DE1913115B2

DE1913115B2 - Gemischverdichtende brennkraftmaschine mit fremdzuendung

Info

Publication number: DE1913115B2
Application number: DE19691913115
Authority: DE
Inventors: Frantischek Dipl Ing Trutnov Fidrmuc (Tschechoslowakei)
Original assignee: Automobilove Zavody np
Current assignee: Automobilove Zavody np
Priority date: 1968-03-15
Filing date: 1969-03-14
Publication date: 1973-06-20
Also published as: SE349351B; AT304178B; NL6903912A; FR2004033A1; GB1224726A; DE1913115A1; DE1913115C3

Description

Die Erfindung bezidit sich auf eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, deren Brennraum zum Teil im Zylinderkopf durch dachförmig geneigte, je ein Gaswechselventil aufnehmende ebene Flächen und zum Teil durch eine Ausnehmung im Kolben gebildet ist.

Eine Brennkraftmaschine dieser Art ist aus der französischen Patentschrift 1461 185 bekannt. Weiterhin ist es aus der britischen Patentschrift 565 391 bekannt, den Brennraum im Zylinderkopf mittels eines Vorsprunges im Bereich der Ventilstege nicrenförmig einzuziehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brennraum mit solciiui Eigenschaften zu schaffen, daß eine vollkommenere durchgreifende Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches sichergestellt und damit eine Verringerung des Prozentsatzes nicht verbrannter schädlicher Stoffe in den Abgasen bei gleichzeitiger Erhöhung der Motorleistung gewährleistet wird.

Bei neuen Motorkonstruktionen wird vor allem einer vollkommenen Verbrennung des Gemisches bei erhöhten Ansprüchen an die Motorleistung Aufmerksamkeit gewidmet. In den Abgasen der Verbrennungsmotoren befindet sich eine bedeutende Menge nicht verbrannter oder teilweise oxydierter Stoffe (CO, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, bleihaltige Verbindungen u. ä.)_T die insbesondere beim Starten, im Leerlauf sowie bei einer Beschleunigung und Verzögerung auftreten.

Die Herabsetzung des Prozentsatzes unverbrannter Stoffe in den Auspuffgasen wird durch gleichmäßige Verteilung des Gemisches auf die einzelnen Zylinder., durch konstruktive Gestaltung der Saugkanäle (ζ. Β. spiralförmige Saugkanäle), durch geeignete Einstellung der Vorzündung, durch verbesserte Funktion des Vergasers, durch konstruktive Gestaltung du Verbrennungsräume und nicht zuletzt durch zusätzliche Oxydation der Gase in der Auspuffleitung gelöst.

Manche der obenstehend angeführten Verfahren zur Herabsetzung r'^r Schädlichkeit der Auspuffgas weisen ab«. :wisse Nachteile auf. Ein spiralförmige! Saugkanal ergibt zwar ein besseres Brenn stoff-Luft-Gemisch für die Verbrennung, bcdiränk'. aber die Motorleistung, denn er verringert den volumetrischen Wirkungsgrad. Die zusätzliche Oxydation der Gase in der Auspuffleitung stellt eine Notlösung dar, da sie nicht den qualitativen Verbrennungspro zeß unmittelbar in der Brennkraftmaschine verbessert, sondern nur dessen Folgeerscheinungen löst.

Die angeführton Nachteile werden durch die Erfindung bei einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine mit Fremdzündung der eingangs erläuterten Art dadur ;h vermieden, daß der Zylinderkopfbrennraum in an sich bekannter Weise durch einen im Bereich des Ventilsteges ausgebildeten Vorsprung nierenförmig eingezogen ist, daß die Zündkerze dem Vorsprung diametral gegenüber angeordnet ist und daß der Kolbenbrennraummittelpunkt auf oder in Grenzen bis zu 15° η des Kolbendurchmesscrs zu beiden Seiten eint.¹" Verbindungslinie zwischen Zündpunkt der Zündkerze und Mittelpunkt des Abrundungshalbmessers des Vorsprunges liegt.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Verbrennungsraumes gemäß der Erfindung schemaiisch veranschaulicht.

F i g. 1 zeigt eine Ansicht des Verbrennungsraumes im Raum des Zylinderkopfes in der Richtung des Pfeiles P in Fig. 2;

Fig. 2 veranschaulicht einen Querschnitt durch den Verbrennungsraum im Zylinderkopf und im Kolben;

F i g. 3 ist eine Grundrißansicht auf den Kolbenboden;

Fig.4 veranschaulicht den Vcrbrcnnungsverlauf des Gemisches im Verbrennungsraum des Zylinderkopfes;

Fig. 5 ist eine weitere mögliche Ausführung des Verbrennungsraumes;

F i g. 6 stellt eine perspektivische Ansicht auf den Verbrennungsraum des Zylinderkopfes als räumliches Gebilde dar.

Im Zylinderkopf 1 (Fig. 2) ist ein Teil 2 des Ver-

brennungsraumes 2, 3 nierenförinig ausgebildet, dessen Boden sich aus zwei ebenen Flächen 15 und 16 zusammensetzt (F i g. 2 und 6), die dachartige Form aufweisen und miteinander einen Winkel <t einschließen. In der ebenen Fläche 16 befindet sich das Auslaßventil 14 und die Zündkerze S, und in der Ebene 15 liegt das Einlaßventil 13. Im Bereich des Ventilsteges ist ein Vorsprung 8 nierenförmig eingezogen.

Im Kolben 7 ist der zweite Teil 3 des Verbrenmingsraumes 2, 3 ausgebildet, dessen Mittelpunkt 4 auf oder in Grenzen bis zu 15⁰O des Kolbendurchmessers zu beiden Seiten einer Verbindungslinie .V des Zündpunktes der Zündkerze 5 und des Mittelpur kies 6 des Abrundungs-Halbmessers R des Vor-.p! Linges 8 liegt.

Der Teil des Verbrennungsraumes 3 im Kolben 7 i-t i.Lrart angeordnet, daß er sich in der Grundrißansidii mit seinem Umfang der Kante des mit dem Γ/bmesser/? gebildeten VorspnmgesS nähert, sie 1 '.rührt oder überdeckt. Auf der gegenüberliegenden ;-:ei!e des mit dem Halbmesser R gebildeten Vor-•piLiiigesS ist die Zündkerze 5 untergebracht, die in ■;!kn Fällen innerhalb des im im Kolben 7 angeord-Ih-1>.-η Teiles 3 des Verbrennungsraumes liegt.

Der Boden des Kolbens7 kann entweder gewölbt oder eben sein, und die entsprechende Foim des Vor- : j'iunges 8 im Zylinderkopf 1 ist gleichfalls gewölbt oder eben.

Fig. 4 dient zur Erläuterung der Eigenschaften des Verbrennungsraumes gemäß der Erfindung. Gemäß dem Druckdiagramm der Brennkraftmaschine kann der Verlauf der Verbrennung im Verbrennungsraum in drei Phasen unterteilt werden. Die ersle Phase der Veibrennung beginnt im Augenblick der Zündung des Gemisches durch den elektrischen Funken und endet zu Beginn des Druckanstiegs über den Kompressionsdruck. Das Ausmaß der Flammenl'ront ist im Verlauf der ersten Phase klein, so daß weder eine Strömung noch eine Wirbelung des Gemisches ihre Umrisse allzusehr ändern kann. Die Verbrennung ist nur durch die Ausbreitung der Flamme im Gemisch bedingt, die senkrecht zur Flammenfroni fortschreitet und in F i g. 4 durch eine volle Linie veranschaulicht ist. Die erste Phase der Verbrennung dauert gewöhnlich '5 bis 20° ο der Gesamtdauer vom Augenblick der Zündung bis zu dem Zustand, wo der Druck im Zylinder sein Maximum erreicht.

Die zweite Phase der Verbrennung beginnt mit einer erkennbaren Druckerhöhung über den Kompressionsdruck und endet mit Erreichung des Maximaldruckes im Zylinder. Die Ausbreitung der Flamme im Verlauf der zweiten Phase ist im wesentlichen durch die Bewegung des Gemisches bedingt. Der Gegenstand der Erfindung löst die Bewegung

ίο des Gemisches und seiner Verbrennung gerade in dieser zweiten Phase. Der Strom des Gemisches 9 (Fig. 4) bildet einen Keil, der die Front 10 in der Richtung der von der Zündkerze fortschreitenden Flamme zuteilt, und es entstehen auf diese Weise einzelne in den Richtungen 11 und 12 sich bewegende Ballungen unverbrannten und brennenden Gemische*. Die unverbrannten Teile des Gemisches entzünden sich so durch die siel :n den Richtungen 1 ί und 12 des größten Ausmaßes d :s nierenförmig gestalteten Vorsprunges 8 ausbreitende Flamme. Der wesentliche Teil des Gemisches verbrennt gerade in dem Augenblick, wo die Flammenfront und das vom Vorsprung 8 sich bewegende Gemisch in der Mitte des Teiles 3 des vom Kolben 7 gebildeten Verbrennungsraumcs zusammentreffen. Die Verbrennung verläuft bei diesem Prozeß mit normaler Geschwindigkeit, die Brenndauer des Gemisches im Raum verkürzt sich aber unter dem Einfluß der bedeutenden Oberflächenvergrößerung der Flammenfront, was gemeinsam mit einem guten Durchbrennen des Gemisches auch eine gute Motorleistung gewährleistet.

Durch Ablenken der Flammenfront 10 in die entlegensten Stellen des Verbrennungsraumes wird ein gutes Durchbrennen des Gemisches in seinem gesam-

ten Umfang auch in der dritten Piiase .ier Verbrennung und damit eine minimale Menge schädlicher Stoffe in den Auspuffgasen erzielt. Der gemessene Wert des CO-Gehaltes beträgt im Leerlauf 1 bis l,5°o. Gegenüber den bisher bekannten Mitteln zur

Qualitätsverbesserung der Verbrennung, wie z. B. die Anwendung eines spiralförmigen Saugkanals, verringert sich die Motorleistung nicht, sondern es wird im Gegenteil bei hohen Drehzahlen eine sehr gute Verbrennung und damit auch ein hoher Wirkungsgrad

der Brennkraftmaschine gewährleistet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, deren Brenmaum zum Teil im Zylinderkopf durch dachförmig geneigte, je ein Gaswechselventil aufnehmende ebene Flächen und zum Teil durch eine Ausnehmung im Kolben gebildet ist, dadurch g e k e η η - ίο zeichnet, daß der Zylinderkopfbrennraum (2) in an sich bekannter Weise durch einen im Bereich des Ventilsteges ausgebildeten Vorsprung (8) nierenförmig eingezogen ist. daß die Zündkerze (5) dem Vorsprung (8) diametral gegenüber angeordnet ist und daß der Kolbenbrennraumlniiielpunkt (·^ιχ auf oder in Grenzen bis zu 15" « des Kolbendur'.'hines:-, .-rs zu beiden Seiten einer Verbindungslinie (.S) zwischen Zündpunkl (5) der Zündkerze und Mittelpunkt (6) des Abrund.iiigslinlbnussers (R) des Vorsprunges (8) liegt.

2. Verbrennungsraum n,.ch Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des Brennraumes (2) im Z\linderkopf (1) an der Stelle des Halbmessers (R) in der Grundrißansieht den Umfang des Brennraumes (3) im Kalben (7) entweder berührt oder innerhalb oder außerhalb desselben liegt, wobei der im Zylinderkopf a^i-.f der gegenüber'iegenc' ;n Seite des Halbmessers (R) liegende Zii'idpunkt der Zündkerze (5) sich innerhalb des Brennra· mes (3) im Kolben (7) befindet.

3. Verbrennungsraum nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Brennräume (2. 3) im Zylinderkopf (1) und im Kolben (7) nierenförmige Gestalt besitzen und ihre Konturen sich in Grundrißansicht an der Stelle des Halbmessers (R) berühren.

4. Verbrennungsraum nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α), der von den beiden, den dachförmigen Boden des Brennraumes (2) im Zylinderkopf (1) bildenden ebenen Flächen (\5. 16) eingeschlossen wird, in den Grenzen von 1 10 bis 160 liegt.