DE2147648C3 - Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit halbkugelförmigem Brennraum im Zylinderkopf - Google Patents

Description

In Fig. 1 ist der Motarzylmder mit 1 bezeichnet, sein Kolben 2 ist in seinem oberen Totpunkt gezeichnet. Der Zylinderkopf 3 des Zylinders, der der Oberseite des Kolbens! angepaßt ist, grenz).den 5 Verbrennungsraum 4 ab. Im Zylinderkopf befindet sich der Ansaugkanal 5 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch, wobei die Austrittsöffnung 6 dieses Kanals in dem Zylinderkopf ein schrägstehendes Ventil 7 mit einem Ventilkegel 8 aufweist. Das Auslaßventil ist in

Brennkammer im senkrechten Schnitt zur Zylinderachse eine dreieckähnliche Gestalt. In den drei Ecken des Zylinderdeckels sind ein mit der Zylinderachse einen spitzen Winkel bildendes Einlaßventil und ein Paar im Querschnitt kleinerer Auslaßventile angeordnet. Um eine wirbel- und widerstandsfreie Einströmung des Brennstoff-Luft-Gemisches zu sichern und die Strömung der Verbrennungsgase zu

den Auslaßventilen hin zu lenken und ihr rasches ,- - _■ Anemiokanni <?

und vollständiges Ausströmen zu begünstigen, ist die 10 der Zeichnung nicht dargestellt Der ^Αη5»"β^ι *

Brennkammer durch eine einseitig angeordnete Wöl- weist zunächst einen geradlinigen^ingangsarjscnniua

bung des Kolbenbodens in einen die Auslaßventile mit Kreisquerschnitt auf, anscnueisena einen j\o-

und die Zündkerze umfassenden Hauptraum und in schnitt 5*, dessen konkaver Teil dem Wimen zuge-

einen das Einlaßventil enthaltenden Nebenraum un- wandt ist, bevor er schräg in den verDrennungs-

terteilt. Die Zündkerze ist so angeordnet, daß ihre 15 raum in der .Nähe eines Zündkerzenkanals 9 einmun-

verlängerte Achse zwischen den Verlängerungen der det, der im entgegengesetzten Sinn g^en.e'gt '" H™

Achsen der beiden Auslaßventile hindurch auf das dessen Achse einen stumpfe« Winkel mitaer /\cn^

Einlaßventil zu gerichtet ist. Der Brennraum ist nicht des Einlaßventils 7 einschließt. Die in f ig. 1 gt-

halbkugelförmig, und der Gemischeinlaßkanal mün- zeichnete Zündkerze 10 hat keine vorstenenüen

det im Bereich des Einlaßventils in Richtung auf den ao Elektroden. Der Zündkerzenkanal 9 soll einen

Kolbenboden nicht mit einer Krümmung. Durchmesser von 5,5 bis 6 mv* und eine Lange von

Der Erfindung liegt demnach zusammengefaßt die ungefähr 4 mm haben. Das Kan?lvolumen mim geAufgabe zugrunde, eine einwandfreie Verbrennung genüber dem Volumen des Verbrennungsraums aucines zur Verminderung der Schadgase ausreichend ßerst klein sein, damit die auf die Anwesenneit aes gasarmen Gemisches auf einfache Weise durch a₅ Kanals zurückzuführende Energiemenge zu vernacnzweckmäßige Formgebung des Brennraumes zu er- lässigen ist. Die Länge des Kanals von 4mm sielt reichen. die erforderliche Mindestlänge dar, die benotigi wird,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- um die Brennwege nicht zu verlängern löst, daß die Achse des Zündkerzenkanals mit der Fig. 2 zeigt einen abgeänderten Zylinderkopf geAchse des Einlaßventils einen solchen stumpfen 30 maß der Erfindung. Hiernach mundet der Z-unOker-Winkel bildet, daß das durch die Zentrifugalkraft in zenkanal9 in den Verbrennungsraum 4 durch einen dar Einlaßkanal krümmung angereicherte Brenn- Ablenkwulst 11 des Zylinderkopfs nindurcn wostoff-Luft-Gemisch in den Zündkerzenkanal geleitet durch ein stärkeres Eindringen von lettern verorenwird. nungsgas erfolgt, das, wie im vorigen Beispiel. io

Zweckmäßig ist der Zündkerzenkanal in an sich 35 dem gekrümmten Ansaugkanal entsteht. Die Einbekannter Weise im Bereich der Elektroden erwei- trittsöffnung 12 des Zündkerzenkanals 9 α ist gegen

tert. Vorzugsweise beträgt das Volumen des Zündkerzenkanals 4 bis 6% des Brennraumvolumens.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der thermische Wirkungsgrad verbessert, die Leistung des Motors erhöht und die Menge der schädlichen Auspuffgase vermindert wird, weil der erfindungsgemäß ausgebildete Zylinderkopf die Verbrennung eines armen Gebi dß ih ifl Ta

über dem vorigen Beispiel günstiger orientiert, um durch die konkave Formung des Ansaujkanals 5 gewonnenes fetteres Gas-Luft-Gemisch auffangen zu können.

Außerdem weist die Zündkerze 10 α in diesem Fall vorsiehende Elektroden 10 b auf, weswegen für ihre Aufnahme eine Vorkammer 13 vorgesehen werden

vjtiv. ^jimuuMipi uiv. τ ν..L^i₁HUi₁₅ >.,..w., _u,,.,^.. ^w muß. Diese heißere Vorkammer verdampft das Gemisches dadurch begünstigt, daß sich infolge Trag- 45 misch und verhindert das Spülen von Kraftstoff und heitswirkung eine Konzentration der Kraftstoffteil- ''"" --·<·♦■»>""· "~" nniwrhranntwi Resten, chen längs der konkaven Wand des Ansaugkanals
einstellt, wodurch das Gemisch in diesem Bereich
fetter und diese fctteie Teilmenge in dem Zündkerzenkanal infolge der besonderen Ausbildung des Zy- 50
linderkopfs aufgefangen wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

misch und verhindet p

das Entstehen von unverbrannten Resten.

Das Gesamtvolumen von Kanal 9 α und Vorkammer 13 muß so klein wie möglich sein, damit die entsprechende Energiemenge zu vernachlässigen ist.

Die Abmessungen des Kanals 9 α entsprechen 5eiiau denjenigen des obenerwähnten Kanals 9. Seine Mindestlänge darf beim Vorhandensein einer Vorkammer nicht unter 4 mm hinuntergehen, weil sich sonst eine zu geringe Fc«='iyk-iit der Zylinderkopf-

Fig. 1 einen Schnitt durch die Achse eines Zyiin- 55 wand an dieser Stelle ergibt, in Prozenten ausge-

ders, der mit einem erfindungsgemäßen Zylinderkopf drückt, soll das Gesamtvolumen von Vorkammer

versehen ist, und und Kanada etwa 4 bis 6°/n lies Vcrbrerinungs-

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt raumvolumens ausmachen; ein Mindestwert von 3°,Ό

bei einer abgeänderten Form des Zylinderkopfs. soll nicht unterschritten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 des Motors, zu schlechterer Beschleunigung und zu Patentansprüche; Startschwierigkejten. Daher konnte bisher die Anwendung arroer Gemische nicht in Betracht gezogen

1. Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit werden,

halbkugelförroigem Brennraum im Zylinderkopf, 5 Neuerdings sind bei dem Versuch, mit gasarmen

in den der etwa horizontal verlaufende Gemisch- Gemischen zu arbeiten, verschiedene Vorschläge ge-

einlaßkanal im Bereich des Einlaßventils in macht worden, die auf dem Prinzip der gestaffelten

Richtung auf den Kolbenboden mit einer Krüm- oder mehrstufigen Beladung beruhen, wonach die

mung mündet, die Zündkerze in Strömungsrich- Zündkerze in einen Abschnitt eines Hauptverbren-

tung des Gemischs in einer Ebene liegt, die paral- io nungsraums oder in einen Hilfsverbrennuagsraum

IeI zur Zylinderachse durch die Achse des Ein- gesetzt wird, in dem ein gasreiches Kraftstoff-Luft-

laükanals verläuft, ferner die" Zündkerze ins Zy- Gemisch von einer Zusammensetzung gebildet wird,

linderkopfirinere zurückgesetzt ist und über einen die im Gebiet eines die Verbrennung ermöglichender

Zündkerzenkanal mit dem Brennraum in Verbin- Gas-Luft-Verhältnisses liegt, gezündet und verbrannt

dung steht, dadurch gekennzeichnet, 15 \vird, während die Verbrennung des ärmeren Ver-

daß die Achse des Zündkerzenkanals mit der brennungsgasgemischs anschließend in dem übrigen

Achse des Einlaßventils (7) einen solchen stump- oder im gesamten Verbrennungsraum stattfindet,

fen Winkel bildet, daß das durch die Zentrifugal- Nach diesem Prinzip der mehrstufigen Ladung, nach

kraft in der Einlaßkanalkrümmung angereicherte welchem der Motor mit einem im Bezieh a^r Zünd-

Brennstoff-LüU-Gemisch in den Zündkerzenka- ac kerze verhältnismäßig fetten und einem insgesamt

nal (9, 9 α, 13) geleitet wird. mageren Gemisch im Gesamtzylinder (d.h. also mit

2. Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Luftüberschuß) arbeitet, ist es müg'ich, den thermi-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sehen Wirkungsgrad zu verbessern und die schädlisich bekannter Weise der Zündkerzenkanal (9 a, eher. Bestandteile der Auspuffgase dank der Ver-13) im Bereich der Elektroden erweitert ist. 15 brennung mit Luftüberschuß herabzusetzen.

3. Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Jedoch erfordern die bisher gebauten, mit mehr-Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß stufiger Ladung arbeitenden Motoren nicht nur komdas Volumen des Zündkerzenkanals (9, 9 a, 13) 4 plizierte Zusatzteile, sondern bief.en auch Schwierigbis 6 °/o des Brennraumvolumens betragt. keiten beim Herbeiführen einer genauen und wirksa-

30 men Ladung unter allen Drehzahlverhältnissen_:

außerdem ist die Gemischzuführung nicht stabil, so

daß derartige Motoren keine mit den üblichen Motoren vergleichbare Leistung liefern.

Die Erfindung betrifft eine fremdgezündete Brenn- Die Erfindung erlaubt nun die Konstruktion

kraftmaschine mit halbkugelförmigem Brennraum im 35 eines mit einem mageren Gemisch einwandfrei arbei-

Zylinderkopf, in den der etwa horizontal verlaufende tender· Motors, wobei noch eine einwandfreie Reini-

Gemischeinlaßkanal im Bereich des Einlaßventils in gung des aus dem Verbrennungsraum austretenden

Richtung auf den Kolbenboden mit einer Krümmung Gases gewährleistet ist und dip Nachteile der be-

tnündet, die Zündkerze in Strömungsrichtung des kannten Einrichtungen zur mehrstufigen Ladung be-

Gemischs in einer Ebene liegt, die parallel zur Zy- 40 seitigt sind, die sich einer erfolgreichen gewerblichen

linderachse durch die Achse des Einlaßkanals ver- Nutzung des Prinzips entgegenstellten,

läuft, ferner die Zündkerze ins Zylinderkopfinnere Man hat auch schon versucht, die Leistung von

zurückgesetzt ist und über einen Zündkerzenkanal Brennkraftmaschinen durch Änderung der Gestak

mit dem Brennraum in Verbindung steht. ihres Brennraumes zu steigern. Aus den britischen

Es sind Untersuchungen an Verbrennungskraftma- 45 Patentschriften 1 119 298 und 1 032 927 sind fremdschinen, insbesondere an Benzinmotoren, durchge- gezündete Brennkraftmaschinen mit halbkugelförmiführt worden, deren Ziel die Verbesserung des ther- gern Brennraum und ins Zylinderkopfinnere zurückmischen Wirkungsgrades und die Erhöhung der Lei- gesetzter Zündkerze bekannt, die durch einen Zündstungsabgabe war. Hinsichtlich der Verminderung kerzenkanal mit dem Brennraum in Verbindung steht der Luftverschmutzung durch Abgase sind von den 50 und bei denen der Gemischeinlaßkanal horizontal Konstrukteuren bisher nur Zusatzvorrichtungen in und im Bereich des Einlaßventils zum Kolbenboden Betracht gezogen worden, mit denen die Menge der hin gekrümmt verläuft. Bei beiden bekannten Brenn-Schadgase herabgesetzt werden soll. kraftmaschinen ist — ebenso wie bei der Brennkraft-

Es ist bekannt, daß es bei den klassischen Benzin- maschine nach der USA.-Patentschrift 2 617 400 — motoren möglich ist, die Menge der Schadgase auf 55 die Zündkerze in Richtung der Gemischströmung so sehr niedrige Werte herabzudrücken, indem man eine angeordnet, daß Einlaßkanaiachse und Zündkerze in einwandfreie Verbrennung eines ausreichend gasar- einer parallel zur Zylinderachse verlaufenden Ebene men Gemischs herbeiführt. Allgemeiner gesagt: eine liegen. Bei den bekannten Anordnungen bildet die Verminderung der Kraftstoffzufuhr für eine gegebene Achse des Zündkerzenkanals mit der Achse des Ein-Luftmenge verbessert die Verbrennung des Kraft- 60 laßkanals einen spitzen Winkel. Das Kraftstoffstoffs, jedoch wird dabei die vom Motor abgegebene Luft-Gemisch wird nicht in einer Teilmenge angerei-Leistung herabgesetzt. Der thermische Wirkungsgrad chert und kann auch nicht ohne weiteres in den verringert sich wegen der niedrigeren Verbrennungs- Zündkerzenkanal gelangen.

geschwindigkeit und infolge von Zündaussetzern, die Bei der gemischverdichtenden Viertaktbrennkraft-

bei verdünnten Kraftstoff-Luft-Gemischen auftreten. 6₅ maschine nach der deutschen Patentschrift 749 854

Die Anwendung eines gasarmen Gemischs führt bilden zwar die Achse der Zündkerze (ein Zündker-

demnach zu einer unregelmäßigen Verbrennung, zu zenkanal ist nicht erkennbar) und die Achse des Ein-

unregelmäßigem Lauf und zu einem Leistungsabfall laßkanals einen stumpfen Winkel, jedoch hat die