durch die Auspuffschlitze m ausströmen und durch das nach oben abgekröpfte Auspuffrohr k entweichen können. Das Luftspeicherrohre" kann natürlich auch in anderer Weise so geführt und geformt sein, daß sein mittlerer Teil durch die heißen Auspuffgase bestrichen und dadurch die Luft in ihm erhitzt wird. Zur Verbesserung dieser Wirkung wird das Luftspeicherrohre" an seinem in das Auspuffrohr eingelassenen Teil außen vorteilhafterweise mit Heizrippen versehen.
  • Die Erwärmung des Luftspeicherrohres bzw. der in ihm vorhandenen Luft ist neben einer teilweisen Rückgewinnung der Auspuffwärme besonders dazu geeignet, um die Verbrennung des aus den Zündkanälen c" ausgeblasenen Vorkammergemisches zu beschleunigen. Bisher konnte praktisch nur durch eine Erhöhung der Verdichtung eine höhere Temperatur der Verbrennungsluft erreicht werden, da eine künstliche Erwärmung das Ladungsgewicht derselben verminderte und damit die spezifische Leistung des Motors erniedrigte. Bei der vorliegenden Anordnung erhält jedoch der Motor das -volle Ladungsgewicht an kalter Verbrennungsluft, die erst während der Verdichtung und Verbrennung durch das verhältnismäßig lange und mit großer wärmeübertragender Oberfläche versehene Luftspeicherrohr beim Durchströmen schnell erwärmt wird, um eine sichere Zündung auch bei niedriger Verdichtungsspannung zu gewährleisten. Dabei erfolgt die Erwärmung trotzdem außerhalb des eigentlichen Zylinders und kann die mittlere Temperatur desselben nicht unzulässig .erhöhen, da die Wärmeleitung zwischen Rohr und Zylinderwand durch isolierende Dichtungen vermindert werden kann. Es liegt somit eher die Möglichkeit vor, einen mit dieser Einrichtung versehenen Motor mit Luftkühlung zu versehen, wie dieses in dem in Fig.S gezeichneten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Brennkraftmaschine mit dreigliedrigem Brennraum für luftlose Brennstoffeinspritzung, bei welcher der Brennraum aus dem Zylinderraum, einer Vorkammer und einem mit beiden verbundenen Luftspeicher besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Brennstoffeinspritzdüse versehene Vorkammer (a) auf der dem Zylinderraum entgegengesetzten Seite mit dem neben ihr oder ringförmig um sie angeordneten Luftspeicher (e, e') durch dem Brennstoffstrahl nicht ausgesetzte Kanäle (g, ä') verbunden ist, während beide Kammern auf der dem Zylinderraum zugekehrten Seite gegeneinandergeneigte Ausströmdüsen (c, f) besitzen, die nahe beieinander in den Zylinderraum ausmünden, so daß die aus beiden Düsengruppen unter Druck austretenden Ströme, nämlich das Vorkammergemisch einerseits, die Speicherluft anderseits, unter einem Winkel, vorzugsweise einem rechten, zwecks gründlicher Vermischung aufeinanderprallen. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspeicher als ein beiderseits offenes, gebogenes Rohr (e", Fig.5) ausgebildet ist, dessen eines Ende mit dem äußeren Teil der Vorkammer in Verbindung steht, während das andere Ende düsenartig ausgebildet ist und unmittelbar hinter den Ausströmdüsen der Vorkammer im Zylinderraum ausmündet, und daß das Luftspeicherrohr zwecks Erwärmung der durchströmenden Luft außen von heißen Auspuffgasen umspült wird.
DE1930567527D 1930-05-18 1930-05-18 Brennkraftmaschine mit dreigliedrigem Brennraum fuer luftlose Brennstoffeinspritzung Expired DE567527C (de)

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DE (1) DE567527C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2497374A (en) * 1944-11-25 1950-02-14 Rouy Auguste Louis Mar Antoine Catalyzing combustion chamber for diesel engines
DE754167C (de) * 1940-02-23 1953-10-26 Daimler Benz Ag Mit Selbstzuendung, Luftverdichtung und Einspritzung fluessigen Kraftstoffes gegen Ende des Verdichtungshubes arbeitende Viertaktbrennkraftmaschine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE754167C (de) * 1940-02-23 1953-10-26 Daimler Benz Ag Mit Selbstzuendung, Luftverdichtung und Einspritzung fluessigen Kraftstoffes gegen Ende des Verdichtungshubes arbeitende Viertaktbrennkraftmaschine
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