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Selbstzünäende, luftverdichtende Erennkraftmaschine Die Erfindung
bezieht sich auf eine selbstzündende, luftverdichtende . Brennkraftmaschine,
bei der gegen Ende des Verdichtungshubes flüssiger Brennstoff in eine syffirnetrisc"h
zur Breimstoffeinspritzdüsenachse angeordnete, in ihrem dem Hubraum zugewandten
Teile einen Einsatz mit einem Kernstück besitzende Vorkammer eingespritzt wird und
bei der das Kernstück einerseits von über einen zwischen dem Keriistück und dem
hubraurnseitigen Abschluß der Vorkammer liegenden Ringkanal in den Hubraum mündenden
engen Durchtrittskanälen umgeben ist, ,andererseits einen in der Vorkammerachse
liegenden, ein unmittelbares Durchspritzen von Brennstoff in den Hubraum gestattenden
Kanal besitzt.
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Die Erfindung hat den Zweck, mit einfachen Mitteln und ohne daß bewegliche
Teile hierzu erforderlich sind, ein leichtes Axilassen einer Vorkammermaschine mitKernn
stück im ..Durchtrittskanal sicherzustellen, gleichzeitig, aber eine- Beeinträchtigung
der
typischen Vorkammerwirkung zu vermeiden, welche darin besteht, daß im
Betriebe der in die Vorkammer emgespritzte Brennstoff ,sich zunächst teilweise in-
der -Vorkammer entzündet, dort eine Drucksteigerung hervorruft und dadurch den restlichen
Brennstoff unter kräftiger Zerstäubunggwirkung in den Hubraum hineinbefördert.
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Es sindalleidings bereits Vorkammerdieselmaschinen bekanntgeworden,
bei denen dir Düsenmündung mit Bezug auf, die Vorkammeröffnung derart angeordnet
und der öff. nungsdruck der Düsen derart bemessen ist, daß der Brennstoffstrahl
bei geringen Drehzahlen. unmittelbar in dexi Hubraum eingespritzt wird, indem er
die.-Wirkung des in die Vorkammer übertretenden, entgegengerichteten Luftstromes
über.wiegt, bei höherenDrehzahlen Jagegen, von-dem Luffs.trom. vollständig
oder
teilweise z#urückgedrängt wird und in der Vorkammer verbrennt. Infolge der Einspritzung
unmittelbar in den Hubraum bei., niederen Drehzahlen wird das Anlassen er leiclitert.
Bei höheren Drehzahlen soll Vorkammerwirkung beibehalten werden.
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Bei den bekannt-en Maschinen dieser Alt ist jedoch bei symmetrischer
Anordnung der Einspritzdüsie zur Vorkammer diese mit dem Hubraum der Maschine durch
eine einzige, verhältnismäßig weite öffnung verbunden, Der in die Vorkammer eingespritzte
Brennstoff muß daher stets diese öffnung durchqueren, gleichgültig, ob er bei niederenDrehzahlen
unmittelbar in noch flüssigem Zustande in den Hubraum eingespritzt wird oder ob
er erst nach eingetretener Vorkammerzündung in den Hubraum übertritt. Die angestrebte
'Wirkung läßt sicl-1 jedoch nur unvollkommen erreichen, da infolge der in Achsrichtung
des eingespritzten Brennstoffstrahles liegenden verhältnismäßig weiten Verbindung
zwischen Vorkammer und Hubraum nicht verhindert werden kann, daß auch bei höheren
Drehzahlen ein Teil des Brennstoffes unmittelbar oder ungenügend zerstäubt in den
Hubraum gelangt. Die Folge davon ist eine unvollkommenere Verbrennung und geringere
Leistung, als sie einer Maschine mit typischer Vorkammerwirkung sonst eigen ist.
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Ähnliches gilt sinngemäß auch für die, bekannten Maschinen mit unsymmetrischer
Anordnung der Einspritzdüse zu einer Vorkammer, bei welcher die Einspritzdüse in
den Drosselkanal zwischen Vorkammer und Hubraum einmündet und der Brennstoff, ohne
die Vorkammer zu durchqueren, unmittelbar in den Hubraum eingespritzt wird. Die
Vorkammer ist hierbei im wesentlichen nach Art eines sogenannten Luftspeichers angeordnet,
wobei -ein unmittelbares Einspritzen von Brennstoffteilen in den Hubraum auch bei
sehr hohen Drehzahlen praktisch nicht vermieden, werden kann.
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Es sind nun auch schon Vorkammermaschinen. der erfindungsgemäß behandelten
Gattung bekanntgeworden, bei denen ein von engen Durchtrittskanälen umgebenes Kernstück
im Wege, des Brennstoffstrahles zwischen Vorkammer und Hubraum angeordnet ist, welches
zugleich einen in der Brennstoffstrahlachse verlaufenden, ein unmittelbares Hindurchspritzen
von Brennstoff in den Hubraum gestattenden, verhältnismäßig engen Kanal besitzt.
Dieser Kanal ist jedoch bei diesen Maschinen im wesentlichen zylindrisch ausgebildet,
wobei er sich an seinen Enden nach der Vorkammer oder nach dem Hubraum hin erweitern
kann. Infolge der im wesentlichen zylindrischen Ausbildung des Mittelkanals besteht
aber die Gefahr, daß ein Teil des durch ihn hindurchgespritzten flüs-,##gen. Brennstoffes
sich auf den Wandungen des Kanals niederschlägt -und dort Ablagerun--g:#n bildet,
so daß der Kanal sich allmählich 2gsetzt und damit die angestrebte Wirkung "eehindert.
Diese Gefahr ist #um so größer, je enger die mittlere Durchtrittsöffnung
ist.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß der mittlere Durchtrittskanal
sich in der Richtung von der Vorkammer zum Hubraum hin kegelig. erweitert. Dadurch
werden folgende Vorteile erreicht: Brennstoffteilchen,_welche auf ihrem Wege von
der Einspritzdüse zum Hauptbrennraum durch den engsten Querschnitt hindurchgespritzt
- worden sind, gelangen mit erhöhter Sicherheit auch tatsächlich bis in den
Hauptbrennraum, denn einerseits unterliegen sie nach ihrem Durchtreten durch den
engsten Querschnitt infolge der mit zunehmendem Kanalquerschnitt geringer werdenden
Strömungsgeschwindigkeit der Luft einer sichentsprechend verringernden Bremswirkung
und ,andererseits entfernen sie sich bei ihrem W.,eiterbewegen üi Spritzrich=g des
Brennstoffstrahles um so mehr von der sich erweiternden Kanalwandung,
je weiter sie sich dem Hauptbrennraum nähern. Die Gefahr des Abknkens der
Brennstofftropfen gegen die Kanalwandung und eines Ablagerns von Rückständen an
derselben besteht daher nicht.
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Der engste Querschnitt des Mittelkanals kann hierbei sehr klein, beispielsweise
mit ,einem Durchmesser von i bis 2 mm, gewählt werden, ohne daß die Gefahr eines
Zusetzens der Bohrung besteht, da die an dieser Stelle auftretende erhöhte Luftgeschwindigkeit
-etwa abgelagerte Rückstände sofort wieder beseitigt. je enger aber dieser Querschnitt
gewählt werden kann, -um so höher ist einerseits die Geschwindigkeit der in die
Vorkammer einströmenden Luft und um so sicherer wird hei'höheren Drehzahlen diejenige
Wirkung gewährleistet, die bei Nichtvorhandensein der mittleren Bohrung auftreten
würde.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausf ührungsform der Erfindung kann
ferner die hubraumseitige Abschlußfläche des Kernstückes mit der hubraumseitigen
Vorkammerabschlußfläche bündig verlaufen. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß
sich die durch die äußeren Durchtrittskanäle einerseits und durch den mittleren
Durchtrittskanal andererseits hindurchtretenden Luftströme gegenseitig möglichst
wenig stören und in ihrer Wirkung beeinträchtigen, da beide unabhän-gig voneinander
in den Hubraum austreten.
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Es hat sich -ergeben, daß die erfindungsgemäß ausgebildeten Maschinen
die Eigenschaften der bekannten Maschine mit nicht
durchbohrtem
Kernstück in der Vorkammer besitzen, g gleichzeitig aber auch ein sehrleichtes Anlassen,
z. B. noch bei - 15'. unter Umständen noch größeren Kältegraden, ohne
Glühkerzen und ohne andere Hilfsmittel störungslos gewährleisten.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Vorkammerdieselmaschine
mit den Merkmalen gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen die Fig. i und
2 die ,eine Ausführungsform, die Fig. 3 und 4 die andere Ausführungsform.
In den Fig. i bzw. 3
ist jeweils die ungefähre Ausbildung des Brennstoffstrahles
bei höheren Drehzahlenangedeutet.
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In den Figuren bedeuten im einzelnen a den Hauptbrennraum,
b die Vorkammer, , den wassergekühlten Zylinderkopf, d die
Einspritzdüse und e eine die Einspritzdüse und den oberen Teil der Vorkammer umschließende
Hülse. Der untere Teil der Vorkammer besteht beispielsweise aus zwei Teileng und
k, welche durch Verschraubung miteinander und- mit der Hülse e verbunden
sowie z. B. durch einen Isollerratun 1 teilweise gegen die gekühlte Wandung
isoliert sind. Der Teilg umfaßt des weiter-en -ein Kernstück welches innerhalb der
Vorkammer vor dem Hauptbrennxaum angeordnet ist und gegen welches der Brennstoff
gespritzt wird.
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In den.Fig. i iund 2 ist das Kernstück mit k
bezeichnet. Zum
Durchtritt des Brennstoffes-bzw. des Vorkammerinhaltes dienen z.'B. sechs oder acht,
im wesentlichen kreisförmig um die Vorkammerachse angeordnete Bohrungennz, welche
-das Xernstückk umgeben und in -,einen kegelförmigen Ringraum n ausmünden,
welcher durch eine zentrale öffnungo mit dem Hauptbrennraum in Verbindung steht.
Das Kernstück besitzt ferner zusätzlich eine mittlere öffnungp, welche in Achsrichtung
des Brennstoffstrahles angeordnet ist und sich von der Vorkammer zum Hauptbrennraum
keg--lförmig erweitert. Bei den z. 13. für Fahrzeuge üblichen Motorengrößen
von o,5 bis 21 und darüber Hubvolumen pro Zylinder hat sich ein. engster Querschnitt
q mit deinem Durchmesser von i big 2 MM und ein nach dem Hauptbrennraum zu
gelegener weitester Querschnitt des kegelförmigen Mittelkanals von 4 bis 6mm Durchmesser
als am günstigsten, erwiesen. Der Querschnitt q beträgt hierbei ferner nur
einen Bruchteil, z. B. l/. bis :L/P. des Querschnittes einer jeden äußeren Bohrungm.
Die Einspritzdüse ist des weiteren derart ausgebildet, daß sie einen Brennstoffstrahl
r von verhältnismäßig kleinem Strahlwinkel liefert, so daß die seitlichen Bohrungenm
im iüederenDrehza:hlbereich außerhalb des Brennstoffk-egels liegen und- der Brennstoff
mit Sicher ' heit den Mittelkanal durchdringt. Der Einspritzdruck ist den
Verhältnissen entsprechend anzupassen und beträgt beispielsweise ioo bis 150at.
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In der Ausführungsform gemäß den Fig. 3
und 4 wird das Kernstückk,
in dem Einsatzstück g durch Kanäle m, umgeben, welche derart schräg gerichtet
sind, daß sich ihre Achsen in einem nach der Einspritzdüse zu gelegenen Punkt schneiden
und die durch die Kanäle m, in die Vorkammer übertretende Luft näher an den Kern
des Brennstoffstrahles herangeführt wird. Des weiteren besitzt das Kernstück kl.
einen Ansatz k2, 'welcher sich durch die ' öffnungo, bis zum Hauptbrennraum
erstreckt. Im übrigen entspricht die Ausführung der Vorkammer nach den Fig.
3
und 4 #derjenigen nach den Fig. i und 2.