Brennkraftmaschine mit Druckeinspritzung und Selbstzündung des Brennstoffes. Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit Druckeinspritzung und Selbstzündung des Brennstoffes, insbe sondere für schwer zündbare Brennstoffe, bei der während des Kompressionshubes der Hauptteil der Verbrennungsluft in eine Wir belkammer geschoben wird. Es sind bereits Maschinen dieser Art bekannt, bei denen der Brennstoff durch eine Zündkammer mit grosser Austrittsöffnung hindurehgespritzt wird.
Die Zündkammer ist in diesem Falle zwischen der Einspritzdüse und der Wirbel kammer angeordnet; sie hat lediglich die Aufgabe, den Brennstoff zu entflammen, um den nachteiligen Einfluss des Zündverzuges auf die Verbrennung, der bei direkter Ein spritzung in die Wirbelkammer eintreten würde, zu vermeiden. Insbesondere für schwer entzündbare Brennstoffe, in erster Linie Braun- und Steinkohlenteeröle, reicht diese Massnahme nicht aus,
um eine einwandfreie Verbrennung sicherzusstellen.Der eingespritzte Brennstoff wird auf seinen Weg durch die Zündkammer zu, wenig mechanisch und ther misch aufbereitet, als dass er von der Lade luft der Wirbelkammer restlos aufgezehrt werden könnte, und der Wärmeinhalt der Wirbelkammer ist zu gering, um eine voll ständige Verbrennung, insbesondere der schwer entzündbaren Brennstoffteilchen, zu gewährleisten. Die Folge davon ist rauchen der oder russender Betrieb, falls nicht auf einen leichter entzündbaren Brennstoff, z. B.
gutes Gasöl, zurückgegriffen wird, was die Wirtschaftlichkeit des Betriebes natürlich vermindert.
Demgegenüber besteht die Erfindung in der Anwendung einer Vorkammer mit min destens einer DTosselaustrittsöffnung, aus der ein Brennstoffgasgemisch in die Wirbelkam mer eingeblasen wird. Dadurch lässt sich der Betrieb dieser Maschine weitgehend unab hängig machen von der Art des verwendeten Brennstoffes. In der Vorkammer können auch schwer entzündbare Brennstoffe, z. B.
Braun- oder Steinkohlenteeröle, genügend
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physil.:alisch <SEP> und <SEP> chemisch <SEP> aufbereitet <SEP> werden.
<tb> so <SEP> dass <SEP> sie <SEP> in <SEP> der <SEP> Wirbelkammer <SEP> vollständig
<tb> verbrennen. <SEP> Die <SEP> Vorkammer <SEP> erzeugt <SEP> durch
<tb> Entzündung <SEP> des <SEP> eingespritzten <SEP> Brennstoffe
<tb> ein <SEP> ungesättigtes <SEP> Brennstoffgasgemisch <SEP> und
<tb> dieses <SEP> strömt <SEP> infolge <SEP> der <SEP> dabei <SEP> entstehenden
<tb> Druckerhöhung <SEP> durch <SEP> die <SEP> Drosselöffnung <SEP> in
<tb> die <SEP> Wirbelkammer <SEP> hinüber.
<SEP> Die <SEP> Vorlmminer
<tb> verkleinert <SEP> somit <SEP> nicht <SEP> nur <SEP> den <SEP> Zündverzng.
<tb> sie <SEP> bereitet <SEP> den <SEP> Brennstoff <SEP> weitgehend <SEP> für <SEP> die
<tb> Verbrennung <SEP> vor <SEP> und <SEP> verteilt <SEP> ihn <SEP> über <SEP> die
<tb> Wirbelka.miner. <SEP> Die <SEP> Vorkammer <SEP> ma.eht <SEP> somit
<tb> die <SEP> Verbrennung <SEP> unabhängig <SEP> von <SEP> der <SEP> Diaek zerstäubung <SEP> und <SEP> vom <SEP> Wärmeinhalt <SEP> der
<tb> belkammer. <SEP> Auf <SEP> diese <SEP> Weise <SEP> lässt <SEP> sieh. <SEP> wie
<tb> die <SEP> Erfahren,- <SEP> zei--t.
<SEP> die <SEP> Verbrenmin.g <SEP> aueli
<tb> ohne <SEP> nennenswerten <SEP> Luftübersehuss <SEP> sehr <SEP> voll kommen <SEP> durchführen, <SEP> und <SEP> zwar <SEP> selbst <SEP> bei
<tb> Brennstoffen, <SEP> die <SEP> bisher <SEP> nicht <SEP> raueli- <SEP> und
<tb> russfrei <SEP> verarbeitet <SEP> --erden <SEP> konnten. <SEP> Tier <SEP> Be trieb <SEP> der <SEP> Maschine <SEP> wird <SEP> dadurch <SEP> - <SEP> unab hängig <SEP> von <SEP> der <SEP> jeweiligen <SEP> Marktlage <SEP> der
<tb> Brennstoffe <SEP> - <SEP> so <SEP> wirtschaftlich <SEP> wie <SEP> nur
<tb> möglich.
<tb> Als <SEP> Ausführungsbeispiele <SEP> der <SEP> Erfinclirn@
<tb> sind <SEP> auf <SEP> der <SEP> Zeichnung <SEP> vier <SEP> vertikale <SEP> Ma schinen <SEP> veranschaulicht. <SEP> Es <SEP> zeigen:
<tb> Fig. <SEP> 1 <SEP> und <SEP> Fig. <SEP> \? <SEP> je <SEP> einen <SEP> Aelisialselinitt
<tb> durch <SEP> die <SEP> Vor- <SEP> und <SEP> die <SEP> Wirbelkammer <SEP> einer
<tb> lilasehine <SEP> und
<tb> Fig. <SEP> 3 <SEP> und <SEP> 4 <SEP> je <SEP> einen <SEP> Teil <SEP> eines <SEP> Aelisial sehnittes <SEP> durch <SEP> den <SEP> Zylinderkopf <SEP> zweier <SEP> l.Ia schinen.
<tb> Nach <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> sind <SEP> die <SEP> Vorkammer <SEP> ? <SEP> im
<tb> Zylinderdeckel <SEP> 3 <SEP> und <SEP> die <SEP> Wirbelkammer <SEP> 4
<tb> im <SEP> Arbeitskolben <SEP> 5 <SEP> in <SEP> der <SEP> Zvlinderaehse <SEP> ,1
<tb> angeordnet. <SEP> Die <SEP> Vorkammer <SEP> \? <SEP> wird <SEP> von <SEP> einem
<tb> Einsatz <SEP> 6 <SEP> gebildet, <SEP> in <SEP> den <SEP> die <SEP> Einspritzdüse
<tb> 7 <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Gewinde <SEP> 8 <SEP> eingeschraubt <SEP> ist.
<SEP> Die
<tb> Einspritzdüse <SEP> 7 <SEP> ist <SEP> in <SEP> einem <SEP> in <SEP> den <SEP> Zylinder deckel <SEP> 3 <SEP> eingesetzten <SEP> Rohr <SEP> 9 <SEP> angeordnet. <SEP> Der
<tb> Einsatz <SEP> 6 <SEP> besitzt <SEP> einen <SEP> kegeligen <SEP> Kopf <SEP> 10 <SEP> mit.
<tb> Drossela.ustrittsöffnungen <SEP> <B>11.</B> <SEP> Die <SEP> -Wirbel kammer <SEP> besteht <SEP> aus <SEP> einer <SEP> Kolbenausnehmung
<tb> von <SEP> der <SEP> Form <SEP> eines <SEP> Rotationskörpers, <SEP> in <SEP> die
<tb> der <SEP> Kopf <SEP> 10 <SEP> des <SEP> Einsatzes <SEP> in <SEP> der <SEP> innern <SEP> Tot punktla#ge <SEP> des <SEP> Kolbens, <SEP> einen <SEP> kreisringförmi- <B>s</B> gen berströ nahanal 12 freilassend.hineinra,
t. Die Drosselöffnungen 11 sind dann unmittel bar unter die den l-\'berströmkanal Begren- zende Wandung 13 der Wirl elkammer -t ge richtet. Ein kegeliger Fortsatz 74 am Boden der Wirbelkammer 4 ist dem Kopf 10 des Einsatzes 6 gegenüber angeordnet.
Beim Verdielitungsliub des Kolbens wird ein kleiner Teil der Verbrennungsluft in die \170ikaninier ? und der grössere Teil in die Wirbelkammer 4 geschoben. Im,:Kopf 1 (.) des Einsatzes 6 prallen die einzelnen Luft ströme aneinander und bilden einen gegen die Diisenmiizidniig 15 gerichteten Sammelstrom, in den der Brennstoff von der Einspritzdüse derart eingespritzt wird,
dass er sich entziin- clet. Gegen Ende des Verdichtungshubes wird die aus dein Zylinderraum 16 in die Wirbel kammer 4 überströmende Ladeluft. im Kanal 1:3 gedrosselt und unter Steigerung ihrer Ge schwindigkeit an den Teilen 10, 14 umge lenkt. so dass in der Wirbelkammer 4 ein Wir bel entsteht.
Etwa im obern Totpunkt wird das in der Vorkammer 2 gebildete Brennstoff- gaOgc-miscli durch die Drosselöffnungen aus geblasen, kreuzt bei E den Luftstrom und stösst bei c mit dem Crmluftstrom zusammen. Dadurch findet eine schnelle und vollkommene Vermengung des Brennstoffgasgemisches mit der Verbrennungsluft statt, so dass eine voll ständige Verbrennung erzielt wird.
Nach Fig. ? sind Vorkammer ? und Wir- belkammer 4 im Zvlinderdeekel 3 zentrisch. und zwar die Vorkammer ? in der Wirbel kammer 4 angeordnet. Die Vorkammer 2 wird von einem Einsatz 6 gebildet. der in einem Fortsatz 19 der Wirbelkammer 4 sitzt, und durch ein Gewinde 8 mit der im Boden 17 der Tirbelkainnier 4 dicht eingesetzten Einspritz düse 7 verbunden ist.
Der Einsatz 6 besitzt c-iiien zy-liadrieh geformten Kopf 18, dessen Stirnfl\iche mit der untern Fläche des Zylin derdeckels 3 bündig ist, und der mit Drossel öffnungen 11 versehen ist, die unter die den Üfiberströmkanal 12 begrenzende Wandung 13 der Wirbelkammer 4 gerichtet sind. Die Teile 18 und 19 wirken als Leitflächen für die aus dem Zylinderraum 16 übersehobene Verbren- nungsluft. Die Wirkungsweise der Maschine ist wie die gemäss Fig. 1.
Nach Fig. 3 sind die Vorkammer 2 und die Wirbelkammer 4 an der Seite des Zylin ders 20 im Zylinderboden 3 angeordnet. Die Vorkammer 2 ist über der Wirbelkammer 4 angeordnet. Die Vorkammer 2 steht mit der Wirbelkammer 4 ,durch, Drosselöffnungen 11 in einem Einsatz 6 in Verbindung. Der Ein satz 6 ist mit Hilfe eines Gewindes 22 in der Trennwand der Kammern 2, 4 befestigt und auf der Seite der Vorkammer 2 mit einem freistellenden Flansch 21 versehen. Die Vor kammer 2 ist durch einen Deckel 24 abge schlossen, in den die Einspritzdüse 7 so einge setzt ist, dass sie den Brennstoff gegen den Flansch 21 spritzt.
Die Wirbelkammer ist durch eine aussen am Zylinderboden liegende Öffnung 12 mit dem Zylinderraum 16 derart verbunden, dass die Verbrennungsluft aus dem Zylinder tangential in die Wirbelkam mer 4 einströmt und in dieser einen Wirbel F bildet.
Beim Verdichtungshub des Kolbens 5 wird ein kleiner Teil der Verbrennungsluft durch die Wirbelkammer 4 hindurch in die Vor kammer 2 überschoben, während der grössere Teil der Verbrennungsluft in der Wirbel kammer 4 verbleibt. Der in die Vorkammer 2 überschobene Luftteil wird durch den Ein satz 6 beheizt, so dass der in die Vorkammer 2 eingespritzte Brennstoff sich rasch entzündet und unter Druckerhöhung verbrennt. Das un gesättigte Brennstoffgasgemisch wird über die Drosselöffnungen 11 -etwa vom obern Totpunkt ab - in die Wirbelkammer 4 ge blasen und rasch im Wirbel F verteilt.
Da das Brennstoffgasgemisch sowohl thermisch .als auch mechanisch weitgehend aufbereitet ist, kann es trotz des an sich geringen Wärme inhalts der Wirbelkammer 4 rasch und sicher verbrennen. Insbesondere schwer entzündbare Brennstoffe können auf diese Weise rauch- und russfrei verarbeitet werden.
Nach Fig. 4 ist die Vorkammer 2 im Zy lindermantel und die Wirbelkammer 4 im Zylinderboden 3 ausserhalb der Zylinderwand 20 angeordnet. Die Vorkammer 2 ist schräg an den Boden der Wirbelkammer 4 angesetzt, der bei 14 in die Zylinderwand 20 übergeht. Die Vorkammer 2 steht durch eine einzige Drosselöffnung im Einsatz 6, der in den Bo den 22 der Wirbelkammer 4 eingeschraubt ist, mit der Wirbelkammer 4 in Verbindung. Der Einsatz 6'ist mit einem Becher 21 versehen, der überall denselben Abstand vom Boden 22 hat.
In die Vorkammer 2 ist von unten die Einspritz düse 7 unter Vermittlung eines Einsatzes 25 eingesetzt. Die Vorkammer 2 und die Wirbel kammer 4 werden vom Kühlwasser im Zylin derkühlraum umspült. Die Vorkammer 2 ist im Verhältnis zur Wirbelkammer 4 sehr klein, da die Vorverbrennung unter Luftmangel vollzogen werden soll. Der Einsatz 6 sorgt dafür, dass der in die Vorkammer 2 einge spritzte Brennstoff, gleichgültig welcher Art, unter allen Umständen seine Zündbedingun- gen vorfindet.
Die Vorverbrennung bewirkt ein Beheizen des Einsatzes 6, um die schwer entzündbaren Brennstoffteile aufzuspalten. Die Zerstäubung in der Wirbelkammer er folgt quer zum Luftwirbel wodurch die Auf- teilung des Brennstoffgasgemisches auf die Ladeluft sichergestellt ist, so, dass die Haupt verbrennung nahezu ohne Luftüberschuss durchgeführt werden kann.
Nach welchem Verfahren die Maschine ar beitet, ob im Zweitakt oder im Viertakt, ist für die Erfindung ohne Belang.