CH294833A - Vorkammerdieselmaschine. - Google Patents

Description

      vorkammerdieselmaschine.       Infolge der grösseren wärmeabgebenden  Oberfläche lassen sich Dieselmaschinen mit  unterteiltem     Brennraum,    wie     Vorkammer-          maschinen,    im allgemeinen schwerer als  Dieselmaschinen mit direkter Einspritzung  in den     Hauptbrennraum    anlassen. Bei tiefe  ren Aussentemperaturen erleichtert man da  her     das    Starten zum Beispiel durch Ver  wendung einer Glühkerze, durch Vorwärmen  des Kühlwassers oder dergleichen.  



  Die Erfindung     bezweckt    vor allem, das  Anlassen der Maschine auch bei tieferen  Temperaturen ohne derartige Hilfsmittel  oder Hilfsmassnahmen zu ermöglichen bzw.  zu erleichtern. Mit dem Fortfall der empfind  lichen     Glühkerze,    welche     immer    mit einem  gewissen Leistungsverlust verbunden ist,  kann hierbei, zugleich gegebenenfalls der  Wirkungsgrad der Maschine verbessert wer  den.  



  Die Erfindung besteht darin, dass die  durch einen Kanal mit dem     Hauptbrenn-          rauin    verbundene gekühlte Vorkammer auf  der dem Verbindungskanal gegenüberliegen  den Seite mit einer als     Prallfläche    für die in  die     Vorkaninier    überströmende Luft dienen  den,     wärmeisolierend    eingebauten Ausklei  dung versehen ist, welche     koaxial    zu dem aus  der Eintrittsdüse austretenden Brennstoff  strahl angeordnet ist.

   Die     Vorkaininer    besitzt  zweckmässig eine kugelförmige oder der  artige Gestalt, dass die in die Vorkammer  einströmende Luft an der Auskleidung zu    einer Wirbelbewegung abgelenkt, und geführt  wird und sich zugleich eine möglichst kleine  wärmeabgebende Oberfläche ergibt. Die Aus  kleidung ist hierbei ferner zweckmässig durch       lsolierspalte    gegen die gekühlte Wandung  des Zylinderkopfes sowie gegebenenfalls  teilweise gegen den die Auskleidung - zum  Beispiel mittels Verschraubung - haltenden  Teil isoliert. Als solcher dient zum Beispiel  eine die Einspritzdüse im Zylinderkopf  haltende und zum Beispiel gegen die Vor  kammer abschirmende Hülse.

   Ferner ist vor  teilhaft, zugleich auch der     Überströmkanal     zwischen     Hauptbrennraum    und Vorkammer  durch ein Futter ausgekleidet, wobei sich  dasselbe in Anpassung an die Kugelform der  Vorkammer bzw. an die Wirbelbewegung der  in die Vorkammer verdrängten Luft zweck  mässig schalen- oder trichterförmig gegen  den Brennstoffstrahl erweitert und in den       Hauptbrennraum    zum Beispiel derart hin  einragt, dass im obern Kolbentotpunkt der  Kolbenboden zur Bildung eines Ringspaltes  nahe an die Stirnseite des Futters herantritt.  



  Vorzugsweise wird ferner der Haupt  brennraum durch eine     Vertiefung    im Kolben  boden gebildet, in welche der Verbindungs  kanal, zum Beispiel mit     steiler    Neigung, ein  mündet.  



  Durch die Erfindung werden folgende  Vorteile erzielt: Das Anlassen der Maschine       wird    insbesondere dadurch erleichtert, dass  sich die Luft in der Umgebung des Brenn-           stoflstrahls    durch die Verdichtung beim  Andrehen schneller auf hohe Temperaturen  erhitzt und dadurch eine erste Zündung in  der Vorkammer entsprechend schnell her  beiführt. Eine Zündkerze kann hierbei in  Fortfall kommen.  



  Das besonders beim Anlassen und bei noch  kälter Maschine auftretende sogenannte   Nageln> der Maschine wird bei geeigneter  Ausbildung verhindert und die Verbrennung  weicher, da die Betriebswärme schneller er  reicht wird.  



  Bei gleicher Leistung wird der Brennstoff  verbrauch auch im Betriebe verringert, der  Wirkungsgrad also erhöht, da das Verhältnis  der nur indirekt gekühlten Oberfläche des  Brennraumes zur gesamten     Brennraumober-          fläche    grösser, also günstiger und somit der  Wärmeverlust an das Kühlwasser geringer  wird.  



  Auf eine besondere     Spritzmomentv        er-          stellung    kann unter Umständen verzichtet  werden, da sich infolge der höheren Tempe  raturen in der Vorkammer der Zündverzug  verringert und die Verbrennungsvorgänge  exakter gestalten.  



  Diese vorteilhafte Wirkungsweise wird  insbesondere dadurch erreicht, dass die in die  Vorkammer einströmende verdichtete Luft,  welche     schussartig    auf die dem Verbindungs  kanal gegenüberliegende, durch eine Aus  kleidung gebildete Wandung der Vorkammer,  zum Beispiel konzentrisch zur Einspritzdüse  aufprallt und gegen den Umfang der Vor  kammer abgelenkt wird, sich nicht sofort  abkühlen kann,     weil    die Auskleidung wärme  isolierend eingebaut ist und sich daher  schnell aufwärmt.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei  spiel der Erfindung im Schnitt durch den  Zylinderkopf einer     Vorkammerdiesel-          maschine    (zum Beispiel     Fahrzeugdieselma-          schine)    dargestellt.  



  Im wassergekühlten Zylinderkopf 1 ist je  ein Einlass- und ein     Auslassventil        ?,    zum Bei  spiel     symmetrisch    zur Zeichenebene (das  heisst zu einem durch die Zylinderachse       gelegten    Schnitt), nebeneinander angeordnet.

      Neben diesen Ventilen     befindet    sich in einer  schrägen Bohrung des Zylinderkopfes eine       Vorkammer    3, welche einerseits von der Ein  spritzdüse 4 mit Brennstoff     beschickt.    wird  und anderseits mit dem im wesentlichen  durch eine Vertiefung im Kolben gebildeten       Hauptbrennraum    5 durch einen schräg und  exzentrisch in diesen einmündenden     Ver-          bindungs-    oder     Überströmkanal    6 verbunden  ist.

   Dadurch, dass der     Hauptbrennraum    im  wesentlichen durch eine     Vertiefung        imKolben     gebildet ist, wird ein für die Wärmehaltung  der Maschine günstiger Einfluss erzielt.  



  Die verdichtete, im     Hauptbrennraum    be  findliche heisse Luft wird hierdurch gegen die  gekühlte     Zylinderlauffläche    abgeschirmt. Zu  gleich wird verhindert,     da.ss    sich gegebenen  falls noch flüssige Brennstoffteilchen an  dieser niederschlagen und     Rückstände    bilden.  



  Wie ersichtlich, ist die     Vorkammer    kugel  förmig ausgebildet, so dass die im Verdich  tungshub durch den Ü     berströmkanal    6 in  Richtung auf die Einspritzdüse einströmende  Luft in der Nähe der Einspritzdüse radial  zu einer     wulstförmigen    Wirbelbewegung ab  gelenkt wird.

   Der hierbei als     Prallfläche    für  die Luft dienende     Wandungsteil    der Vor  kammer wird nun durch eine koaxial zum  Brennstoffstrahl angeordnete schalenförmige  Auskleidung 7 gebildet, welche durch einen  zylindrischen Isolierspalt S gegen die     gekühlte          Zylinderkopfwandung    und durch einen schei  benförmigen Isolierspalt 9 gegen eine in die  Bohrung des Zylinderkopfes eingesetzte Hülse  10 isoliert. ist, mit welcher sie durch ein Ge  winde 11 verbunden ist.

   Die Hülse 10     wird     durch eine Mutter<B>122,</B> in welche zum Beispiel  zugleich die Einspritzdüse eingeschraubt ist,  im Zylinderkopf gehalten und dient ihrer  seits, indem sie die     Einspritzdüse    axial um  schliesst, unter Zwischenschaltung einer  wärmeableitenden Kupferscheibe 13 und  unter Vermittlung eines die Düse gegen die  Vorkammer bzw. die Auskleidung 7 ab  schirmenden Bundes 11, insbesondere zur  axialen Festlegung der Einspritzdüse. Die  in der Hülse 10 eingeschraubte Auskleidung 7  ist mit der Hülse     zusammen    aus dem     Zy    lin-           derkopf    herausnehmbar.

   Der Brennstoff wird  durch einen mittleren Kanal 15 in die     ent-          gegenströmende,    an der Auskleidung 7 um  gelenkte Luft eingespritzt und während des  Betriebes in der Nähe der gegenüberliegenden       @@'andung    der Vorkammer entzündet. Diese  Wandung wird zusammen mit dem     LTber-          st.römkanal    6 durch ein Futter 16 gebildet,  welches sich nach der Vorkammer bzw.  gegen den Brennstoffstrahl entsprechend der  Kugelform der Vorkammer in eine Schale 17  erweitert und zum Beispiel durch einen  Isolierraum 18 gegen die     Zylinderkopfwan-          dung    isoliert ist.  



  Die Abschirmung der Einspritzdüse durch  (las als     Prallfläche    für die einströmende Luft  dienende Futter innerhalb der Vorkammer  schützt gleichzeitig die Düse besonders  wirksam gegen Überhitzung, Verkoken und  Hängenbleiben. Infolge der weitgehenden  Isolierung von Vorkammer und Verbindungs  kanal durch die auskleidenden Einsätze,  welche zweckmässig auch den der Erweiterung  benachbarten, schalen- oder trichterförmig  der Einspritzdüse gegenüberliegenden Teil  der Vorkammer umfassen,

   sowie durch die  Anordnung des     Hauptbrennraumes    in einer  Kolbenvertiefung wird der Brennstoffstrahl  auf seinem ganzen Wege durch die Vorkam  mer bis zur Entzündung und bis zur Ver  brennung im     Hauptbrennraum    mit     unge-          kühlter    heisser Luft in Berührung gebracht  und somit die Wärmezuführung in günstig  ster Weise gesteigert.  



  Der vom Futter oder Einsatz 16 gebildete  Verbindungskanal 6 ist an seinem obern, nach  der Vorkammer zu gelegenen Ende erweitert,  wobei die Erweiterung durch eine scharfe  Kante gegen den nicht erweiterten, gleich  mässig     zylindrischen    untern Teil des Kanals  abgesetzt ist.

   Dieser nicht erweiterte Teil des  Kanals 6 hat zweckmässig nur eine solche  Länge (zum Beispiel das 1- bis     2fache    seines  Durchmessers), wie es zur Erzielung eines  gerichteten Luftstromes infolge der Führung  im Kanal erforderlich ist, während die Er  weiterung 6a     zweckmässig    eine solche lichte  Weite (zum Beispiel das etwa     1,5fache    des    Kanaldurchmessers im nicht erweiterten       Teil)'besitzt,    dass der an der Kante 6b sich  ablösende Luftstrom die Vorkammer er  reicht und durchquert, ohne die Wandung  der Erweiterung zu berühren bzw. wesentlich  zu berühren und dadurch Wärme- und  Reibungsverluste zu erleiden.  



  Das Futter 16 erstreckt sich, über die  Unterseite des Zylinderkopfes vorspringend,  zum Beispiel bis in den     Hauptbrennraum     hinein,     derart,    dass im obern Kolbentotpunkt  zwischen der untern Stirnfläche des Futters  und dem Kolbenboden 19 ein schmaler ring  förmiger Spalt 20 entsteht, durch den nach  erfolgter     Vorkammerzündung    der ausbla  sende     Vorkammerinhalt    radial gleichmässig  auf den gegen die Zylinderwandungen abge  schirmten     Hauptbrennraum    5 verteilt wird.  Die Höhe des Spaltes 20 ist höchstens gleich  dem halben Durchmesser des engsten Teils  des Verbindungskanals 6.

   Im Verein mit der  infolge der günstigen Wärmebedingungen  in der Vorkammer weichen und mit nur ge  ringem Zündverzug erfolgenden Vorkammer  zündung wird dadurch eine besonders weiche  und vollkommene     Verbrennung    mit hohem  Wirkungsgrad und mit Rauchfreiheit bei  allen Drehzahlen erzielt. Diese Anordnung  gewährleistet anderseits ein ungehindertes  Einströmen der Luft in die Vorkammer.  



  Gegebenenfalls kann auch die Vorkammer  vollständig durch ein ein- oder mehrteiliges  hohlkugeliges Futter ausgekleidet sein, wel  ches gegen die Wandung isoliert und an  einer oder mehreren Stellen, zum Beispiel  koaxial zum Verbindungskanal 6, (etwa an  der Stelle des Trichters 17 der Zeichnung)  abgestützt sein kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Dieselmaschine mit einer nur einen Teil des Brennraumes aufnehmenden gekühlten Vorkammer, welche mit dem Hauptbrenn- ra.um durch einen an einer der Einspritzdüse gegenüberliegenden Stelle in die Vorkammer einmündenden Kanal in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer auf der dem, Verbindungskanal zum Haupt- brennraum gegenüberliegenden Seite mit einer als Prallfläche für die in die Vorkammer überströmende Luft dienenden, wärme isolierend eingebauten Auskleidung versehen ist, welche koaxial zu dem aus der Einspritz düse austretenden Brennstoffstrahl ange ordnet ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Dieselmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer kugelförmig ist und die in die Vorkammer einströmende Luft an der Auskleidung zu einer Wirbelbewegung abgelenkt wird. 2. Dieselmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausklei dung durch einen Isolierspalt von der ge kühlten Vorkammerwandung getrennt ist. 3. Dieselmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausklei dung als ein von einem die Einspritzdüse umschliessenden und in der Vorkammer bohrung des Zylinderkopfes haltenden hül- senförmigen Teil gesondertes Einsatzstück ausgebildet ist. 4.

   Dieselmaschine nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der hülsenförmige Teil derart ausgebildet ist, dass er die Einspritzdüse gegen die Vorkammer abschirmt, wobei die Auskleidung im hülsenförmigen Teil einge schraubt und zusammen mit diesem aus dem Zylinderkopf herausnehmbar ist. .5. Dieselmaschine nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung auch gegen den hülsenförmigen Teil durch einen Spalt teilweise isoliert ist. 6. Dieselmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auch der die Vorkammer mit dem Hauptbrennraum ver bindende Kanal durch ein Einsatzfutter aus gekleidet ist. 7.

   Dieselmaschine nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 6, dadurch ge kennzeichnet, dass das den Verbindungs kanal zum Hauptbrennraum auskleidende Futter sich gegen die Vorkammer zur Auf nahme des aus der Einspritzdüse austreten- den Brennstoffstrahls derart erweitert, dass sich die Form der Erweiterung der Kugel form der Vorkammer anpasst.

   b. Dieselmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, das der Verbin dungskanal zwischen V orkaminer und Haupt- brennraum auf der Seite der Vorkammer er weitert ist, so dass die aus dein Hauptbrenn- raum in die Vorkammer überströmende Luft sich noch innerhalb des Kanals von der Kanalwandung ablöst. 9.

   Dieselmaschine nach Patentanspruch und Unteranspruch S, dadurch gekenn zeichnet, dass der nicht erweiterte Teil des Verbindungskanals nur so lang ist, wie es zur Erzielung einer gerichteten Führung des Luftstromes erforderlich ist, wobei sich die Erweiterung mit einer scharfen Kante an den nicht erweiterten Teil anschliesst. 10. Dieselmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt brennraum durch eine Vertiefung im Kolben boden gebildet wird. 11.

   Dieselmaschine nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich das den Verbin dungskanal zum Hauptbrennraum ausklei dende Futter bis in den Hauptbrennraum derart hineinstreckt, dass im obern Totpunkt des Kolbens zwischen dem Futter und dem Kolbenboden nur ein schmaler ringförmiger Spalt von der Höhe höchstens des halben kleinsten Durchmessers des Verbindungs kanals verbleibt, durch welchen der aus blasende Vorkammerinhalt nach allen Seiten radial auf den durch eine Vertiefung im Kolbenboden gebildeten Hauptbrennraum verteilt wird. 12.

   Dieselmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritz düse zur Zylinderachse schräg angeordnet ist, wobei der Verbindungskanal die gleiche Neigung aufweist wie die Einspritzdüse und exzentrisch in den Hauptbrennraum ein mündet.