DE1526322A1

DE1526322A1 - Einspritzverfahren fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1526322A1
Application number: DE19661526322
Authority: DE
Inventors: Meurer Dr Siegfried
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1966-04-09
Filing date: 1966-04-09
Publication date: 1970-02-12
Also published as: SE309133B; DE1526322B2; DE1526322C3

Description

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg, Aktiengesellschaft Augsburg
Stadtbachstr. 1

M 69 117 Ia/46a2

(P. B. 2404) Augsburg, den 26. März 1969

Einspritzverfahren für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit im Kolben liegendem im wesentlichen rotationskörperförmigem Brennraum und etwa zentral im Zylinderdeckel angeordneter Düse, welche den Brenn» stoff annähernd radial auf die Brennraumwand aufspritzt, von welcher er durch die im Brennraum rotierende Luft abgelöst, mit dieser vermischt und verbrannt wird, wobei die Brennraumwandfläche im Bereich der auftreffenden Strahlen gegen die Brennraumachse hin zur Vergrößerung der Fläche vorspringend ausgebildet ist.

Bei Brennkraftmaschinen mit direkter Einspritzung durch eine zentral angeordnete Düse soll nach Möglichkeit eine Wandberührung des eingespritzten Kraftstoffs vermieden werden, weil dabei der zwangsweise senkrecht auf die Wand aufgebrachte Kraftstoff ohne Anwendung besonderer Maßnahmen nicht mehr rechtzeitig verdampft und verbrannt werden kann, so daß die Verbrennung und damit auch der Wirkungsgrad schlecht wird.

Andererseits ist auch ein Verbrennungsverfahren bekannt, bei welchem der Kraftstoff bewußt in einem dünnen Film auf die Brennraumwand tangential aufgespritzt und zugleich der einströmenden Luft eine Drehbewegung hoher Geschwindigkeit verliehen und die Brennraumwand auf einer solchen Temperatur gehalten wird, daß der Kraftstoff in Dampfform aber vollständig von der Wand abgelöst, vermischt und verbrannt wird. Ein derartiges Verfahren zeichnet sich durch eine ruß- und klopffreie Verbrennung aus. BAD

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Die Anwendung dieses Verfahrens erfordert jedoch eine spezielle kugelförmige Gestalt des Brennraums und insbesondere eine besondere Lage der Einspritzdüse, nämlich tangential zur Oberfläche des kugeligen Brennraums, da sonst ein rückprallfreies filmartiges Aufspritzen des Brennstoffs nicht gewährleistet ist.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die durch die Wandverteilung des Kraftstoffs erzielbaren Vorteile auch bei Brennkraftmaschinen mit zentral angeordneter Düse zu nützen. Dies kann bei einer Brennkraftmaschine der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch ermöglicht werden, daß die Wand des Brennraums in der Nähe des oberen Randes mit sich in Richtung der Luftdrehung radial verbreiternden, über einen Teil des Umfangs reichenden Rippen versehen ist, die jeweils in der Nähe der Brennstoffauftreffstelle beginnen. Durch diese Verrippung kann infolge der Oberflächenvergrößerung die Verdampfungsgeschwindigkeit von der Brennraumwand weg auf die erforderliche Höhe gebracht werden. Gleichzeitig wird damit verhindert, daß die nach Einsetzen der Verbrennung im Bereich des Bodens der Mulde auftretende Expansionsströmung in Richtung auf den Zylinderraum oder die Kolbenbewegung in Verbindung mit der Trägheit des Kraftstoffes auf der Wandung den auf der Wand verteilten Kraftstoff nach oben in die kalten Zonen nahe dem Zylinder· kopf wegträgt, in denen die für das Verdampfen erforderliche hohe Temperatur nicht mehr vorhanden ist.

Es sind zwar Brennkraftmaschinen mit im Kolben liegendem Brennraum bekannt, wobei im Ubertrittskanal schräg radial verlaufende Nuten vorgesehen sind. Diese dienen jedoch nur zur Begünstigung des Ablösevorgangs des als dünner Film direkt von einer außermittigen Düse auf die Wand aufgetragenen Brennstoffs.

Bei einer anderen bekannten Ausführung, bei der ebenfalls der Kraftstoff als dünner Film direkt auf die Wand aufgetragen wird, sind auf dem Großteil der Brennraummantelfläche Rillen vorgesehen, durch welche die

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Oberflächenrauhigkeit vergrößert wird, und durch welche durch Fangwirkung eine Veränderung der Kraftstoffverteilung auf der Wand infolge der bei der Kolbenbewegung auftretenden Beschleunigungskräfte verhindert werden soll.

Es ist auch ein Brennkraftmaschinenkolben mit rotationskörperförmigem Brennraum bekannt, in welchen von einer zentral aber schräg angeordneten Düse der Brennstoff eingespritzt wird. Eine Ausbreitung des Brennstoffs auf der Brennraumwand kann hier jedoch nicht erfolgen, weil der Brennstoff jeweils kurz vor einer achsparallelen Wirbelkante aufgespritzt wird.

Bei einer anderen bekannten Brennkraftmaschine ist im rotationskörperförmigen Brennraum des Kolbens im Bereich der auftreffenden Brennstoff-Strahlen dessen Oberfläche zwar durch eine Anzahl Warzen vergrößert, die jedoch nicht in der Nähe des oberen Randes vorgesehen sind. Die dicht beieinanderliegenden Warnen verhindern jedoch die Ausbreitung des Brennstoff-ilms und damit die Verringerung der Schichtstärke.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Kolbenboden Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II - II der Fig. 1.

Im Kolben 1 ist in bekannter Weise zentral ein rotationskörperförmiger Brennraum 2 vorgesehen, auf dessen Wand der Kraftstoff durch eine etwa koaxial angeordnete Düse 3 an einer oder mehreren Stellen annähernd senkrecht aufgespritzt wird. Um die Verdampfungsgeschwindigkeit zu erhöhen, ist der Brennraum in der Nähe seines oberen Randes mit einer oder mehreren über einen Teil des Umfangs reichenden Rippen 4 versehen, die in den Brennraum vorstehen, wulstförmigen Querschnitt aufweisen und im

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Bereich des oder der auftreffenden Brennstoffstrahlen in die Brennraum· wand verlaufen. Die Zahl der Rippen 4 in Umfange richtung entspricht der Anzahl Brennstoffstrahlen. Der zweckmäßigerweise am Beginn der Verrippung auf die Brennraumwand aufgetragene Brennstoff wird durch die im Brennraum rotierende Luftbewegung, die in bekannter Weise durch Drallkanäle, Wirbelschirme oder dgl. erzeugt wird, auf der Brennraumwand bzw. den Rippen ausgebreitet und kann hier infolge der hohen Wandtemperatur und seiner geringen Stärke schnell verdampfen. Im weiteren Verlauf wird der Brennstoff in Dampfform durch die weiterhin kreisende Luftbewegung in bekannter Weise allmählich von der Wand abgelöst, vermischt und verbrannt.

Um eine möglichst schnelle Verdampfung zu erzielen, können beispieleweise die Rippen 4 auf einem in den Kolben eingegossenen ringförmigen Einsatz 5^ z. B. aus Stahl angeordnet sein. Durch geeignete Formgebung (siehe Fig. Z), bei welcher sich der Ring vom obersten Kolbenring bis zur Mitte des oberen Kolbenbodens, also in Bereichen erstreckt; in denen bekanntlich hohe Temperaturen herrschen, kann die Verdampfung wesentlich beschleunigt werden·

Durch Anbringung ringförmiger Schlitze 6 kann zusätzlich die Wärmeabfuhr aus den Rippen 4 vermindert werden.

Die Erfindung ist nicht auf das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

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Claims

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg, Aktiengesellschaft Augsburg Stadtbachstr. 1 . M 69 117 Ia/46a2 (P. B. 2404) Augsburg, den 26. März 1969 Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit im Kolben liegendem im wesentlichen rotationskörperförmigem Brennraum und etwa zentral im Zylinderdeckel angeordneter Düse, welche den Brennstoff annähernd radial auf die Brennraumwand aufspritzt,. von welcher er durch die im Brennraum rotierende Luft abgelöst, mit dieser vermischt und verbrannt wird, wobei die Brennraumwandfläche im Bereich der auftreffenden Strahlen gegen die Brennraumachse hin zur Vergrößerung der Fläche vorspringend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Brennraums (2) in der N'ihe des oberen Randes mit sich in Richtung der Luftdrehung radial verbreiternden, über einen Teil des Umfangs reichenden Rippen (4) versehen ist, die jeweils in der Nähe der Brennstoffauftreffstelle beginnen.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Rippen (4) pro Einspritzstrahl am Umfang verteilt angeordnet sind.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (4) bzw. Rippenbündel an einem in den Kolben (1) eingesetzten sich ringförmig vom Kolbenboden bis in den Bereich des obersten Kolbenrings erstreckenden ringförmigen Einsatz (5) angeordnet sind.

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4. Brennkraftmaschine nach Anspruch Z und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Einsatz (5) aus gut wärmeleitendem Ma« terial besteht.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (4) etwa über 1/3 der Brennraumtiefe reichen.

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