DE967752C

DE967752C - Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzuendung und einer Vorkammer

Info

Publication number: DE967752C
Application number: DEM24918A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner V Mallinckrodt
Original assignee: Maybach Motorenbau GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1953-01-13
Filing date: 1953-01-13
Publication date: 1957-12-12

Description

Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung und einer Vorkammer Es ist ein Einsatz für die Vorkammer einer luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschi:ne mit Selbstzündung bekannt, der mit dem Zylinderraum durch eine Überströmöffnung in Verbindung stecht und, in den Zylinderraum hineinragend, mit dem Kolben in dessen innerer Totpunktstellung einen Drosseldiurchlaß bildet. Der Kraftstoff wird durch die Vorkammer und durch die Überströmöffnung nahezu ungedrosselt in einem Strahl frei auf den Kolbenboden aufgespritzt und dort verteilt. Das hat den Nachteil; daß der Kolbenboden an dieser Stelle thermisch besonders hoch belastet ist.
Ein anderer bekannter Einsatz hat mehrere nahe an seinem Umfang gleichmäßig verteilte, parallele Bohrungen, und seine vorkammerseitige Stirnfläche ist als Prallfläche ausgebildet, gegen die der Kraftstoff in einem einzigen Strahl gespritzt "wird. Auf der zylinderraumseitigen Stirnfläche des Einsatzes ist eine kegelig sieh nach dem Kolbenboden zu verengende Ausnehmung angeordnet. Mit diesem Einsatz wird zwar der Kraftstoff bereits zum größten Teil durch das Aufprallen auf die vorkammerseitige Stirnfläche des Einsatzes in der Vorkammer aufbereitet. Die aus den einzelnen Bohrungen austretenden Stichflammen werden jedoch durch die kegelige Verengung zu einer einzigen Stichflamme zus@ammengefaßt, die ebenfalls dien mittleren Teil des Kolbenbodens thermisch ,hoch belastet.
Durch einen schirmartigen Einsatz nach einet anderen bekannten Bauart hat man diesem Übelstand abzuhelfen versucht. Die aus den einzelnen Bohrungen austretenden Stichflammen werden hierbei durch den Schirm nach außen abgelenkt und ausgebreitet. Wie Vergleichsversuche ergeben haben, zeigt dieser Einsatz besonders bei höherer Belastung ungünstige Eigenschaften.
Die Erfindung, durch welche die genannten Nachteile vermieden werden sollen, geht aus von der zweitgenannten Bauart und bezieht sich auf eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmasch.ine mit Selbstzündung und mit einer Vorkammer im Zylinderkopf, in die der Kraftstoff eingespritzt wird und die mit dem Zylinderraum über einen Einsatz verbunden .ist, der mehrere nahe an seinemUmfang gleichmäßig verteilte, parallele Bohrungen hat und dessen vorkamme rseitige Stirnfläche als Prallfläche ausgebildet ist, gegen die der Kraftstoff in einem einzigen Strahl gespritzt wird., während auf der zyl.inderraumseitigen Stirnfläche des Einsatzes eine Ausnehmung angeordnet ist, in deren Umfang die Bänrungen münden.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, d'aß die Ausnehmung dies Einsatzes zylindrisch sowie etwa so tief ist wie der Durchmesser einer Bohrung und daß der Einsatz mit der Wandung der Ausnehmung än an sich bekannter Weise in den Zy- linderraum bis nahe an den Boden des vorzugsweise mit einer Mulde versehenen Arbeitskolbens in dessen innerer Totpunktstellung hineinragt, wobei der D.urchlaßquerschnitt zwischen der Wandung der Ausnehmung und dem Boden des Arbeitskolbens größer ist als der freie Durahströmquerschnitt des Einsatzes.
Vorteilhaft sind die Bohrungen des Einsatzes gemäß der Erfindung etwa fünfmal so lang wie ihr Durchmesser.
Besonders günstige Ergebnisse- in allen Lastbereichen zeigt der Einsatz in einer kugeligen, vorzugsweise abgeplatteten Vorkammer, die etwa zentral angeordnet ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann hierbei die vorkammerseitige Stirnfläche des Einsatzes, wie an sich bekannt, den unteren Teil der kugeligen Vorkammer, gegebenenfalls die untere Abplattung, bilden, oder der Einsatz kann auch in die Vorkammer hineinragen..
Die sorgfältige Abstimmung aller vorstehenden Merkmale aufeinander ermöglicht, wie Versuche ergeben haben, eine günstige thermische Aufbereitung des Kraftstoffes nahezu im gesamten höheren Lastbereich.
Weitere Ausbildungen der Erfindung sind dadurch möglich, daß der Boden des Kolbens eine Erhöhung hat, die- in dessen innerer Totpunktstellung in die zylindrische Ausnehmung des Einsatzes hineinragt. Die Wandung der zylindrischen Ausnehmung kann auch Durchbrüche haben.
Zweckmäßig sind die Ränder der Bohrungen des Einsatzes auf der Vorkammerseite abgerundet und auf der Zyl.inderraie zur Erzielung besserer Verwirbelung scharfkantig ausgebildet.
An dem Wesen der Erfindung wird nichts geändert, wenn die Bohrungen in an sich bekannter Weise im Einsatz so angeordnet sind, daß ihre Mündungen an den beiden Stirnseiten des Einsatzes in einer Umfangsrichtung zur Erzeugung eines Dralles gegeneinander versetzt sind. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, und zwar Fig. r einen Längsmittelschnitt durch den Zylinder einer Einspritzbrennkraftmaschine und Fig. 2 eine Draufsicht auf den Einsatz in Richtung des Pfeiles A.
i ist der Zylinderkopf einer Bren.nkraftmaschine mit Ein- bzw. Aus.l.aßventilen 2 bzw. 3. 4 ist der Zylinder, 5 der Arbeitskolben mit einer Mulde 6. 7 ist eine zentral angeordnete Vorkammer, an deren oberer Seite eine Einl.ooheinspritzdüse 8 sitzt. 9 ist ein Einsatz gemäß der Erfindung, der mit einem Gewinde 1o mit der Vorkammer 7 verschraubt ist, wobei sich ein Bund i i des Einsatzes gegen den Boden des Zylinderkopfes i legt. Der Einsatz 9 hat sechs Bohrungen 12, die auf der Vorkammerseite bei 12" abgerundet sind, während sie auf der Zylinderraumseite bei 12b scharfkantig bleiben. 13 ist der Kern des Einsatzes mit einer vorkammerseitigen Prallfläche 13Q. 14 ist eine zylinderraumseitige Ausnehmung des Einsatzes 9 'mit einer Wandung 15.
Während des Verdichtungshubes wird ein Teil der verdichteten Luft in die Vorkammer übergeschoben und beim Durchgang durch die Bohrungen 12 erhitzt. Gegen Ende -des Hubes wird der Kraftstoff aus der Einlochdüse 8 in die Vorkammer 7 eingespritzt. Der spitzkegelige Strahl prallt gegen die Pral'lfläche 11, des Einsatzes 9, wird radial umgelenkt und von der einströmenden Luft erfaßt, die innerhalb der Vorkammer 7 etwa meinem Ring wirbelt. Nach der Initialzündung steigt der Druck in der Vorkammer 7 stark an, und die Kammer bläst ab. Das Brenngasgemisch gelangt durch die Bohrungen 12 in die Ausnehmung 14. Da der Durchlaßquerschnitt zwischen der Wandung 15 der Aus.nehmung 14 und dem Boden des Kolbens 5 größer ist als der freie Durchströmquerschn-itt der sechs Bohrungen 12 dies Einsatzes 9, wird das Gemisch nicht gestaut. Es verwirbelt sich vielmehr nochmals in der Ausnehm.un:g 14, so daß Brennspuren der einzelnen Strahlen auf dem Kolbenboden weitgehend vermieden werden, und strömt dann urigedrosselt radial in den Zylinderraum ab. Durch die Mulde 6 wird die Restverbrennung besonders begünstigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung und mit einer Vorkammer im Zylinderkopf, .in die der Kraftstoff eingespritzt wird und die mit dem Zylinderraum über einen Einsatz verbunden ist, der mehrere nahe an seinem Umfang gleichmäßig verteilte, parallele Bohrungen hat und dessen vorkammerseitige Stirnfläche als Praldfläche ausgebildlet ist, gegen die der Kraftstoff in einem einzigen Strahl gespritzt wird, während auf der zylinderrau mseitigen Stirnfläche des Einsatzes eine Ausnehmung angeordnet .ist, in deren Umfang die Bohrungen münden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (14) des Einsatzes (9) zylindrisch sowie etwa .so tief ist wie der DuTchmesser einer Bohrung (12) des Einsatzes (9) und daß der Einsatz (9) mit der Wandung (15) der Ausnehmung in an sich bekannter Weise in den Zylinderraum bis nahe an den Boden des vorzugsweise mit einer Mulde (6) versehenen Arbeitskolbens (5) in dessen innerer Totpünktstellung hineinragt, wobei der Durchlaßquerschnitt zwischen der Wandung (15) der Ausnehmung (14) und dem Boden des Arbeitskolbens (5) größer ist als der freie Durchströmquerschnitt des Einsatzes (9).
2. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (12) des Einsatzes (9) etwa fünfmal so lang sind wie ihr Durchmesser.
3. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch i und 2 mit einer kugeligen, vorzugsweise abgeplatteten Vorkammer, die etwa zentral angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vorkammerseitige Stirnfläche des Einsatzes (9) dien unteren Teil der kugeligen Vorkammer (7), gegebenenfalls die untere Abplattung, bildet.
4. Einspritzbrennkraftmasc'hine nach Anspruch i und 2 mit einer kugeligen, vorzugsweise abgeplatteten Vorkammer, die etwa zentral angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet. d.aß der Einsatz (9) in die Vorkammer (7) hineinragt.
5. E,inspritzbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Kolbens (5) eine Erhöhung hat, die in dessen innerer Totpunktstellung in die zylindrischeAusnehmung (14) des Einsatzes (9) hineinragt.
6. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, d:aß die Wandung (15) der zylindrischen Ausnehmung (14) Durchbrüche hat.
7. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Bohrungen (12) des Einsatzes (9) auf der Vorkammerseite (bei 12Q) abgerundet und auf der Zylinderraumseite (bei 12b) scharfkantig sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 695 145, 855 924. 7o6 134, 539 563 deutsches Gebrauchsm.üster Nr. 1476 729; schweizerische Patentschrift Nr. 282496; britische Patentschriften Nr. 517432, 384496; französische Patentschrift Nr. 791772; USA.-Patentschriften Nr. 2 304 979, 2 561 628; Motortechnische Zeitschrift (MTZ) 1940, Heft 5, S.150.