DE1013461B

DE1013461B - Wirbelkammerdieselmaschine

Info

Publication number: DE1013461B
Application number: DED17346A
Authority: DE
Inventors: Otto Hartmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1954-03-19
Filing date: 1954-03-19
Publication date: 1957-08-08

Description

Wirbelkammerdieselmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Wirbelkammerdieselmaschine mit einem in Richtung der Einspritzdüse verlaufenden, die Wirbelkammer mit dem Hauptbrennraum verbindenden Überströmkanal, bei welcher der Brennstoff im wesentlichen in Richtung des Überströmkanals gegen die Wandung desselben gespritzt und hierbei durch die im Verdichtungshub in die Wirbelkammer übertretende Luft in diese bzw. nach der Zündung des Brennstoffes in der Wirbelkammer durch den ausblasenden Wirbelkammerinhalt in den Hauptbrennraum mitgenommen wird.
Es sind Wirbelkammermaschinen mit kugelförmiger Wirbelkammer bekannt, bei denen die Einspritzdüse dem Überströmkanal gegenüber angeordnet ist und der Brennstoff entweder ganz auf die gegenüberliegende Kammerwand oder teilweise auf diese und teilweise in den überströmkanal bzw. gegen dessen Wandung gespritzt wird. Der Brennstoff muß hierbei die gesamte Wirbelkammer und den darin erzeugten Luftwirbel durchqueren, so daß nur ein geringer Bruchteil des eingespritzten Brennstoffes die Wandung im flüssigen Zustand erreicht.
Entsprechendes gilt auch für andere bekannte Maschinen mit im wesentlichen ringförmiger Wirbelkammer, bei denen die aus dem Zylinderraum in die Wirbelkammer verdrängte Luft beim Austritt aus einem verhältnismäßig langen Überströmkanal zu einem zum Überströmkanal gleichachsigen Ringwirbel umgelenkt wird. Der Brennstoff wird hierbei quer durch den verhältnismäßig breiten Ringwirbel hindurchgespritzt, was jedoch eine ungleichmäßige Mischung ergibt.
Die Erfindung bezweckt vor allem eine bessere Mischung von Brennstoff und Luft und gleichmäßigere und vollkommenere Verbrennung und besteht in der Hauptsache darin, daß der nahe an die Einspritzdüse heranführende Überströmkanal in an sich bekannter Weise nur durch einen verengten Ringquerschnitt mit der denselben etwa ringförmig umschließenden Wirbelkammer verbunden ist und daß ferner der Brennstoff in einem hohlkegeligen Strahl ganz oder zu einem wesentlichen Teil unter Überquerung des Ringquerschnittes nach kurzem Spritzweg gegen die Wandung des Überströmkanals unter einem spitzen Winkel gespritzt wird.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es für die Aufbereitung und Zündwilligkeit des Brennstoffes von besonderem Vorteil ist, den Brennstoff in noch flüssiger Form auf die Wandung des überströmkanals, also an einer Stelle hoher Luftgeschwindigkeit, aufzubringen, wo die Brennstoffteilchen von der durch den Kanal hindurchströmenden Luft entsprechend dem Rhythmus der Maschine abgenommen und in mehr oder weniger dampfförmigem Zustand auf die in der Wirbelkammer bzw. im Hauptbrennraum befindliche Luft verteilt werden.
Zweckmäßig wird der Brennstoff z. B. mittels einer üblichen Zapfendüse in einem hohlkegeligen, möglichst schleierförmigen Strahl in den Überströrnkanal gespritzt, so daß der Brennstoff als dünne Schicht die Wandung des Überströmkanals bedeckt. Doch kann der Brennstoff auch in mehreren einzelnen Strahlen auf die Kanalwandung gespritzt werden.
Vorzugsweise ist die Wirbelkammer im wesentlichen als flache Scheibe oder etwa in Form eines die Achse des Brennstoffstrahles umschließenden ringförmigen Raumes ausgebildet. Der aus der Düse austretende Brennstoffstrahl kann infolgedessen schon nach kurzem Strahlweg unter Durchquerung der in Achsrichtung verhältnismäßig niedrigen Wirbelkammer auf die Kanalwandung auftreffen. Der überströmkanal hat hierbei vorzugsweise eine Länge, welche die axiale Höhe der Wirbelkammer zwischen der Einspritzdüse und der der Düse gegenüberliegenden Mündung des Überströmkanals um ein Mehrfaches übertrifft, so daß sich an der Kanalwandung eine ausgedehnte Brennstoffschicht ausbilden kann. Der Kanal kann zylindrisch oder leicht konisch nach der Wirbelkammer oder auch nach dem Hauptbrennraum erweitert sein.
Durch die Erfindung ist eine besonders vollkommene Aufbereitung des Brennstoffes bei gleichzeitig günstigster Mischung von Luft und Brennstoff und ruhigem Gang der Maschine erzielbar. Infolgedessen können ein hoher Mitteldruck und hohe Leistung erreicht werden. Gleichzeitig können bei verhältnismäßig großem Kanalquerschnitt die Pump-oder Drosselverluste der Maschine sehr gering gehalten werden, und der Kolben kann mit einfachem unzerklüftetem Boden ausgebildet sein.
Die Wirbelkammer kann insbesondere bei zwei im Zylinderkopf angeordneten Ventilen seitlich und schräg zur Zylinderachse angeordnet sein, vorzugsweise derart, daß der Überströmkanal unter einem spitzen Winkel zur Zylinderachse und exzentrisch in den durch eine flache Mulde im Kolbenboden gebildeten Hauptbrennraum ausmündet. Zur Erleichterung des Anlassens kann eine Glühkerze in der Wirbelkammer vorgesehen werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Ausführung mit zylindrischem überströmkanal und Fig. 2 und 3 eine Ausführung mit leicht konischem Überströmkanal, wobei sich der Kanal in Fig. 2 nach der Vorkammer und in Fig. 3 nach dem Hauptbrennraum zu leicht erweitert.
Im Zylindergehäuse 10 bewegt sich der Kolben 11, welcher in seiner oberen Totpunktlage dargestellt ist. Im Zylinderkopf 12 sind z. B. je ein Einlaß- und ein Auslaßventil untergebracht, von denen ein Ventil bei 13 angedeutet ist. Auf der den Ventilen entgegen= gesetzten Seite der Zylinderachse befindet sich die Wirbelkammer 14, welche im wesentlichen als ringförmiger Raum ausgebildet ist und durch einen verhältnismäßig langgestreckten überströmkana115 mit dem Hauptbrennraum 16 verbunden ist, der durch eine flache Vertiefung im Kolbenboden gebildet wird. Die Achse der Wirbelkammer und des überströrnkanals verläuft unter einem spitzen Winkel zur Zylinderachse, wobei der Überströnikanal und die Einspritzdüse 17 in gemeinsamer Achsrichtung liegen und der Überströmkanal exzentrisch zur Zvlinderachse in den Hauptbrennraum mündet. Eine Glühkerze 18 ist seitlich im Zylinderkopf zur Beheizung der Wirbelkammer 14 angeordnet.
Wie ersichtlich, weist der Überströmkanal 15 bei verhältnismäßig großer Weite eine Länge auf, welche das Mehrfache der axialen Höhe der Wirbelkammer zwischen der Einspritzdüse 17 und der Ausmündung des Kanals 15 in die Wirbelkammer 14 beträgt.
Der Brennstoff wird in einem hohlkegelförmigen Strahl 19 aus der Düse unter einem spitzen Winkel flach gegen die Wandung des Überströmkanals 15 gespritzt, wo er bereits nach verhältnismäßig kurzem Spritzweg in noch flüssiger Form die Wandung trifft und sich auf der Kanalwandung in einer dünnen Schicht ablagert. Die im Verdichtungshub in Richtung x überströmende Luft nimmt ihn hierbei von der Wandung in teilweise verdampftem Zustand wieder auf und verteilt ihn mittels der Ringwirbel y in der ringförmigen Wirbelkammer.
Sobald die Zündung in der Wirbelkammer eingesetzt hat, wird der noch nach diesem Zeitpunkt gegen die Kanalwandung eingespritzte weitere Brennstoff von dem aus der Wirbelkammer austretenden Wirbelkammerinhalt erfaßt und in Pfeilrichtung x' in den Hauptbrennraum eingeblasen.
Gegebenenfalls kann auch ein Teil des Brennstoffes geradlinig durch den Kanal hindurch in den Hauptbrennraum oder auch seitlich in die Wirbelkammer gespritzt werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Kanal 15 in Richtung auf die Wirbelkammer 14 bzw. die Düse 17 leicht konisch erweitert. Er wird daher den Brennstoff mehr trichterförmig als im Falle des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels aufnehmen.
Im Falle der Ausführung nach Fig. 3, bei welcher sich der Kanal 15 nach dem Hauptbrennraum zu erweitert, kann jedoch der Brennstoff in besonders feiner schleierförmiger Schicht auf die Wandung des Kanals aufgebracht werden, da der Winkel zwischen den einzelnen Brennstoffstrahlen und der Kanalwandung besonders klein ist.

Claims

PATEN TANSPRÜCHr 1. Wirbelkammerdiesehnaschine mit einem in Richtung der Einspritzdüse verlaufenden, die Wirbelkammer mit dein Hauptbrennraum verbindenden Überströmkanal, bei welcher der Brennstoff im wesentlichen in Richtung des Überströmkanals gegen die Wandung desselben gespritzt und hierbei durch die im Verdichtungshub in die Wirbelkammer übertretende Luft in diese bzw. nach der Zündung des Brennstoffes in der Wirbelkammer durch den ausblasenden Wirbelkaminerinhalt in den Hauptbrennraum mitgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der nahe an die Einspritzdüse heranführende Überströnikanal in an sich bekannter Weise nur durch einen verengten Ringquerschnitt mit der denselben etwa ringförmig umschließenden `Virb°Ika,mmer verbunden .ist und daß ferner der Brennstoff in einem hohlkegeligen Strahl ganz oder zu einem wesentlichen Teil unter Überqu-rung des Ringquerschnitts nach kurzem Spritzweg gegen die Wandung des überströmkanals unter einem spitzen Winkel gespritzt wird, so daß der Brennstoff die Wandung des Überströmkanals auf einer verhältnismäßig ausgedehnten zylindrischen Fläche trifft.
2. Wirbelkammerdieselmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des überströmkanals in an sich bekannter Weise ein Mehrfaches der axialen Höhe der Wirbelkammer beträgt.
3. Wirbelkammerdieselmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal sich zur Wirbelkammer leicht konisch erweitert.
4. Wirbelkammerdieselmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal sich zum Hauptbrennraum leicht konisch erweitert.
5. Wirbelkammerdieselmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströnikanal in an sich bekannter Weise unter einem spitzen Winkel zur Zylinderachse, und exzentrisch zu dieser in den durch eine flache Mulde im Kolbenboden gebildeten Hauptbrennraum ausmündet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 704 342, 873 328, 865 683; französische Patentschriften Nr. 903 949, 785 376.