-
Dieselmaschine mit einer Vorkammer und einem diese umgebenden Luftmantelraum
Bei Dieselmaschinen ist es bekannt, hinter der Einspritzdüse eine kleinere Vorkammer
mit engem Ausgang und hinter der ersteren eine größere Vorkammer mit weiterem Ausgang
in den Zylinderarbeitsraum anzuordnen. Andererseits ist es schon bekanntgeworden,
bei Brennkraftmaschinen mit dreigliedrigem Brennraum ringförmige Luftspeicher anzuwenden.
-
Demgegenüber besteht die vorliegende Erfindung in der Anordnung einer
kleinen Vorkammer, deren Luftinhalt nur für die Verbrennung der Leerlaufbrennstoffmenge
genügt und deren verengte Austrittsöffnung in der Richtung des Brennstoffstrahles
liegt, während die ringförmige Mündung der die Vorkammer umgebenden Frischluftkammer
einen größeren Flächeninhalt aufweist und in der Ebene der Austrittsmündung der
Vorkammer liegt, vor der ein zweiter Brennraum angeordnet ist, an den sich im Zylinder
ein dritter Hauptbrennraum anschließt. Dabei ergänzen sich die beiden letzten Räume
als Hauptbrennräume.
-
Durch die Verbrennung in drei hintereinanderliegenden Brennräumen
wird eine fast völlige Gleichdruckverbrennung erzielt. Die kleine Vorkammer und
ihr Luftinhalt genügen für die Verbrennung der Brennstoffmenge. Für die Hauptverbrennung
wird in , dem eine größere Luftmenge aufspeichernden Luftmantelraum, der um die
Vorkammer angeordnet ist, genügend Luft aufgespeichert.
-
Durch die weite ringförmige Austrittsmündung des Luftmantelraums,
der gleichzeitig in der Ebene der Austrittsmündung der Vorkammer liegt, wird eine
gleichmäßige Luftzuführung zu der Hauptverbrennungskammer bewirkt, wenn die Maschine
mit Vollast arbeitet.
-
Die im Luftmantelraum aufgespeicherte Luft wird also nur bei Vollast
herangezogen. Die völlige Gleichdruckverbrennung wirkt sich besonders bei allen
notwendig erscheinenden Belastungsfällen aus, was besonders bei schnell wechselnden
Belastungen, wie im Fahrzeugbetrieb, von Vorteil ist. Ferner werden das Triebwerk
übermäßig belastende Vorzündungsdrucke vermieden, wodurch eine wesentlich leichtere
Gestaltung des Kurbeltriebwerkes erzielt wird.
-
Die Erfindung läßt sich in verschiedener Weise ausführen. Sie ist
in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, die einen Längsschnitt
durch einen Zylinderbrennraum nebst Luft- und Leerlaufkammer zeigt.
-
Die Leerlaufkammer a, deren engere Austrittsmündung b als Düse dient
und in die kontinuierlich von der Brennstoffdüse c Brennstoff eingespritzt wird,
ragt in eine im Zylinderdeckel liegende Brennkammer d hinein. Die Leerlaufkammer
a ist ferner von einer ringförmigen Frischluftkammer e umgeben und oberhalb derselben
durch Wasserkühlung f gekühlt. Die Übergangskanäle g von der komprimierte Luft aufnehmenden
Frischluftkammer e, die konzentrisch um die Leerlaufkammer a herumgelegt ist, zur
Brennkammer d besitzen gegenüber dem abgedrosselten Leerkammermund b erheblich größeren
Querschnitt. Es ist zweckmäßig, auch den Übergangskanal ringförmig zu gestalten.
Leerlaufkammer
a nebst Brennkammer d und Frischluftkammer e sind schräg zum Kolben
angeordnet, und zwar in einem solchen Winkel gegenüber der Zylinderachse gelagert,
daß die in die Kamxrier ein- und austretenden Luft-bzw. Gasströme ohne plötzliche
Richtungsänderung geführt werden. Die austretenden Verbrennungsgase treffen auf
die flache Vertiefung h des Kolbens und werden dadurch nicht nur gleichmäßig abgelenkt,
sondern auch verteilt.
-
Durch diese Ausbildung ergeben sich drei Brennstrecken: x. die Brennstrecke
innerhalb der Leerlaufkammer, wo nur die Leerlaufarbeit geleistet wird; a. die Brennstrecke
bei der Düse b in der Kammer d, von der ein Teil der Hauptarbeit geleistet
wird; 3. die Brennstrecke, die sich auf -die Kolbenvertiefung h ausdehnt, auf der
die Hauptverbrennung stattfindet unter . Zuführung der in der Sonderkammer e komprimierten
Frischluft.
-
Natürlich spielen diese Verbrennungsvorgänge je nach Ausbildung der
Kammern ineinander über. Es wird also, eine fast völlige Gleichdruckverbrennung
erzielt.
-
Von Vorteil ist bei dieser Ausführung, daß nicht nur die Leerlaufkammer
a in ihrem oberen Teil, sondern auch die Sonderluftkammer e soweit konstruktiv möglich,
-wassergekühlt ist. Die Wasserkühlung der Leerlaufkammer e erstreckt sich auch noch
über einen Teil des in die Kammern d, e hineinragenden Brennmundes der Leerlaufkammer.
-
Verbrennungsvorgang und. Arbeitsweise gestalten sich dann wie folgt:
Bei hochgehendem Kolben wird die Frischluft verdichtet. Sie strömt sowohl in kammer
e als auch in Kammer a. Während aber der Ringkanal g zur Kammer e so groß bemessen
ist, daß das Überströmen ohne Druckabfall vor sich geht, besitzt die Leerlaufkammer
a nur eine so gering bemessene Öffnung b, daß hier nicht mehr der volle Druck zur
Geltung kommt. Der Brennstoff wird in die Leerlaufkammer a kontinuierlich eingespritzt,
und zwar zunächst in einer solchen Menge, daß die Leerlaufarbeit vor Kolbentotpunktlage
allein gedeckt wird. Durch das scharfe Einströmen der Luft in die Leerlaufkammer
a, das a@.ch bei geringer Aufwärtsbewegung des Kolbens vor Kolbentotpunktlage infolge
der herrschenden Druckdifferenz in den verschiedenen Räumen noch anhält, wird zunächst
der Leerlaufbrennstoff in Kammer a verwirbelt und verbrannt. Unter dem Einfluß des
Verpuffungsdruckes, der jetzt höher ist als der Druck in Kammer h, d"
e, ßtrömen die Abgase aus dem Brennmund der Leerlaufkammer über die Kammer
d nach dem Hauptbrennraum h, wo sie kurz vor Totpunktlage zur Wirkung kommen.
-
Mit den Abgasen ist gleichzeitig ein Teil der weiterhin durch die
Leerlaufkammer a eingespritzten Hauptmenge des Brennstoffes, die kontinuierlich
erfolgt, zur Kammer d, h übergetreten, wo sie infolge des erstrebten Druckausgleiches
weiter verwirbelt und mit dem Sauerstoff der in Raum h vorhandenen Frischluft in
innige Berührung korilmt und verbrennt, nachdem dieser Teil des Brennstoffes vorher
schon durch die sie umhüllenden heißen Abgase der Leerlaufkammer aufgelockert wurde.
-
Die Verbrennung kann nur so lange einwandfrei erfolgen, als Sauerstoff
bei genügender Verwirbelung verfügbar ist. Die Verpuffungsspitze dieser Teilverbrennung
wird deshalb nicht schroff in die Erscheinung treten, zumal der Überdruck einmal
gegen den weiterhin einspritzenden Brennstoffaden in die Leerlaufkammer a als auch
in die Kammer e abgeleitet wird, wobei in a neuerdings Verwirbelung einsetzt. Die
Verpuffungsspitze wird weiterhin deshalb nicht schroff in die Erscheinung treten,
weil der abgehende Kolben den Brennraum rasch vergrößert und für den weiteren Druckausgleich
sorgt.
-
Bei weiterem Abgang des Kolbens und Vergrößerung der Kammer h beginnt
nun Kammer e und zugleich etwas später die Kammer a abzublasen, wobei der restliche
Brennstoff neuerdings mit dem Sauerstoff aus Kammer e in Berührung kommt und verbrennt.
-
Bei geeigneter Größenbemessung der verschiedenen Kammern wird dann
praktisch Gleichdruckverbrennung erzielt werden, die nicht nur rauchlos vor sich
geht, sondern auch gestattet, das Kurbeltriebwerk leichter zu gestalten, als es
bisher unter Beachtung ausreichender Sicherheit möglich war.