Vorkammer-Dieselmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorkammer-Dieselmaschine
mit einer kompakten, z. B. ku#gelförmigen Vorkammer, welche durch einen zentralen,
in Achsrichtung des eingespritzten Brennstoffstrahles angeordneten überströmkanal
mit dem Hauptbrennraum verbunden ist. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin,
daß der Überströmkanal innerhalb eines die Vorkammer und den Kanal auskleidenden,
die Wärmeabfuhr hemmenden Einsatzstückes an seiner Einmündung in die Vorkammer eine
den Brennstoffstrahl aufnehmende, gegen den Kanal kantig scharf abgesetzte stufenförmige
Erweiterung aufweist und der Hauptbrennraum durch eine Vertiefung im Kolbenboden
gebildet wird; der Überströmkanal mündet hierbei insbesondere derart in die Vertiefung,
daß der Vorkammerinhalt in die vom unv ertieften Kolbenrand gegen die Vorkammermündung
verdrängte und vor dieser in die Kolbenvertiefung abgelenkte Verdichtungsluft ausgeblasen
wird. An seiner Einmündung in den Hauptbrennraum kann der Überströmkanal konisch
oder düsenförmig erweitert sein. Zweckmäßig ist ferner die Vorkammer und der Überströmkanal
durch einen z. B. einheitlichen Einsatz ausgekleidet, welcher am Außenumfang derVorkammer
geringere Wandstärke als in dem den Überströmkanal und die stufenförmige Erweiterung
enthaltenden zylindrischen Teil geringeren Durchmessers besitzt und insbesondere
an der Stelle oder in der Nähe der stufenförmigen Erweiterung gegen die Zylinderkopfwandung
isoliert ist. Statt genau kugelförmig kann die Vorkammer auch leicht länglich oder
z. B. im mittleren Teil zylindrisch und an ihren Enden konisch ausgebildet sein.Pre-Chamber Diesel Engine The invention relates to an pre-chamber diesel engine
with a compact, e.g. B. spherical antechamber, which is through a central,
overflow channel arranged in the axial direction of the injected fuel jet
is connected to the main combustion chamber. The invention consists essentially in
that the overflow channel within a lining the antechamber and the channel,
the heat dissipation inhibiting insert piece at its confluence with the antechamber
The step-shaped, edged, sharp-edged contrasting with the channel that absorbs the fuel jet
Has expansion and the main combustion chamber through a recess in the piston crown
is formed; the overflow duct opens into the recess in such a way that
that the prechamber contents in the un-recessed piston edge against the prechamber mouth
displaced and before this deflected compression air into the piston recess is blown out
will. The overflow duct can be conical at its confluence with the main combustion chamber
or expanded like a nozzle. The antechamber and the overflow duct are also useful
by a z. B. lined uniform insert, which on the outer circumference of the antechamber
smaller wall thickness than in the overflow channel and the step-shaped expansion
containing cylindrical part of smaller diameter and in particular
at the point or in the vicinity of the step-shaped expansion against the cylinder head wall
is isolated. Instead of being exactly spherical, the antechamber can also be slightly elongated or
z. B. be cylindrical in the middle part and conical at their ends.
Durch die Erfindung wird eine Vorkammer-Dieselmaschine mit besonders
geringem Brennstoffverbrauch
erzielt. Die kugelförmige bzw. kompakte
Gestalt der insbesondere innerhalb eines Einsatzes angeordneten Vorkammer einerseits
und die Bildung des Hauptbrennraumes durch eine Vertiefung im -Kolben andererseits
bewirkt eine günstige Wärmehaltung der im Hauptbrennraum enthaltenen bzw. in. die
Vorkammer überströmenden verdichteten Luft. Eine solche Maschine ergibt insbesondere
dann, wenn der Vorkammerinhalt in die Treffstelle der vom ünvertieften Kolbenrand
in die Kolbenvertiefung radial verdrängten Luft ausgeblasen wird, bei verhältnismäßig
hoher Leistung einen geringen Brennstoffverbrauch.The invention provides a pre-chamber diesel engine with special
low fuel consumption
achieved. The spherical or compact
Shape of the antechamber arranged in particular within an insert on the one hand
and the formation of the main combustion chamber by a recess in the piston on the other hand
causes a favorable heat retention of the contained in the main combustion chamber or in. the
Compressed air flowing over the antechamber. Such a machine results in particular
when the antechamber contents into the meeting point of the piston rim not recessed
in the piston recess radially displaced air is blown out at relatively
high performance low fuel consumption.
Es hat sich des weiteren gezeigt, daß die Verbrennungseigenschaften
der Maschine, vor allem in Hinsicht auf Brennstoffverbrauch und Rauchgrenze, besonders
günstig werden, wenn der überströmkanal nicht unmittelbar, sondern mit einer gegen
den Kanal scharfleantig abgesetzten stufenförmigen Erweiterung in die Vorkammer
ausmündet, wobei die Erweiterung zweckmäßig napfartige Gestalt mit verhältnismäßig
großem Durchmesser besitzt und mit Abrundung in die Wandung der Vorkammer übergeht.
Dieses günstige Ergebnis beruht anscheinend darauf, daß sich an der Austrittskante
zwischen Überströmkanal und Erweiterung die aus dem Zylinderraum überströmende Luft
von der Wandung ablöst, lokale Wirbel bildet und sich mit dem an diese .Stelle gespritzten
Brennstoff wirksam mischt, wodurch in Verbindung mit dem in der Vorkammer gebildeten
Hauptwirbel eine besonders vollkommene Mischung von Luft und Brennstoff erzielt
wird. Gleichzeitig bewirkt die Ablösung des Luftstromes von der Kanalwandung einen
verringerten Wärme- und Reibungsverlust des Luftstromes, was, insbesondere in Verbindung
mit dem den Wärmeübergang hemmenden Einsatz,. eine weitere Verbesserung des thermischen
Wirkungsgrades zur Folge hat. Das auf diese Weise vorteilhaft vorbereitete Vorkammergemisch
wird alsdann in die in der Kolbenvertiefung befindliche, durch den Kolbenrand gegen
vorzeitige Abkühlung abgeschirmte heiße Verdichtungsluft eingeblasen, wobei sich
eine wirksame Vermischung des infolge des Brennstoffüberschusses in der Vorkammer
noch uriverbrannten bzw. unvollkommen verbrannten Brennstoffes mit der verdichteten
Luft im Hauptbrenni-aum ergibt.It has also been shown that the combustion properties
of the machine, especially with regard to fuel consumption and smoke limit
be beneficial if the overflow channel is not directly, but with a counter
the canal sharp-edged stepped widening into the antechamber
opens out, the expansion expediently cup-like shape with relatively
has a large diameter and merges with a rounding into the wall of the antechamber.
This favorable result appears to be due to the fact that it is at the trailing edge
the air flowing over from the cylinder space between the overflow channel and the extension
detaches from the wall, forms local eddies and forms with the sprayed at this point
Fuel mixes effectively, creating in conjunction with that formed in the antechamber
Main vortex, a particularly perfect mixture of air and fuel is achieved
will. At the same time, the separation of the air flow from the duct wall causes a
reduced heat and friction loss of the air flow, which, in particular, in connection
with the insert that inhibits heat transfer. another improvement in thermal
Efficiency results. The pre-chamber mixture advantageously prepared in this way
is then into the one located in the piston recess, through the edge of the piston against
premature cooling blown shielded hot compression air, whereby
an effective mixing of the fuel as a result of the excess fuel in the antechamber
fuel that has still been originally burned or incompletely burned with the compressed
Air in the main combustion chamber.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt durch Vorkämmer- und Zylinderachse
nach Linie A-B der Abb. 2, Abb.2 einen waagerechten Schnitt nach Linie G-D der Abb.
i, Abb. 3 eine etwas andere Ausbildung und Anordnung der Vorkammer bzw. des tberströmkanals
und Abb.4 eine vergrößerte Därstellung der Kanalerweiterung.In the drawing, two exemplary embodiments of the invention are shown,
namely Fig. i shows a vertical section through the pre-chamber and cylinder axis
according to line A-B of Fig. 2, Fig. 2 a horizontal section according to line G-D of Fig.
i, Fig. 3 a slightly different design and arrangement of the antechamber or the overflow channel
and Fig. 4 shows an enlarged representation of the canal widening.
In den Abbildungen gleitet im wassergekühlten Zylinder i der Kolben
2, welcher mit einer Vertiefung 3 im Kolbenboden versehen ist, der den Hauptbrennraum
.4 im oberen Totpunkt des Kolbens bildet. Im wassergekühlten Zylinderkopf 5 ist
die Vorkammer 6 angeordnet, die durch einen Überströmkanal 7 mit dem Hauptbrennraum
in Verbindung steht und in welche der Brennstoff durch eine axial zum Kanal 7 angeordnete
Einspritzdüse 8 eingespritzt wird. Vorkammer und Überströmkanal 7 werden durch ein
Einsatzstück g gebildet, welches am äußeren Umfang der Vorkammer bei io verhältnismäßig
geringe Wandstärke, im unteren, den Verbindungskanal 7 enthaltenden zylindrischen
Teil ii dagegen verhältnismäßig große Wandstärke besitzt.In the figures, the piston slides in the water-cooled cylinder i
2, which is provided with a recess 3 in the piston crown, which is the main combustion chamber
.4 forms in the top dead center of the piston. In the water-cooled cylinder head 5 is
the antechamber 6 arranged through an overflow channel 7 with the main combustion chamber
is in communication and in which the fuel is arranged axially to the channel 7 through a
Injector 8 is injected. Antechamber and overflow channel 7 are through a
Insert g formed, which is relatively on the outer periphery of the antechamber at io
low wall thickness, in the lower, the connecting channel 7 containing cylindrical
Part ii, however, has a relatively large wall thickness.
Erfindungsgemäß mündet nun der Überströmkanal 7 nicht unmittelbar
in die Vorkammer 6, sondern in eine napf- oder schalenartige Erweiterung 1:2 aus,
welche gegen den Überströmkanal 7 zweckmäßig mit scharfer Kante i2' stufenförmig
abgesetzt und gegen die der aus der Düse 8 austretende Brennstoffstrahl' 13 gerichtet
ist. Der Durchmesser der Erweiterung ist z. B. das 2- bis 21/2fache des Durchmessers
des Überströmkanals. Die Umfangswandung der Erweiterung geht zweckmäßig mit Abrundung
i2" in die Wandung der Vorkammer über, In der Nähe dieser Erweiterung r2 ist der
Vorkammereinsatz g ferner durch einen Isolierraum 14 gegen die Zylinderkopfwandung
isoliert. Ein weiterer Isolierspalt 15 trennt den unteren zylindrischen Teil i i
des Einsatzes von der umgebenden Zylinderkopfwandang.According to the invention, the overflow channel 7 does not open directly
into the antechamber 6, but into a bowl-like or bowl-like extension 1: 2,
which against the overflow channel 7 appropriately stepped with a sharp edge i2 '
discontinued and directed against which the emerging from the nozzle 8 fuel jet '13
is. The diameter of the extension is z. B. 2 to 21/2 times the diameter
of the overflow duct. The circumferential wall of the extension is expediently rounded
i2 "into the wall of the antechamber, near this extension r2 is the
Antechamber insert g also through an insulating space 14 against the cylinder head wall
isolated. Another insulating gap 15 separates the lower cylindrical part i i
the use of the surrounding cylinder head wall.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i und 2 ist die Vorkammer kugelförmig
ausgebildet und schräg 'zur Zylinderachse neben einem Einlaßventil 16 und einem
Auslaßventil 17 derart angeordnet, daß zwischen den Wandungen r8 der Vorkammer und
den Wandungen ig bzw. 2o des Ein- und Auslaßventils freie Durchtrittskanäle ai für
das Kühlwasser vorgesehen werden können. Die den Hauptbrennraum 4 bildende Kolbenvertiefung
3 besitzt ferner löffelförmige Gestalt, derart, daß sie unterhalb der Ausmündung
des Überströmkanals 7 ihre größte Tiefe besitzt und auf der der Vorkammer gegenüberliegenden
-Seite flach in den urivertieften, im oberen Totpunkt des Kolbens dicht an die Zylinderkopfabschlußwandung
herantretenden Kolbenrand 22 ausläuft.In the embodiment according to Figs. I and 2, the antechamber is spherical
formed and inclined 'to the cylinder axis next to an inlet valve 16 and a
Outlet valve 17 arranged such that between the walls r8 of the prechamber and
the walls ig and 2o of the inlet and outlet valve free passage channels ai for
the cooling water can be provided. The piston recess forming the main combustion chamber 4
3 also has a spoon-shaped shape, so that it is below the mouth
of the overflow channel 7 has its greatest depth and on that of the antechamber opposite
-Side flat in the deepened, in the top dead center of the piston close to the cylinder head end wall
approaching piston edge 22 runs out.
Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Beim Aufwärtsgang des
Kolbens wird die verdichtete Luft durch den Überströnikanal7 in die Vorkammer verdrängt,
wobei im wesentlichen Wirbelströmungen in der Vorkammer entsprechend den Pfeilen
23 entstehen. Gleichzeitig werden zusätzliche lokale Wirbel 24 in der Erweiterung
12 infolge des plötzlichen Ablösens der überströmenden Luft an der Kante der Erweiterung
erzeugt. Der im Strahl 13 gegen die Erweiterung i2 eingespritzte Brennstoff unterliegt
hierbei einer zusätzlichen Verwirbelung und Durchmischung an der Übergangsstelle
zwischen Überströmkanal und Vorkammer. Andererseits bilden sich bei Annäherung des
Kolbens in die obere Totpunktlage im Hauptbxennraum "4 Wirbel, wie etwa durch die
Pfeile 25 angedeutet, wobei sich die vom Kolbenrand
erzeugten Verdrängungsströme
etwa vor der Ausmündung des Überströmkanals 7 in den Hauptbrennraum treffen und
dort in die Kolbenvertiefung abgelenkt werden. Das in diesem Augenblick nach der
Vorkarnmerzündung austretende Vorkammergemisch wird in diese sich gegenseitig ablenkenden
Luftströme eingeblasen und hierdurch in wirksamer Weise auf den Hauptbrennraum verteilt.
Der abschirmende, unvertiefte Kolbenrand gewährleistet hierbei eine günstige Wärmehaltung
im Hauptbrennraum, insbesondere bis zum Zeitpunkt der vollständigen Verbrennung
des Brennstoffgemisches.The machine works as follows: When the
Piston, the compressed air is displaced through the overflow channel7 into the antechamber,
essentially vortex flows in the antechamber according to the arrows
23 arise. At the same time, additional local eddies 24 are created in the extension
12 as a result of the sudden detachment of the overflowing air at the edge of the extension
generated. The fuel injected in the jet 13 against the extension i2 is subject to
here an additional turbulence and mixing at the transition point
between overflow channel and antechamber. On the other hand, when the
Piston in the top dead center position in Hauptbxennraum "4 vortices, such as through the
Arrows 25 indicated, with the from the piston edge
generated displacement currents
meet approximately before the outlet of the overflow channel 7 in the main combustion chamber and
be deflected there into the piston recess. That at this moment after the
Atrial mixture emerging from atrial ignition becomes mutually deflecting into this
Air currents are blown in and thereby effectively distributed over the main combustion chamber.
The shielding, non-recessed edge of the piston ensures favorable heat retention
in the main combustion chamber, especially until the point of complete combustion
of the fuel mixture.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ist die Vorkammer 6 in Achsrichtung
des Zylinders, z. B. zentral zwischen je zwei Einldßventilen 16 und zwei _@uslaßventilen
17, im Zylinderkopf angeordnet. Dementsprechend ist auch der Hauptbrennraum 4 symmetrisch
zur Zylinderachse, z. B. mit kreisrunder Begrenzungswandung 26, im Kolbenboden ausgebildet.
Der Überströmkanal 7 mündet in diesem Fall z. B. mit einer konischen Erweiterung
27 in den Hauptbrennraum aus. Des weiteren ist die Vorkammer 6 nicht genau kugelförmig,
sondern in ihrem mittleren Teil zylindrisch und an ihren Enden gegen die Einspritzdüse
8 bzw. gegen die stufenförmige Erweiterung 12 des Überströmkanals zu im wesentlichen
konisch ausgebildet. Im übrigen ist die Wirkungsweise der Maschine nach Abb. 3 grundsätzlich
die gleiche wie diejenige der Maschine nach Abb. i und 2.In the embodiment according to Fig. 3, the prechamber 6 is in the axial direction
of the cylinder, e.g. B. centrally between two inlet valves 16 and two outlet valves
17, arranged in the cylinder head. Accordingly, the main combustion chamber 4 is also symmetrical
to the cylinder axis, e.g. B. formed with a circular boundary wall 26 in the piston head.
The overflow channel 7 opens in this case, for. B. with a conical extension
27 into the main combustion chamber. Furthermore, the antechamber 6 is not exactly spherical,
but cylindrical in its central part and against the injection nozzle at its ends
8 or against the stepped widening 12 of the overflow channel to essentially
conical. Otherwise, the mode of operation of the machine according to Fig. 3 is fundamental
the same as that of the machine according to fig. i and 2.