DE941099C - Pre-chamber diesel engine - Google Patents

Description

Vorkammerdieselmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorkammerdieselmaschine mit einer in an sich bekannter Weise etwa um die Zylinderachse angeordneten, aus einem erweiterten und einem Mündungsteil bestehenden Vorkammer, bei der der Kraftstoff in Richtung auf denMündungsteil eingespritztwird und aus welcher der Vorkammerinhalt über ringförmige Öffnungen in gleichmäßiger Verteilung in den durch eine Kolbenmulde gebildeten Hauptbrennraum übertritt. Die Erfindung besteht in der Hauptsache darin, daß in dem Mündungsteil mittels Rippen ein Kern gehalten wird, der ein ventiltellerartiges Bodenstück trägt, dessen Außenbegrenzung zusammen mit der inneren Begrenzung des Vorkammermündungsteils eine ringdüsenförmige Öffnung bildet, durch die die Vorkammer in den Hauptbrennraum ausbläst, und daß ferner die den Hauptbrennraum bildende Kolbenmulde ringförmig ausgebildet ist und mit ihrem Mittelstück dicht an die Abschlußfläche des Bodenstückes herantritt.Pre-Chamber Diesel Engine The invention relates to a pre-chamber diesel engine with one arranged in a manner known per se about the cylinder axis an enlarged prechamber and an orifice part in which the fuel in the direction of the orifice part and from which the antechamber contents Via ring-shaped openings evenly distributed in the through a piston recess formed main combustion chamber. The main thing is that the invention that a core is held in the mouth part by means of ribs, which is a valve plate-like The bottom piece, the outer boundary of which together with the inner boundary of the Antechamber mouth part forms an annular nozzle-shaped opening through which the antechamber blows out into the main combustion chamber, and that also the piston recess forming the main combustion chamber is ring-shaped and with its center piece close to the end surface of the bottom piece approaches.

Das Mündungsstück kann aus zwei im wesentlichen hintereiander angeordneten, hülsenförmigen Einsatzstücken bestehen, von denen das dem erweiterten Teil der Vorkammer benachbarte mittel Rippen den Kern trägt. Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das ventilartige Bodenstück auf einem zapfenförmigen Schaft des Kernes aufgesetzt und mit diesem verbunden ist.The mouthpiece can consist of two essentially one behind the other, sleeve-shaped inserts exist, of which the enlarged part of the antechamber adjacent central ribs carry the core. It can also be advantageous if the valve-like base piece is placed on a peg-shaped shaft of the core and is connected to it.

Es sind Vorkammeranordnungen bekannt, bei denen im Mündungsteil Kerne vorgesehen sind. Diese laufen jedoch nach unten in eine Spitze aus. Der Mündungskanal verengt sich entsprechend in Anpassung an diese Kegelform. Demgegenüber weist die Erfindung den Vorteil auf, daß durch die ventiltellerartige Verbreiterung des Kernes und" die ringdüsenförmige öffnung der Vorkammerinhalt unter Schonung des Kolbens nicht auf diesen aufprallt, sondern über den- Kolbenboden. entlang geführt wird, besonders wenn dieser mit einer ringförmigen Mulde versehen ist, welche dem unter einem flachenWinkel austretenden Vorkammerinhalt derart angepaßt ist, daß der Vorkammerinhalt gleichsinnig mit einem Luftwirbel eingeblasen wird, der durch die Verdrängerwirkung des unvertieften Kolbenrandes erzeugt wird. Das Prinzip, eine Vorkammer mit einer Mulde im Kolben zusammenarbeiten zu lassen, ist an sich bekannt, doch ohne die erfindungsgemäße Anordnung eines ventilförmig gestalteten Kernes. Der Vorkammerinhalt staut sich vielmehr im Gegensatz zu der Erfindung (unter entsprechenden örtlichen Erhitzungserscheinungen) in einem schmalen - Mündungsteil, von dem aus er durch radiale, enge Offnungen in den Zylinderraum übertritt.There are known pre-chamber arrangements in which cores in the mouth part are provided. However, these run down to a point. The estuary narrows accordingly in adaptation to this cone shape. In contrast, the Invention has the advantage that by the valve plate-like widening of the core and "the annular nozzle-shaped opening of the antechamber contents with care of the piston does not impinge on this, but on the piston crown. led along is, especially if this is provided with an annular trough, which the antechamber contents exiting at a shallow angle are adapted in such a way that the antechamber contents are blown in in the same direction with a vortex of air that passes through the displacement effect of the indented piston edge is generated. The principle, one Letting the prechamber work together with a recess in the piston is known per se, but without the inventive arrangement of a valve-shaped core. In contrast to the invention (under corresponding local heating phenomena) in a narrow - part of the mouth from which it passes through radial, narrow openings into the cylinder space.

. Durch die Erfindung wird also der Vorteil erzielt, daß. das in der Vorkammer erzeugte und aufbereitete Brennstoffgemisch in besonders wirksamer Weise auf den Hauptbrennraum verteilt vom Kolbenboden geführt und mit der im Hauptbrennräum befindlichen verdichteten Luft vermischt wird. Die Anordnung eines ringförmigen Überstromkanals, vor allem in Verbindung mit der vorangehenden Aufteilung des Vorkammersträhles durch die vorgesehenen Rippen in mehrere Durchströmöffnungen ergibt eine zusätzliche Zerstäubungswirkung. Gleichzeitig wird durch die Einspritzung des Gemisches in eine Kolbenmulde die Wärmehaltung der Maschine und die Verwirbelung mit der durch den Kolben radial nach innen verdrängten Luft begünstigt. Die düsenförmige Ausbildung des nach außen gerichteten Ringkanals veringert des weiteren die Verluste und erhöht den thermischen Wirkungsgrad.. The invention therefore has the advantage that. that in the Pre-chamber generated and processed fuel mixture in a particularly effective way routed to the main combustion chamber from the piston crown and with the one in the main combustion chamber Compressed air located is mixed. The arrangement of an annular Overflow channel, especially in connection with the previous division of the antechamber stream through the provided ribs in several flow openings results in an additional one Atomizing effect. At the same time, the mixture is injected into a Piston recess the heat retention of the machine and the turbulence with the through the Piston favored air displaced radially inward. The nozzle-shaped training of the outwardly directed annular channel further reduces and increases the losses the thermal efficiency.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht ferner darin, daß der Kolbenboden thermisch entlastet wird, da die aus der Vorkammer austretenden brennenden Gase nicht unmittelbar auf den Kolbenboden aufprallen, sondern bei ihrem Austritt aus der Vorkammer im wesentlichen quer bzw. radial über die Oberfläche des Kolbenbodens geleitet werden. Die Wärmebelastung des Kolbenbodens kann daher gleichmäßig gehalten werden.Another essential advantage of the invention is furthermore that the piston crown is thermally relieved, as the exiting from the antechamber burning gases do not impinge directly on the piston crown, but on yours Exit from the antechamber essentially transversely or radially over the surface of the piston head. The heat load on the piston crown can therefore be held evenly.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für die Erfindung mit zentral über dem Zylinder angeordneter Vorkammer dargestellt.In the drawing are two exemplary embodiments of the invention shown with an antechamber arranged centrally above the cylinder.

In dem z. B. wassergekühlten Zylinder r gleitet der Kolben 2, welcher mit einer ringförmigen Mulde oder Kolbenvertiefung 3 versehen ist.. Diese ist durch den unvertieften Kolbenrand q. gegen die Zylinderlauffläche abgeschirmt, wobei zentral innerhalb der ringförmigen Kolbenvertiefung eine Abflachung 5 vorgesehen ist, deren Ebene unterhalb des Kolbenrandes q., jedoch oberhalb der tiefsten Stelle 6 der Kolbenmulde liegt.In the z. B. water-cooled cylinder r slides the piston 2, which is provided with an annular trough or piston recess 3 .. This is through the indented edge of the piston q. shielded against the cylinder running surface, being central a flat 5 is provided within the annular piston recess, the Level below the piston edge q., But above the lowest point 6 of the piston recess lies.

In dem ebenfalls wassergekühlten Zylinderkopf 7 ist z. B. zentral zwischen je zwei Einlaßventilen 8 und Auslaßventilen 9 eine Vorkammer ro angeordnet, -in die der Brennstoff durch eine Düse r r eingespritzt wird. Auf der der Düse r r gegenüberliegenden Seite der Vorkammer ist in den Zylinderkopf ein Einsatzstück oder. Futter eingesetzt, welches mit Abstand eininneres Kernstück 13 umschließt, .derart, daß zwischen dem Kernstück 13 und dem äußeren hülsenförmigen Teil 12 des Einsatzes der Durchtritt.skanal zwischen Vorkammer und Hauptbrennraum gebildet wird. Das Futter mit dem Kernstück ragt hierbei über die _ untere Zylinderkopfwandung in deiHauptbrennraumbzw. in die Kolbenvertiefung hinein, derart, daß die Abflachung 5 der Kolbenmulde im oberen Totpunkt bis nahe an die untere Stirnfläche 1q. des Kernstückes 13 herantritt. Das Kernstück ist an seinem oberen Ende durch Stege 15 mit dem äußeren hülsenfqrmigen Teil des Einsatzes verbunden, so daß an dieser Stelle der Durchtrittskanal in mehrereEinzeldurchtrittsöffnungen r6-, z. B vier bis acht Bohrungen, unterteilt ist. Unterhalb der Stege r5 bzw. der Durchtrittsöffnungen 16 ist das Kernstück 13 nach Art eines Tellerventils ausgebildet, indem es im Verein mit dem äußeren hülsenförmigen Teil des Futters einen ringförmigen Kanal 17 bildet. Dieser verläuft zunächst im wesentlichen zylindrisch und ist an seinem unteren Ende zu einem düsenförmigen, unter einem flachen Kegelwinkel radial nach auswärts gerichteten Ringkanal 18 abgebogen. Die inneren, vom Kernstück 13 gebildeten Führungswandungen rg und die. äußeren, von dem unteren Ende des zylindrischen Teiles 12 des Einsatzfutters gebildeten Führungswandungen 2o des nach auswärts gerichteten Ringkanals sind hierbei derart ausgebildet, daß im oberen Kolbentotpunkt das aus der Ringöffnung 18 austretende Vorkammergemisch im wesentlichen tangential zur Oberfläche der Kolbenmulde in ungefähr radialer Richtung in den Hauptbrennraum austritt, wie durch die Pfeile x angedeutet ist. Der Vorkammerinhalt wird hierbei von dem Wirbel y der verdichteten Luft erfaßt, welche bei Annäherung des Kolbens an die obere Totpunktlage durch den Kolbenrand q. nach einwärts verdrängt wird.In the also water-cooled cylinder head 7 is z. B. arranged centrally between two inlet valves 8 and outlet valves 9 a prechamber ro, -in which the fuel is injected through a nozzle rr. On the side of the prechamber opposite the nozzle rr there is an insert or in the cylinder head. Lining used, which encloses an inner core piece 13 at a distance, .derart that between the core piece 13 and the outer sleeve-shaped part 12 of the insert the Durchtritt.skanal is formed between the antechamber and the main combustion chamber. The lining with the core protrudes over the lower cylinder head wall into the main combustion chamber. into the piston recess in such a way that the flattening 5 of the piston recess in the top dead center to close to the lower end face 1q. of the core piece 13 approaches. The core piece is connected at its upper end by webs 15 to the outer sleeve-shaped part of the insert, so that at this point the passage channel into several individual passage openings r6-, e.g. B four to eight holes, is divided. Below the webs r5 or the passage openings 16, the core piece 13 is designed in the manner of a poppet valve in that it forms an annular channel 17 in conjunction with the outer sleeve-shaped part of the chuck. This initially runs essentially cylindrical and is bent at its lower end into a nozzle-shaped annular channel 18 directed radially outward at a flat cone angle. The inner, formed by the core piece 13 guide walls rg and the. outer guide walls 2o of the outwardly directed annular channel formed by the lower end of the cylindrical part 12 of the insert liner are designed in such a way that in the upper piston dead center the pre-chamber mixture emerging from the annular opening 18 is essentially tangential to the surface of the piston recess in an approximately radial direction into the main combustion chamber emerges, as indicated by the arrows x. The prechamber contents are covered by the vortex y of the compressed air, which when the piston approaches the top dead center position through the piston edge q. is displaced inwards.

DieAusführungsformen nachAbb. r und 2 unterscheiden sich im wesentlichen durch die Ausführung des Einsatzstückes bzw. des Kernstückes. Im Falle der Abb. i ist der äußere zylindrische Teil 12 des Einsatzstückes zweiteilig ausgeführt, wobei der obere, durch die Stege 15 mit dem Kernstück 13 verbundene Teil 12Q mit letzterem ein Stück bildet, während der untere Teil 12b des Futters als gesondertes hülsenförmiges Stück ausgebildet ist. Das Kernstück 13 kann hierbei zusammen mit dem Teil 12Q und der unteren ventiltellerartigen Erweiterung von oben her in die Hülse r2b eingeschoben werden.The embodiments according to Fig. r and 2 are essentially different by the execution of the insert or the core. In the case of Fig. i the outer cylindrical part 12 of the insert is made in two parts, wherein the upper part 12Q connected to the core piece 13 by the webs 15 with the latter forms one piece, while the lower part 12b of the lining as a separate one sleeve-shaped piece is formed. The core piece 13 can here together with the part 12Q and the lower valve plate-like expansion from above into the Sleeve r2b can be inserted.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 -ist das Kernstück 13 zweiteilig ausgebildet, indem der ventiltellerartige Teil 13, auf dem zapfenförmigen Teil 13b ;des Kernstückes aufgesetzt und z. B. mit diesem verschweißt ist. Der zapfenförmige Teil 13b kann hierbei wieder in der gleichen Art wie im Falle der Abb. r mit dem äußeren Einsatzfutter 12 verbunden sein oder gegebenenfalls auch, soweit dies die Herstellung zuläßt, mit diesem aus einem Stück bestehen.In the embodiment according to FIG. 2, the core piece 13 is in two parts formed by the valve plate-like part 13, on the pin-shaped part 13b ; the core piece put on and z. B. is welded to this. The cone-shaped one Part 13b can here again in the same way as in the case of Fig. R with the be connected to the outer insert lining 12 or, if necessary, also, to the extent that this the production allows to consist of one piece with this.

Die Erfindung ist für Fahrzeugmaschinen und stationäre Maschinen verwendbar; für größere Fahrzeugmaschinen mit hoher Leistung und großen Kolbenabmessungen bietet sie jedoch besondere Vorteile.The invention is useful for vehicle machines and stationary machines; for larger vehicle machines with high performance and large piston dimensions however, they have special advantages.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorkammerdieselmaschine mit einer etwa um die Zylinderachse angeordneten, aus einem erweiterten und einem Mündungsteil bestehenden Vorkammer, bei der der Kraftstoff in Richtung auf den Mündungsteil eingespritzt wird und aus welcher der Vorkammerinhalt über ringförmige Öffnungen in gleichmäßiger Verteilung in den durch eine gebildeten Hauptbrennraum übertritt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mündungsteil mittels Rippen ein Kern gehalten wird, der ein ventiltellerartiges Bodenstück trägt, -dessen Außenbegrenzung zusammen mit derInnenbegrenzung des Vorkammermündungsteiles eine ringdüsenförmige Öffnung bildet, durch die die Vorkammer in den Hauptbrennraum ausbläst, und daß ferner die .den Hauptbrennraum bildende Kolbenmulde .ringförmig ausgebildet ist und mit ihrem Mittelstück .dicht an die Abschlußfläc'he des Bodenstückes herantritt. PATENT CLAIMS: i. Pre-chamber diesel engine with a Cylinder axis arranged, consisting of an enlarged and a muzzle part Pre-chamber in which the fuel is injected in the direction of the muzzle part is and from which the antechamber contents via annular openings in more uniform Distribution passes into the main combustion chamber formed by a, characterized in that that a core is held in the mouth part by means of ribs, which is a valve plate-like The bottom piece carries its outer boundary together with the inner boundary of the antechamber mouth part forms an annular nozzle-shaped opening through which the antechamber into the main combustion chamber blows out, and that also the .the main combustion chamber forming piston recess .ring-shaped is formed and with its middle piece .proof to the end surface of the bottom piece approach. 2. VorkammerdieselmaschinenachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Mündungsteil aus zwei im wesentlichen hintereinander angeordneten, hülsenförmigen Einsatzstücken besteht, von denen das dem erweiterten Teil der Vorkammer benachbarte mittels Rippen den Kern trägt. 2. Pre-chamber diesel machine according to Claim i, characterized in that the mouth part consists of two sleeve-shaped ones arranged essentially one behind the other There are inserts, of which the adjacent to the enlarged part of the antechamber carries the core by means of ribs. 3. Vorkammerdieselmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ventilartige Bodenstück auf einen zapfenförmigen Schaft des Kernes aufgesetzt und mit diesem verbunden ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften 1Tr. 7o6 134, 691 752, 65051:2, 639831, 6o8479, 576943, 525240, 694124.3. Pre-chamber diesel engine according to claim i and 2, characterized in that the valve-like bottom piece is placed on a pin-shaped shaft of the core and connected to it. Referred publications: German patent specifications 1Tr. 7o6 134, 691 752, 65051: 2, 639831, 6o8479, 576943, 525240, 694124.