DE1128221B

DE1128221B - Luftverdichtende Viertaktbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1128221B
Application number: DED29592A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alfred Hermann Mueller
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1958-12-16
Filing date: 1958-12-16
Publication date: 1962-04-19

Description

Luftverdichtende Viertaktbrennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Viertaktbrennkraftmaschine mit Selbstzündung und Direkteinspritzung des Brennstoffes gegen Ende des Verdichtungshubes des Kolbens aus einer im Zylinderkopf angeordneten Einspritzdüse mit gleichbleibendem Strahlkegelwinkel, ferner mit einem koaxial zur Einspritzdüse angeordneten, im wesentlichen scheibenförmigen ersten Brennraumteil im Kolben und mit einem konzentrisch zu diesem am Kolben angeordneten, von einem besonderen Einsatzkörper gebildeten zweiten, - rotationskörperförmigen Brennraumteil, dessen zylindrische Umfangswandung in den ersten Brennraumteil hineinragt und der in dieser Wandung tangential oder annähernd tangential liegende Bohrungen aufweist, welche die beiden Brennraumteile miteinander verbinden.
Die Erfindung besteht darin, daß in an sich bekannter Weise der Strahlkegelwinkel so gewählt ist, daß infolge der Kolbenbewegung der Brennstoff zunächst in den ersten Brennraumteil und anschließend auf die Innenwand des zweiten Brennraumteiles gespritzt wird.
Es wurde bereits eine luftverdichtende Viertaktbrennkraftmaschine mit im Zylinderkopf liegenden Ein- und Auslaßventilen und einer zentral in deren Arbeitskolben angeordneten rotationskörperförmigen Vorkammer vorgeschlagen, bei welcher die Vorkammer über eine Anzahl radial oder tangential zur Vorkammer gerichtete überströmbohrungen mit einem die Vorkammer umgebenden Ringraum im Arbeitskolben in Verbindung steht und bei welcher am Einlaßventil Drall in der Verbrennungsluft erzeugende Einrichtungen vorgesehen sind und sowohl die Vorkammer als auch der sie umgebende Ringraum mit dem Zylinderraum in drosselarmer oder drosselfreier Verbindung stehen. Bei dieser Brennkraftmaschine wird der Brennstoff ohne Wandberührung direkt in den mittleren Brennraumteil eingespritzt. Demgegenüber wird durch das Einspritzen des Brennstoffes zunächst in den äußeren und dann in den inneren Brennraumteil ein in zwei Stufen ablaufender Verbrennungsvorgang erzielt, bei dem schlagartige Verbrennungen vermieden werden. Die von dem Verbrennungsvorgang der ersten Stufe in dem ersten Brennraumteil herrührenden heißen Gase können ohne wesentliche Umlenkung in den zweiten Brennraum gelangen, um dort den Verbrennungsvorgang der zweiten Stufe zu unterstützen. Durch Wahl der Anzahl und der Größe der Verbindungsbohrungen ist es auf verhältnismäßig einfache Weise möglich, den schlagartige Verbrennungen vermeidenden Verbrennungsablauf in zwei Stufen hinsichtlich der Aufeinanderfolge der beiden Stufenverbrennungen zu steuern. Die Anordnung des ersten Brennraumteiles im Kolben selbst hat gegenüber einem über dem Kolben angeordneten und durch die Zylinderwandung begrenzten Brennraum den Vorteil, daß die Brennstoffstrahlen auf die heiße Wandung des Kolbens gerichtet werden können. Ein Auftreffen der Brennstoffstrahlen auf den Wandungen eines im Kolben angeordneten Brennraumes kann auch dann erzielt werden, wenn der Zylinderdurchmesser recht groß sein sollte.
Zur Vermeidung schlagartiger, hohe Spitzendrücke und starke Verbrennungsgeräusche erzeugender Verbrennungen und zur Erzielung eines abgestuft verlaufenden Verbrennungsvorganges mit gegenseitiger Beeinflussung der einzelnen Verbrennungsstufen sind neben Brennkraftmaschinen mit unterteiltem Brennraum, bei denen ein durch einen besonderen Einsatzkörper gebildeter Teilbrennraum unterhalb der zentral liegenden Einspritzdüse im Kolben vorgesehen ist, auch Dieselmaschinen an sich bekannt, die einen scheibenförmigen Hauptbrennraum und eine im Kolben liegende rotationskörperförmige Brennkammer aufweisen und bei welchen der Brennstoff mittels einer koaxial zu den Brennräumen im Zylinderkopf angeordneten Einspritzdüse bei gleichbleibendem Strahlkegelwinkel zunächst in den Hauptbrennraum und anschließend mit zunehmender Annäherung des Kolbens an seinen oberen Totpunkt in die innere Brennkammer im Kolben eingespritzt wird.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes können in an sich bekannter Weise Mittel, z. B. ein Schirmventil, vorgesehen sein, um der in, den Zylinder einströmenden Verbrennungsluft eine drehende Bewegung um die Zylinderlängsachse zu erteilen.
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Viertäktbrennkraftmaschine in Längsschnitten beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt die Stellung des Kolbens etwa bei Beginn der Einspritzung des Brennstoffs und Fig. 2 im oberen Totpunkt.
Nach Fig. 1 und 2 ist. in: dem Zylinder 1, der durch den Zylinderkopf 2 abgedeckt ist,'. der Kolben 3 angeordnet. In dem Kolben 3--.befindet sich der im wesentlichen scheibenförmig ausgebildete erste Brennraumtei14, dessen Mittelachse in der Mittellängsachse 5 des Zylinders 1 liegt. Am Boden 6 des Brennraumteiler 4 ist in die Gewindebohrung 7 der Einsatzkörper 8 eingesetzt, in. welchem konzentrisch zum ersten Brennraumteil 4 liegend der zweite Brennraumteil 9 angeordnet ist. Der zweite Brennraumteil 9 hat im wesentlichen eine zylindrische Form, sein Boden ist halbkugelig ausgebildet. Die Wandung 10 des Einsatzkörpers 8 ragt in den ersten- Brennraumteil 4 hinein und ist in der Höhe gegenüber der oberen Begrenzung des ersten Brennraumteiles 4 zurückgesetzt, wobei die obere Kante 11 der Wandung 10 in radialer Richtung leicht nach außen abfällt. Etwa in. Höhe des Bodens 6 von dem Brennraumteil 4 durchsetzen Bohrungen 12 die Wandung 10 des Einsatzkörpers 8 derart, daß durch diese Bohrungen eine Verbindung zwischen dem ersten Brennraumteil 4 und dem zweiten Brennraumteil9 hergestellt wird. In der Mittellängsachse 5 liegend ist in dem Zylinderkopf 2 die als Lochdüse ausgebildete Einspritzdüse 13 angeordnet, deren Brennstoffstrahlen 14 einen verhältnismäßig großen, gleichbleibenden Strahlkegelwinke115 beschreiben.
Während des Verdichtungshubes bewegt sich der Kolben 3 in dem Zylinder 1 in Pfeilrichtung 16 dem oberen Totpunkt zu. Wird etwa 28° vor dem oberen Totpunkt eingespritzt und nimmt man eine Spritzverzögerung von etwa 8° an, dann beginnt die eigentliche Einspritzung des Brennstoffes durch die Einspritzdüse 13 etwa 20° vor dem oberen Totpunkt in einer Stellung des Kolbens 3, wie in Fig. 1 dargestellt. Infolge des verhältnismäßig großen Strahlkegelwinkels 15 und der Tatsache, daß die Wandung 10 des Einsatzkörpers 8 in der Höhe zurückgesetzt ist und die obere Kante 11 der Wandung 10 nach außen geneigt ist, sind die Brennstoffstrahlen 14 in der gezeigten Kolbenstellung in den ersten Brenuraumteil4 gerichtet, und wie beim üblichen Direkteinspritzmotor wird die Verbrennung mit entsprechendem Zündverzug eingeleitet. Nachdem ein Teil der Gesamteinspritzung, z. B. zwei Drittel der Gesamteinspritzung, beendet ist und sich der Kolben 3 unterdessen weiter gegen den oberen Totpunkt zu bewegt hat, werden die Brennstoffstrahlen 14 bei gleichbleibendem Strahl kegelwinkel 15, wie Fig. 2 zeigt, von der Innenwand der Wandung 10 des Einsatzkörpers 8 abgefangen.. Die Brennstoffstrahlen 14 gelangen demnach in den zweiten Brennraumteil9, wo die Verbrennung fortgesetzt wird. Die Verbrennung in den beiden Brennraumteiler 4 und 9 läuft also in zwei Stufen ab, wodurch eine schlagartige Verbrennung vermieden wird und die Spitzendrücke und die Verbrennungsgeräusche vermindert werden.
Durch die heißen Gase, die von dem Verbrennungsvorgang der ersten Stufe in dem ersten Brennraumteil 4 herrühren und durch die Bohrungen 12 in den zweiten Brennraumteil 9 strömen, wird der Verbrennungsvorgang in der zweiten Stufe in dem zweiten Brennraumteil9 wirkungsvoll unterstützt. Durch die heiße Wandung 10 des Einsatzkörpers 8 werden die Gemischaufbereitung und der Verbrennungsablauf im zweiten Brennraumteil9 im günstigen Sinne beeinflußt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Luftverdichtende Viertaktbrennkraftmaschine mit Selbstzündung und Direkteinspritzung des Brennstoffes gegen Ende des Verdichtungshubes des Kolbens aus einer im Zylinderkopf angeordneten Einspritzdüse mit gleichbleibendem Strahlkegelwinkel, ferner mit einem koaxial zur Einspritzdüse angeordneten, im wesentlichen scheibenförmigen ersten Brennraumteil im Kolben und mit einem konzentrisch zu diesem am Kolben angeordneten, vom einem besonderen Einsatzkörper gebildeten zweiten, rotationskörperförmigen Brennraumteil, dessen zylindrische Umfangswandung in den ersten Brennraumteil hineinragt und der in dieser Wandung tangential oder annähernd tangential liegende Bohrungen aufweist, welche die beiden Brennraumteile miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Strahlkegelwinkel so gewählt ist, daß infolge der Kolbenbewegung der Brennstoff zunächst in den ersten Brennraumteil (4) und anschließend auf die Innenwand des zweiten Brennraumteiler (9) gespritzt wird.
2. Viertaktbrennkraftmaschine nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise Mittel, z. B. ein Schirmventil, vorgesehen sind, um der in den Zylinder einströmenden Verbrennungsluft eine drehende Bewegung um die Zylinderlängsachse zu erteilen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 395 207, 484 401, 515100 ; deutsche Auslegeschrift Nr. 1032597; deutsche Patentanmeldung F 7370 Ia/46 a2 (bekanntgemacht am 9. 10. 1952) ; österreichische Patentschrift Nr. 159 850; USA.-Patentschrift Nr. 1708 056. In Betracht gezogene ältere Patente Deutsches Patent Nr. 1084 519.