DE2324325A1

DE2324325A1 - Brennkraftmaschine mit indirekter einspritzung

Info

Publication number: DE2324325A1
Application number: DE2324325A
Authority: DE
Inventors: Hans Prof Dipl Ing Dr Dr List
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-05-25
Filing date: 1973-05-14
Publication date: 1973-11-29
Also published as: ATA455472A; FR2186063A5; JPS4943007A; DE2324325B2; DE2324325C3; AT331569B; GB1410538A; US3890940A

Description

PATENTANWÄLTE ,/£ ζ

PIPL-INq. RUDOLF BIBRACH

pjFL-jNQ.ELMARREHBERa

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Dipl.Ing.Dr.Dr.h.c.Hans LIST, Graz (Österreich)

Brennkraftmaschine mit indirekter Einspritzung

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit indirekter Einspritzung, mit einer mit dem über dem Kolben gelegenen Brennraumteil durch Überströmöffnungen verbundenen Vor- oder Wirbelkammer. Bei Brennkraftmaschinen dieser Bauart erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffes in die von dem über dem Kolben liegenden Brennraumteil abgeschnürte Wirbel-oder Vorkammer. Die Verbrennung setzt in der Wirbel- oder Vorkammer ein, wobei infolge des dort vorhandenen geringen Luftüberschusses relativ wenig NO entsteht. Durch den durch die Verbrennung in der Vor- oder Wirbelkammer hervorgerufenen Überdruck wird ein Teil des Kammerinhaltes durch die Überströmöffnungen in den über dem Kolben liegenden Brennraumteil ausgeblasen und dadurch der noch unverbrannte Seil des Kraftstoffes in den über dem Kolben liegenden Brennraumteil eingebracht, dabei mit der Luft dieses über dem Kolben liegenden Brennraumteiles gemischt und in diesem verbrannt.

Um einen guten Wirkungsgrad zu erreichen und Eaucbildung zu vermeiden, ist eine rasche und möglichst vollständige Verbrennung, vor allem eine Beschleunigung der Verbrennung kurz vor ihrem Abschluß, anzustreben. Es wurde erkannt, daß das Vorhandensein einer hohen Turbulenz der Zylinder-

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ladung einer beschleunigten Verbrennung des.Gas-Brenn-3t0ffgemisch.es förderlich ist.

Es ist nun das Ziel der vorliegenden Erfindung, "bei einer Brennkraftmaschine mit indirekter Einspritzung in eine Vor- oder Wirbelkammer Maßnahmen zu treffen, welche die Verbrennung im über dem Kolben liegenden Brennraumteil und den Druekverlauf in diesem in dem Sinne beeinflussen, daß einerseits ein niedriger HO-Gehalt im Abgas entsteht und anderseits eine rasche Verbrennung der-zuletzt einströmenden Brennstoffteile erreicht wird, sodaß der Verbrennungsvorgang rechtzeitig zum Abschluß kommt und damit eine weitgehend rauchfreie Verbrennung gewährleistet ist» Zur Lösung dieses Problemes sind erfindungsgemäß mindestens zwei ÜberStrömöffnungen vorhanden, deren Achsen sich in dem über dem Kolben liegenden Brennraumteil kreuzen oder schneiden. Durch diese von der üblichen Anordnung abweichende Ausbildung der Überströmöffnungen zwischen der Vor- oder Wirbelkammer und dem über dem Kolben liegenden Brennraumteil kommt es zu einem Aufeinanderprallen der über die Überströmöffnungen in den über dem Kolben liegenden Brennraumteil übertretenden Abga3-iuftströme im Bereich der Kreuzungsstellen oder Schnittpunkte der Achsen der betreffenden Öffnungen. Dadurch entsteht in diesen Zonen während der zv/eiten Phase der Verbrennung eine starke Turbulenz im Brennraumteil über dem Kolben, wodurch das Ende der Verbrennung beschleunigt wird« Dabei hat man die Möglichkeit, einerseits durch die Anzahl und anderseits durch die Größe der Überströmöffnungen die Ausströmung aus der Wirbel- oder Vorkammer in zeitlicher Hinsicht dem gewünschten Verlauf der Verbrennung optimal anzupassen. Im allgemeinen ist man dabei bestrebt, die Verbrennung so ablaufen zu lassen, daß sie mit mäßigem Druckanstieg oder bei annähernd gleichbleibendem Druck im Zylinder erfolgt. Dadurch wird gleichzeitig auch, das Verbrennungsgeräusch vermindert.

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Die aus der Erfindung resultierende Verkürzung der für die Verbrennung erforderlichen Gesamtzeit ermöglicht es, den Einspritzbeginn und damit den Zündzeitpunkt gegenüber konventionellen Vor- oder Wirbelkammermotoren zurückzuverlegen, was nicht nur den Erfordernissen einer vollkommenen Verbrennung förderlich ist, sondern auch zu einer namhaften Senkung der Brennraumtemperatur führt, sodaß der Motor insgesamt eine geringere thermische Belastung erfährt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Achsen der Überströmöffnungen mit der Zylinderachse in einer Ebene liegen. Der besondere Effekt dieser Anordnung der Überströmöffnungen besteht darin, daß sich die an den Kreuzungsstellen der Überströmöffnungen aufeinanderprallenden Abgas-Luftströme nach dem Aufprall etwa fächerförmig in einer Ebene ausbreiten, die zu der die Zylinderachse und die Überströmöffnungen enthaltenden Ebene senkrecht steht, wodurch der über dem Kolben liegende Brennraumteil gut ausgefüllt wird.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann es von Vorteil sein, wenn die Achsen der Überströmöffnungen mit einer zur Zylinderachse senkrecht stehenden Bezugsebene zumindest annähernd übereinstimmende spitze Winkel einschließen. Die-se Anordnung berücksichtigt die meist flache Form des über dem Kolben liegenden Brennraumteiles.

Es hat sich gezeigt, daß die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Maßnahmen bezüglich der verbesserten Verbrennungsverhältnisse in überraschendem Ausmaß dadurch verstärkt werden kann, daß man zugleich anderweitige Maßnahmen zur Erzeugung einer turbulenz der Zylinderladung anwendet. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung geschieht dies da-

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durch, daß die dem Brennraum zugeführte Verbrennungsluft im Bereich des Einlaßkanalsystems in "bezüglich der Zylinderachse im entgegengesetzten Drehsinn rotierende und innerhalb des über dem Kolben liegenden Brennraumteiles aufeinanderprallende Teilströme unterteilt ist. Die durch den Zusammenprall der Teilströme entstehende Turbulenz, deren relative Stärke durch entsprechende Bemessung der Teilströme derart abgestimmt werden kann, daß der Grad der Turbulenz und das Ausmaß des sich ergebenden Dralles der sich einstellenden resultierenden Drehströmung der Zylinderladung den beabsichtigten Verhältnissen angepaßt werden können, geht bei jedem Teil der Luft, welcher durch die Überströmöffnungen in die Vor- oder Wirbelkammer während der Verdichtung einströmt, zum größten Teil verloren, bleibt jedoch im über dem Kolben liegenden Brennraumteil im wesentlichen erhalten und trägt maßgeblich zur Beschleunigung der Gemischbildung und Verbrennung bei« Durch die besondere Anordnung der Überströmöffnungen nach der Erfindung wird der Verlust an Turbulenz bei dem in die Vor— oder Wirbelkammer überströmenden Luftteil nicht nur wettgemacht, sondern die insgesamt in dem über dem Kolben liegenden Brennraumteil dann v/irksame Turbulenz noch wesentlich verstärkt. Durch die Kombination dieser unterschiedlichen Haßnahmen können die Vorteile der Turbulenzerzeugung durch Teilströme für eine Brennkraftmaschine mit Vorkammer- oder Wirbelkammer verstärkt nutzbar gemacht

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen durch die Zylinderachse durchgehenden Schnitt eines Vorkammermotors nach der Erfindung, mit Beschränkung auf die für die Erfindung wesentlichen Einzelheiten.

Der Zylinderkopf 1 sowie der Zylinderblock 2 der Vorkammer-

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Brennkraftmaschine sind nur teilweise dargestellt. Desgleichen der Kolben 3 mit der im Kolbenboden vorgesehenen Brennraummulde 4.

In den Zylinderkopf 1 ist mit schräg zur Zylinderachse 5 geneigter Achse 6 ein die Vorkammer 7 enthaltender Einsatz 8 dicht eingesetzt, der am äußeren Ende durch einen Stopfen 9 abgeschlossen ist, in den die Einspritzdüse 10 hineinragt.

In eine seitliche Bohrung 11 des Zylinderkopfes 1, welche sich auch im Einsatz 3 fortsetzt, ist eine bis in die Vorkammer 7 vorragende Glühkerze 12 eingeschraubt.

Der dem Stopfen 9 gegenüberliegende, verjüngte Fortsatz 13 des Einsatzes 0 ragt bis in den von der Brennraummulde 4 im Kolben 5 gebildeten Brennraumteil 14 vor. Am Ende des Fortsatzes 13 weist dieser zwei Überströmöffnungen 15 auf, deren Achsen 16 sich im Brennraumteil 14 schneiden. Beim dargestellten Beispiel liegen dabei die Achsen 16 der Überströmöffnungen 15 mit der Zylinderachse 5 in einer Ebene und die Achsen 16 schließen mit einer zur Zylinderachse 5 normalen Ebene 17 zumindest annähernd gleiche Winkel ein.

Auf Grund dieser Ausbildung wird ein Teil des Inhaltes der Vorkammer 7 zufolge des durch die Verbrennung in der Vorkammer entstandenen Überdruckes durch die Überströmöffnungen 15 in den Brennraumteil 14 ausgeblasen, wobei die über die beiden Überströmöffnungen austretenden Abgas-Luftströme im Bereich des Schnittpunktes 13 der Achsen 16 der Überströmöffnungen 15 aufeinanderprallen, wobei starke Turbulenz entsteht. Die Strömung breitet sich vom Schnittpunkt 18 im wesentlichen fächerförmig innerhalb der Hormalebene 17 aus. Dabei kommt es zu einer innigen Vermischung des Abgas-Luftstromes au3 der Vorkammer 7 mit der im Brennraumteil 14 befindlichen Luft. Diesem Teil der Zylinderladung kann durch geeignete

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Maßnahmen im Einlaßkanalsystem eine !Turbulenz erteilt' werden, welche die Gemischbildung fördert und 2u der durch die besondere Anordnung der Überströmöffnungen 15 erreichten Verbesserung des Yerbrennungsablaufes beiträgt.

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Claims

Patentansprüche ;

rennkraftmaschine mit indirekter Einspritzung, mit einer mit dem über dem Kolben gelegenen Brennraurateil durch Überströmöffnungen verbundenen Vor- oder Y/irbe !kammer, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zv/ei Überströmöffnungen (15) vorhanden sind, deren Achsen (i6) sioh in dem über dem Kolben liegenden Brennraumteil (14) kreuzen oder schneiden.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen(i6) der Überströmöffnungen (15) mit der Zylinderachse (5) in einer Ebene liegen.

5· Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (16) der Überströmöffnungen (15) mit einer zur Zylinderachse (5) senkrecht stehenden Bezugsebene (17) zumindest annähernd übereinstimmende spitze Winkel einschließen.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brennraum zugeführte .Verbrennungsluft im Bereich des Einlaßkanalsystems in bezüglich der Zylinderachse (5) im entgegengesetzten Drehsinn rotierende und innerhalb des über dem Kolben liegenden Brennraumteiles (14) aufeinanderprallende Eeilströme unterteilt ist.

7.5.73/Wa

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